【正文】 ISP字節(jié)或頁(yè)寫(xiě)模式）由于AT89C51單片機(jī)片內(nèi)有4K字節(jié)的在線(xiàn)編程Flash存儲(chǔ)器，可以擦寫(xiě)1000次，具有掉電模式，而且具有掉電狀態(tài)下的中斷恢復(fù)功能，對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)非常實(shí)用。所以選用AT89C51單片機(jī)作為電子萬(wàn)年歷芯片的控制單片機(jī)。3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)根據(jù)上述所確定的系統(tǒng)方案構(gòu)想，下面進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路的具體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。系統(tǒng)硬件框圖如圖31時(shí)鐘芯片DS1302串口AT89C51P2口LED顯示器驅(qū)動(dòng)電路圖31 系統(tǒng)硬件框圖 AT89S51單片機(jī)本系統(tǒng)采用的是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)，首先我們來(lái)熟悉一下AT89C51單片機(jī)的外部引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。AT89C51單片機(jī)有40個(gè)引腳。l Vcc：電源電壓+5Vl GND：接地l P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)服用，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)要求外接上拉電阻。l P1口：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。l P2口：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪(fǎng)問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（MOVX @Ri指令）時(shí)，P2口線(xiàn)上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪(fǎng)問(wèn)期間不改變。Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P2亦接收低高位地址和其他控制信號(hào)。l P3口：P3口是一組帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O，P3的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能，見(jiàn)表31所示：P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。表31 P3口的第二功能圖端口引腳第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）INT0（外中斷0）INT1（外中斷1）T0（定時(shí)/計(jì)時(shí)器0外部輸入）T1（定時(shí)/計(jì)時(shí)器1外部輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）l RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。WDT溢出將使引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR的DISRT0（地址8EH）可打開(kāi)或關(guān)閉該功能。DISRT0位缺省為RESET輸出高電平打開(kāi)狀態(tài)。l ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存器允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過(guò)多特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置，可禁止ALE操作。該位置后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。另外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無(wú)效。l PSEN：程序存儲(chǔ)允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒(méi)有兩次有效的PSEN信號(hào)。l EA/VPP：外部訪(fǎng)問(wèn)允許。欲使CPU僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的變成電壓Vpp.l XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。l XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) l 看門(mén)狗（WDT）：WDT是一種需要軟件控制的復(fù)位方式。WDT 由13位計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門(mén)狗定時(shí)器復(fù)位存儲(chǔ)器（WDTRST）構(gòu)成。WDT 在默認(rèn)情況下無(wú)法工作；為了激活WDT，用戶(hù)必須往WDTRST 寄存器（地址：0A6H）中依次寫(xiě)入01EH 和0E1H。當(dāng)WDT激活后，晶振工作，WDT在每個(gè)機(jī)器周期都會(huì)增加。WDT計(jì)時(shí)周期依賴(lài)于外部時(shí)鐘頻率。除了復(fù)位（硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位），沒(méi)有辦法停止WDT工作。當(dāng)WDT溢出，它將驅(qū)動(dòng)RSR引腳輸出一個(gè)高電平。l 可編程串口（UART）在AT89C51中，UART 的操作與AT89C51 和AT89C52 一樣。AT89C51系列單片機(jī)的串行通信口可以工作于同步和異步通信方式。當(dāng)工作于異步方式時(shí)，它具有全雙工的操作功能，也就是說(shuō)，它可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。串行口內(nèi)的接收器采用的是雙緩沖結(jié)構(gòu)，能夠在接收到的第一個(gè)字節(jié)從接收寄存器讀走之前就開(kāi)始接收第二個(gè)字節(jié)（當(dāng)然，如果第二個(gè)字節(jié)接收完畢，而第一個(gè)字節(jié)仍然沒(méi)有被讀走，那將會(huì)丟掉一個(gè)字節(jié)）。串行口的發(fā)送和接收操作都是通過(guò)特殊功能寄存器中的數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF進(jìn)行的，但在SBUF的內(nèi)部，接收寄存器和發(fā)送寄存器在物理結(jié)構(gòu)上是完全獨(dú)立的。如果將數(shù)據(jù)寫(xiě)入SBUF，數(shù)據(jù)會(huì)被送入發(fā)送寄存器準(zhǔn)備發(fā)送。如果執(zhí)行SBUF指令，則讀出的數(shù)據(jù)一定來(lái)自接收緩存器。因此，CPU對(duì)SBUF的讀寫(xiě)，實(shí)際上是分別訪(fǎng)問(wèn)2個(gè)不同的寄存器。這2個(gè)寄存器的功能決不能混淆。l 振蕩電路：AT89C51系列單片機(jī)的內(nèi)部振蕩器，由一個(gè)單極反相器組成。XTAL1反相器的輸入，XTAL2為反相器的輸出?？梢岳盟鼉?nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘，只要XTAL1和XTAL2引腳上一個(gè)晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個(gè)完整的振蕩信號(hào)發(fā)生器，此方式稱(chēng)為內(nèi)部方式。另一種方式由外部時(shí)鐘源提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到XTAL1端輸入，而XTAL2端浮空。在組成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，多數(shù)采用這種方式，這種方式結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。在電路中，對(duì)電容C1和C2的值要求不是很?chē)?yán)格，如果使用高質(zhì)的晶振，則不管頻率為多少，CC2通常都選擇30pF。l 定時(shí)/計(jì)數(shù)器：AT89C51單片機(jī)內(nèi)含有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。當(dāng)用于定時(shí)器方式時(shí)，定時(shí)器的輸入來(lái)自?xún)?nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器加1，而一個(gè)機(jī)器周期包含有12個(gè)振蕩周期，所以，定時(shí)器的技術(shù)頻率為晶振頻率的1/12，而計(jì)數(shù)頻率最高為晶振頻率的1/24。為了實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，定時(shí)器中含有3種基本的寄存器：控制寄存器、方式寄存器和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?？刂萍拇嫫魇且粋€(gè)8位的寄存器，用于控制定時(shí)器的工作狀態(tài)，方式寄存器是一個(gè)8位的寄存器，用于確定定時(shí)器的工作方式，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是16位的計(jì)數(shù)器，分為高字節(jié)和低字節(jié)兩部分。l RAM：高于7FH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址是8位的，也就是說(shuō)其地址空間只有256字節(jié)，但內(nèi)部RAM的尋址方式實(shí)際上可提供384字節(jié)。的直接地址訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)存儲(chǔ)空間，高于7FH的間接地址訪(fǎng)問(wèn)另一個(gè)存儲(chǔ)空間。這樣，雖然高128字節(jié)區(qū)分與專(zhuān)用寄器 ，即特殊功能寄存器區(qū)的地址是重合的，但實(shí)際上它們是分開(kāi)的。究竟訪(fǎng)問(wèn)哪一區(qū)，存是通過(guò)不同的尋址方式加以區(qū)分的。l SFR：SFR是具有特殊功能的所有寄存器的集合，共含有22個(gè)不同寄存器，它們的地址分配在80H～FFH中。雖然如此，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的。如對(duì)這些單元進(jìn)行讀操作，得到的是一些隨機(jī)數(shù)，而寫(xiě)入則無(wú)效，所以在編程時(shí)不應(yīng)該將數(shù)據(jù)寫(xiě)入這些未確定的地址單元中，特殊功能寄存器主要有累加器ACC、B寄存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW、堆棧指針SP、數(shù)據(jù)指針DPTR、I/O端口、串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF、定時(shí)器寄存器、捕捉寄存器、控制寄存器。l 中斷系統(tǒng)：AT89C51單