【正文】 51單片機(jī)在編程電路中的應(yīng)用 本應(yīng)用指南說明了 Atmel AT89C51 是可在線可編程的微控制器。它為電路編程提出了相應(yīng)的例子，程序的修改需要在線編程的支持。這類顯示方法在應(yīng)用程序中的 AT89C51 單片機(jī)可通過電話線遠(yuǎn)程控制。該應(yīng)用指南所描述的電路只支持 5v 電壓下編程。此應(yīng)用軟件可以到 Atmel進(jìn)行下載。 總論 當(dāng)不在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，在電路設(shè)計(jì)中的 AT89C51 設(shè)計(jì)將變得透明化。 在編程期間必須重視 EA/VPP這一腳。在不使用外部程序存儲(chǔ)器的應(yīng)用程序中，這腳可能會(huì)永久接到 VCC。應(yīng)用程序使用的外部程序存 儲(chǔ)器要求這一腳為低電平才能正常運(yùn)行。 RST在編程期間必須為高電平。應(yīng)該提供一種方法使得電路通入電源以后，使 RST代替主要的復(fù)位電路起到復(fù)位的作用 。 在編程過程中， PSEN必須保持低電平，在正常運(yùn)行期間絕不能使用。 ALE/ PROG 在編程過程中輸出低電平，在正常運(yùn)行期間絕不能使用。 在編程過程中， AT89C51的 I / O端口是用于模式應(yīng)用程序，地址和數(shù)據(jù)選擇的，可能需要該控制器從應(yīng)用的電路隔離。如何做到這一點(diǎn)取決于應(yīng)用程序。 輸入端口 在編程過程中，控制器必須與應(yīng)用電路的信號(hào)來源隔離。帶有三個(gè)輸出狀態(tài) 的緩沖區(qū)會(huì)在應(yīng)用程序之間插入電路和控制器，同時(shí)在編程時(shí)緩沖區(qū)輸出三種狀態(tài)。一個(gè)多路復(fù)用器可用于信號(hào)源之間進(jìn)行選擇，適用于任何一方的應(yīng)用電路或編程控制器電路的信號(hào)。 輸出端口 如果應(yīng)用的電路可以允許端口在編程過程中的狀態(tài)變化，則不需要改變電路。如果應(yīng)用電路的狀態(tài)，必須事先在編程過程中的保持不變，可能在控制器和應(yīng)用電路中插入鎖存。鎖存在編程期間是可用的，并保存應(yīng)用程序的電路狀態(tài)。 應(yīng)用實(shí)例 應(yīng)用是該 AT89C51一個(gè)移動(dòng)的顯示情況。此應(yīng)用程序有在電路重新編程時(shí)將結(jié)果以圖表的形式顯示的簡(jiǎn)單能力。文本顯示被設(shè) 計(jì)作為其硬件的一部分，不能在無改編情況下變化。 顯示的文本可在 4位 DIP開關(guān)選擇兩種模式之一中進(jìn)行。在第一種模式的時(shí)候，進(jìn)入一個(gè)字符從右邊顯示和快速移動(dòng)，通過每個(gè)元素顯示其在最后的裝配位置的左側(cè)。在 第二個(gè)模式，信息在信息窗口中右到左移動(dòng)顯示。這種模式與常常在股票價(jià)格的顯示器所使用的方法類似。 輸出包括四個(gè) DL1414T， 4位 17段的積分解碼器和驅(qū)動(dòng)程序的字母數(shù)字顯示器。這就產(chǎn)生了 16名顯示元素，每個(gè)數(shù)字有 09的顯示能力，是大寫字母，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和一些字符?？娠@示字符的 ASCII 碼，范圍為 20H5FH。上 電復(fù)位電路和一個(gè) 6 MHz的晶體振蕩器完成應(yīng)用軟件程序。無論外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都時(shí)可用的。 支持應(yīng)用程序的修改 據(jù)推測(cè)，編程器在休眠時(shí)，既不會(huì)驅(qū)動(dòng)，也不會(huì)加載應(yīng)用程序。由于應(yīng)用程序不使用外部程序存儲(chǔ)器， EA/VPP腳接 VCC電源。復(fù)位電路被兩種轉(zhuǎn)換器改變狀態(tài)，此轉(zhuǎn)換器允許編程時(shí) RST接高電平。在基本應(yīng)用時(shí)未使用的 PSEN和 ALE/ PROG，是被程序員直接控制的。 編程器的編程需要獲得所有數(shù)據(jù)表中記錄的 AT89C51 的 I / O端口。編程器是與那些應(yīng)用程序未使用的控制器的引腳相連的，而 這些應(yīng)用程序的引腳需要最低有效位的四所產(chǎn)生的地址是可獲得的，如下段所述。 由編程器生成的最小的四位地址是與 DIP轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在控制器的端口多路復(fù)用的 請(qǐng)注意，加在開關(guān)上的四個(gè)電阻在基本應(yīng)用中并不是必須的，因?yàn)?AT89C51 的端口上提供一個(gè)內(nèi)部上拉電阻。 在應(yīng)用程序的正常運(yùn)作時(shí)，控制器端口 0， 1個(gè)分別在顯示器上提供數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。在編程和程序驗(yàn)證時(shí)，編程受端口 0和端口 2的一部分控制。程序設(shè)計(jì)器連接端口 0和 1，沒有緩沖，因?yàn)?，在不活?dòng)時(shí)，它的存在不影響應(yīng)用程序的正常運(yùn)作。 透明鎖存器被加在了控制器的兩個(gè)端口之間做 輸入控制。鎖存持有的顯示控制信號(hào)在編程過程中不反應(yīng)，從而消除端口 0和 2由于程序控制器的活動(dòng)造成操作失誤。顯示數(shù)據(jù)輸入是不能被孤立的，因?yàn)閿?shù)據(jù)應(yīng)用到輸入被忽略時(shí)，控制信號(hào)無效。 AT89C51單片機(jī)復(fù)位電路，輸入多路復(fù)用器和輸出鎖存器是由程序控制器生成一個(gè)單一的信號(hào)來控制的。在編程過程中，復(fù)位鍵生效，多路開關(guān)信號(hào)輸入，以及凍結(jié)顯示鎖存控制線。 為確?？刂凭€顯示在已知的狀態(tài)前鎖定， AT89C51 的外部中斷是用來允許程序控制器在復(fù)位之前向應(yīng)用程序發(fā)出信號(hào)。應(yīng)用程序固件響應(yīng)中斷顯示一條消息，關(guān)閉顯示控制線。 編程后 ，當(dāng)復(fù)位生效，當(dāng)鎖存可視控制器端口輸出高電平。由于顯示控制輸入不為高電平，直到新的程序?qū)懭腼@示器內(nèi)部不被打亂。雖然這個(gè)應(yīng)用程序是沒有必要的，它可能在某些應(yīng)用中必須指出，在編程過程中不會(huì)擾亂外圍電路的狀態(tài) 程序控制器 程序控制器生成的地址，數(shù)據(jù)和控制信號(hào)，對(duì)嵌入到程序中的 AT89C51 有重要作用。 程序控制器電路由一個(gè) AT89C51 和一個(gè) RS 232電平轉(zhuǎn)換器組成。該控制器運(yùn)行在 HZ，此頻率允許串口運(yùn)行在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波特率下。一個(gè) MAXIM MAX232線路驅(qū)動(dòng)器 /接收器產(chǎn)生 RS 232水平，而只需要 5伏的電源系統(tǒng)。 程序控制器所產(chǎn)生的信號(hào)許多只需直接連接到 AT89C51，無需緩沖。這些信號(hào)，在不活動(dòng)時(shí)，不再是三種狀態(tài)，但被接高電平。 AT89C51的端口 1， 2， 3內(nèi)部有大約 3000歐姆的上拉電阻，因?yàn)槎丝?0沒有內(nèi)部上拉電阻，所以外部 10 千歐姆的上拉電阻已經(jīng)加上允許適當(dāng)?shù)某绦蛘J(rèn)證模式操作。示例應(yīng)用程序在這種環(huán)境下可正常運(yùn)行。如果有需要的應(yīng)用程序兼容性，程序發(fā)出的信號(hào)可能在類似 74xx125 三態(tài)緩沖緩沖區(qū)內(nèi)緩沖。 AT89C51的程序不使用外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這需要犧牲所需要的 I / O引腳 。這就要求程序代碼和 I / O緩沖區(qū)保持足夠小以適合片上存儲(chǔ)器。 商業(yè)電話線遠(yuǎn)程編程 編程器和前面描述的顯示應(yīng)用是與通過調(diào)制解調(diào)器連接在遠(yuǎn)程站點(diǎn)電話線相連的。使用鏈接調(diào)制解調(diào)器的個(gè)人電腦，用戶可以上傳包含一個(gè)新的消息的程序，這個(gè)信息被變成進(jìn)了嵌入到應(yīng)用程序的 AT89C51中。當(dāng)編程完成后，應(yīng)用程序執(zhí)行新的程序，它顯示新信息。 本地配置 測(cè)試配置的本地配置包括一臺(tái) IBM個(gè)人電腦級(jí)的計(jì)算機(jī)連接到與 Hayes兼容的，普羅米修斯 1200波特的調(diào)制解調(diào)器。選擇此調(diào)制解調(diào)器，因?yàn)樗橇畠r(jià)可得。更快的調(diào)制解調(diào)器如果需要的話可使用更快速的調(diào)制解調(diào)器，盡管一旦該文件的傳輸時(shí)間低于 1分鐘，進(jìn)一步削減的傳輸時(shí)間不會(huì)進(jìn)一步降低連接時(shí)間費(fèi)用。更高的傳輸速度的可能優(yōu)勢(shì)是在某些高速調(diào)制解調(diào)器內(nèi)的自動(dòng)錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正。 Prom Plus 版本 ，是一個(gè)商業(yè)數(shù)據(jù)通信軟件包，用于配置調(diào)制解調(diào)器，建立通訊設(shè)置參數(shù)，并建立與遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器的鏈接。 Prom Plus包括所謂的宏語言方面，它允許用戶編寫實(shí)現(xiàn)自定義的文件傳輸協(xié)議的腳本。一個(gè)簡(jiǎn)單的腳本編寫用來讀取一個(gè)程序文件的內(nèi)容，并上傳到遠(yuǎn)程編程器 。 文件傳輸協(xié)議（ FTP）的實(shí)施，是一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)送和等待的，數(shù)據(jù)包導(dǎo)向的協(xié)議。 FTP模式發(fā)送和接收的是用數(shù)字 4和 5，如流程圖所示。不在流程控制下發(fā)射器發(fā)送每個(gè)數(shù)據(jù)包，并等待響應(yīng)。 在計(jì)算校驗(yàn)和時(shí)那個(gè)程序控制器（接收器）讀取并剖析了數(shù)據(jù)包。如果計(jì)算出的校驗(yàn)和是有效的，程序員通過發(fā)送一個(gè) ACK承認(rèn)此數(shù)據(jù)包。如果校驗(yàn)和錯(cuò)誤，程序員通過發(fā)送一個(gè)NAK來否定。當(dāng)接收一個(gè) ACK后，發(fā)射器發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)包。如果傳送者接收到 NAK，它重新發(fā)送相同的數(shù)據(jù)包。以這種方式傳輸，直到整個(gè)文件已被移交。 程序控制器可能通過發(fā)送一個(gè) CAN來響應(yīng)數(shù)據(jù)包， CAN表明一個(gè)不可恢復(fù)的錯(cuò)誤發(fā)生，而發(fā)射機(jī)應(yīng)立即中止文件傳輸。如果程序員沒有在有限的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)到一個(gè)數(shù)據(jù)包，發(fā)送器將重新發(fā)送相同的數(shù)據(jù)包。 發(fā)射器將繼續(xù)重發(fā)，直到接收到一個(gè)有效的反應(yīng)，或者，超出文件傳輸被中止的時(shí)間。每個(gè)數(shù)據(jù)包接收和通過程序員驗(yàn)證后，數(shù)據(jù)包中包含的數(shù)據(jù)被加載到的 AT89C51 單片機(jī)控制器編程。 編程后，數(shù)據(jù)從控制器讀回并對(duì)接收的數(shù)據(jù)包進(jìn)行驗(yàn)證。成功的審查表明，成功的程序設(shè)計(jì)，使程序員發(fā)送 ACK給傳送者。如果編程失敗，程序員發(fā)送 CAN向傳送者發(fā)送信號(hào)中止文件傳輸。 簡(jiǎn)單的 FTP減少了 AT89C51的 程序在編程時(shí)使用的內(nèi)存量。由于 AT89C51的編程和擦除時(shí)間可以很容易地吸收， FTP發(fā)送和等待的性質(zhì)允許跨包延遲。對(duì)程序驗(yàn)證的支持是透明的，不需要明確的命令或結(jié)果代碼，或轉(zhuǎn)讓的其他數(shù)據(jù)。 上傳到程序控制器的文件是用英特爾 MCS 51軟件開發(fā)包來創(chuàng)建的。在包中包括了 MCS 51宏匯編， MCS 51單片機(jī) Relocator和連接器，以及一個(gè)有用的工具， OH。 OH將 8051絕對(duì)目標(biāo)文件轉(zhuǎn)換為為等效的 ASCII十六進(jìn)制目標(biāo)文件。 遠(yuǎn)程配置 在測(cè)試配置中的遠(yuǎn)程配置包括顯示應(yīng)用程序和程序員電路，如前所述，連接 到一個(gè)與Hayes兼容的普羅米修斯 1200波特調(diào)制解調(diào)器。在正常操作時(shí)，應(yīng)用程序執(zhí)行其內(nèi)部程序，而調(diào)制解調(diào)器和程序員監(jiān)測(cè)來電電話線。 通話被檢測(cè)到并連接建立后，程序器強(qiáng)迫暫停其程序的執(zhí)行。新的程序就被下載并嵌入到應(yīng)用程序中的 AT89C51的編程。當(dāng)編程完成后，應(yīng)用軟件程序獲準(zhǔn)開始其新的程序執(zhí)行，而程序控制器返回監(jiān)督下一個(gè)通話的電話線。 程序控制輸出無效時(shí)程序控制器上電，允許應(yīng)用程序正常運(yùn)行。在配置調(diào)制解調(diào)器接聽來電后，程序控制器停止工作。是程序控制器不會(huì)影響到程序直到一個(gè)新的程序應(yīng)用程序被下載。 程序員通過 發(fā)送控制在串行接口上的 ASCII命令字符串來控制調(diào)制解調(diào)器，對(duì)此調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)海斯式調(diào)制解調(diào)器的 ASCII數(shù)字代碼。該軟件是專為與海斯兼容使用的調(diào)制解調(diào)器，其中包括這里使用的 1200普羅米修斯 ProModem。 串行接口，程序員通過它連接到調(diào)制解調(diào)器，它支持兩個(gè)握手信號(hào)， DTR和 DSR。上電時(shí)，程序控制器判定 DTR，斷定為 DTR后調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)。如果調(diào)制解調(diào)器不響應(yīng)任何命令，包括命令掛斷，程序控制器抬高 DTR點(diǎn)位，強(qiáng)制調(diào)制解調(diào)器下降。 當(dāng)程序控制器停止工作后，監(jiān)測(cè)調(diào)制解監(jiān)聽電話線，等待來電呼叫。當(dāng)檢測(cè)到輸入 ，調(diào)制解調(diào)器響應(yīng)并試圖與輸入建立通信。如果建立了連接，調(diào)制解調(diào)器發(fā)送一個(gè)代碼，喚醒程序控制器。程序控制器驗(yàn)證連接的代碼，并開始審查有效的數(shù)據(jù)包報(bào)頭。 傳入數(shù)據(jù)包必須在少于 30秒內(nèi)到達(dá)，否則調(diào)制解調(diào)器掛斷和程序控制器繼續(xù)停止工作，等待下一次呼叫。如果來電掛斷，在得到下一次呼叫之前，三十秒時(shí)間必須終止。在復(fù)位延遲時(shí)間傳入是被忽略的。 如果復(fù)位延遲時(shí)間結(jié)束之前收到一個(gè)有效的數(shù)據(jù)包報(bào)頭，程序控制器將嘗試讀取和驗(yàn)證傳入的數(shù)據(jù)包。在數(shù)據(jù)包的接收過程中的任何時(shí)間，無效字符，奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤或超時(shí)的時(shí)間內(nèi)接待字符將導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù) 包被宣布無效，并丟棄。 兩個(gè)數(shù)據(jù)包類型定義：數(shù)據(jù)和最終文件。數(shù)據(jù)包包含五個(gè)領(lǐng)域，除了包報(bào)頭，是一個(gè)可變長度的數(shù)據(jù)字段。數(shù)據(jù)字段包含程序的數(shù)據(jù)在應(yīng)用程序中被寫入在 AT89C51的控制器。負(fù)載地址字段中包含數(shù)據(jù)寫入的地址。末端文件包中包含與數(shù)據(jù)包相同的領(lǐng)域的文件，但該數(shù)據(jù)字段是空的。這包類型對(duì)程序控制器具有特殊的意義，如下所述。 任何包含有效文種的數(shù)據(jù)包，記錄長度或校驗(yàn)和無效。程序數(shù)據(jù)在一個(gè)無效的數(shù)據(jù)包被丟棄的處理過程中被積累。編程器給傳送者發(fā)送一個(gè) NAK作為信號(hào)數(shù)據(jù)包的接收和恢復(fù)為一個(gè)有效的數(shù)據(jù)包報(bào)頭審查的警 示信號(hào)。 第一個(gè)有效數(shù)據(jù)的接收引起編程器中斷應(yīng)用程序控制器。該控制器的中斷響應(yīng)放棄其正在運(yùn)行的程序，并顯示一條消息，表明程序已經(jīng)被替代。如果這是由于接收了末端文件或者是電源觸發(fā)從而接收的第一個(gè)有效的數(shù)據(jù)包，運(yùn)用必要的控制信號(hào)清除在應(yīng)用控制器內(nèi)的記憶程序。然后編程器在程序模式中放置控制器。 當(dāng)接收到第一個(gè)和其后的有效數(shù)據(jù)程序包時(shí)，將它們分開，它們包