【正文】 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 外文翻譯 ） 1 AT89C51 的介紹 （ 原文出處： ： //） 描述 AT89C51 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)帶有 4K 字節(jié)的可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器（ PENROM）。和 128 字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），這種器件采用ATMEL 公司的高密度、不容易丟失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與 MCS51 系列的單片機(jī)兼容。片內(nèi)含有 8 位中央處理器和閃爍存儲(chǔ)單元，有較強(qiáng)的功能的 AT89C51 單片機(jī)能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。 功能特性 AT89C51 提供以下 的功能標(biāo)準(zhǔn)： 4K 字節(jié)閃爍存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 32 個(gè) I/O 口， 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 1 個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)， 1 個(gè)串行通信口，片內(nèi)震蕩器和時(shí)鐘電路。另外， AT89C51 還可以進(jìn)行 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的節(jié)電模式。閑散方式停止中央處理器的工作，能夠允許隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個(gè)復(fù)位。 引腳描述 VCC：電源電壓 GND：地 P0 口 ： P0 口是一 組 8 位漏極開路雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口時(shí)，每一個(gè)管腳都能夠驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 電路。當(dāng) “1”被寫入 P0 口時(shí)，每個(gè)管腳都能夠作為高阻抗輸入端。 P0 口還能夠在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，并在這時(shí)激活內(nèi)部的上拉電阻。 P0 口在閃爍編程時(shí)， P0 口接收指令，在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令，需要接電阻。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 外文翻譯 ） 2 P1 口 ： P1 口一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL電路。對(duì)端口寫 “1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個(gè)引 腳被外部信號(hào)拉低時(shí)輸出一個(gè)電流。閃爍編程時(shí)和程序校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低 8 位地址。 P2 口 ： P2 口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)TTL 電路。對(duì)端口寫 “1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)，可作為輸入口。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口線上的內(nèi)容在整個(gè)運(yùn)行期間不變。閃爍編程或校驗(yàn)時(shí)， P2口接收高位地址和其它控制信號(hào)。 P3 口 ： P3 口是一組帶有內(nèi)部電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口輸出緩沖故可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL電路。對(duì) P3 口寫如 “1”時(shí)，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用電阻輸出電流。 P3 口除了作為一般的 I/O 口外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： 端口引腳 第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD P3 口還接收一些用于閃爍存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 外文翻譯 ） 3 RST： 復(fù)位 輸入。當(dāng)震蕩器工作時(shí)， RET 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG ： 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器， ALE 以時(shí)鐘震蕩頻率的 1/16 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖時(shí)，閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，這個(gè)引腳還用于輸入編程脈沖。如果必要，可對(duì)特殊寄存器區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置禁止 ALE 操作。這個(gè)位置后只有一條MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被應(yīng)用。此外，這個(gè)引腳會(huì)微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。 PSEN： 程序儲(chǔ)存允許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)器讀取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。 EA/VPP： 外部訪問允許。欲使中央處理器僅訪問外部程序存儲(chǔ)器， EA 端必須保持低電平。需要注意的是：如果加密位 LBI 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， CPU 則執(zhí)行 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V的編程允許電壓 VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP。 XTAL1：震蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。 時(shí)鐘震蕩器 AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自然震蕩器。 外接石英晶體及電容 C1， C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對(duì)外接電容 C1， C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 外文翻譯 ） 4 電容容量的大小會(huì)輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30PF177。10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇 40PF177。10PF。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖示。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技 術(shù)條件的要求。 內(nèi)部振蕩電路 外部振蕩電路 閑散節(jié)電模式 AT89C51 有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是閑散模式和掉電工作模式。這兩種方式是控制專用寄存器 PCON 中的 PD 和 IDL 位來實(shí)現(xiàn)的。 PD 是掉電模式，當(dāng) PD=1 時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。 IDL 是閑散等待方式，當(dāng) IDL=1，激活閑散工作狀態(tài)，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。如需要同時(shí)進(jìn)入兩種工作模式，即 PD 和 IDL 同時(shí)為 1，則先激活掉電模式。在閑散工作模式狀態(tài)，中央 處理器 CPU保持睡眠狀態(tài)，而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，片內(nèi)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。閑散模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。終止閑散工作模式的方法有兩種，一是任何一條被允許中斷的事件被激活， IDL 被硬件清除，即刻終止閑散工作模式。程序會(huì)首先影響中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序，并緊隨 RETI 指令后，下一條要執(zhí)行沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 外文翻譯 ） 5 的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入閑散工作模式，那條指令后面的一條指令。二是通過硬件復(fù)位也可將閑散工作模式終止。需要注意的是：當(dāng)由硬件復(fù)位 來終止閑散工作模式時(shí)，中央處理器 CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止中央處理器 CPU 訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其他端口，為了避免可能對(duì)端口產(chǎn)生的意外寫入：激活閑散模式的那條指令后面的一條指令不應(yīng)是一條對(duì)端口或外部存儲(chǔ)器的寫入指令。 掉電模式 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在中指掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù) 位后將從新定義全部特殊功能寄存器但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在 VCC 恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效切必須保持一定時(shí)間以使振蕩器從新啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。 閑散和掉電模式外部引腳狀態(tài)。 模式 程序存儲(chǔ)器 ALE PSEN P0 P1 P2 P3 閑散模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 閑散模式 內(nèi)部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 程序存儲(chǔ)器的加密 AT89C51 可 使用對(duì)芯片上的三個(gè)加密位 LB1， LB2， LB3 進(jìn)行編程（ P）或不編程（ U）得到如下表所示的功能： 程序加密位 保護(hù)類型 1 U U U 沒有程序保護(hù)功能 2 P U U 禁止從外部程序存儲(chǔ)器中執(zhí)行 MOVC 指令讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容 3 P P U 除上表功能外，還禁止程序校驗(yàn) 4 P P P 除以上功能外，同時(shí)禁止外部執(zhí)行 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 外文翻譯 ） 6 當(dāng) LB1 被編程時(shí)，在復(fù)位期間， EA 端的電平被鎖存，如果單片機(jī)上電后一直沒有復(fù)位，鎖存起來的初始值是一個(gè)不確定數(shù)，這個(gè)不確定數(shù)會(huì)一直保存到真正復(fù)位位置。為了使單片機(jī)正常工作， 被鎖存的 EA 電平與這個(gè)引腳當(dāng)前輯電平一致。機(jī)密位只能通過整片擦除的方法清除。 沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院電子工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 外文翻譯 ） 7 Description The AT89C51 is a lowpower, highperformance CMOS 8bit microputer with 4K bytes of Flash programmable and erasable read only memory (PEROM). The device is manufactured using Atmel’s highdensity nonvolatile memory technology and is patible with the industrystandard MCS51 instruction set and pinout. The onchip Flash allows the program memory to be reprogrammed insystem or by a conventional nonvolatile memory programmer. By bining a versatile 8bit CPU with Flash on a monolithic chip, the Atmel AT89C51 is a powerful microputer which provides a highlyflexible and costeffective solution to many embedded control applications. Function characteristic The AT89C51 provides the following standard features: 4K bytes of Flash, 128 bytes of RAM, 32 I/O lines, two 16bit timer/counters, a five vector twolevel interrupt architecture, a full duplex serial port, onchip oscillator and clock circuitry. In addition, the AT89C51 is designed with static logic for operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes. The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters, serial port and interrupt system to continue functioning. The Powerdown Mode saves the RAM contents but freezes the oscillator disabling all other chip functions until the next hardware reset. Pin Description VCC： Supply voltage. GND： Ground. Port 0： Port 0 is an 8bit opendrain bidirectional I/O port. As an output port, each pin can sink eight TTL inputs. When