【文章內(nèi)容簡介】 敏 電 阻 圖 32 溫度檢測系統(tǒng)原理示意圖 第 三 章 系統(tǒng)總體設計及主要器件 簡介 7 MCS51 系列 單片機簡介 MCS51系列單片機已有十多種產(chǎn)品，可分為兩大系列： 51子系列和 52子系列。 51子系列主要有 803 805 8751 三種機型。它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容。它們的差別僅在于片內(nèi)有無 ROM或 EPROM。 52子系列主要有 803 805 8752三種機型。 52子系列與 51子系列的不同之處在于：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器增至 256字節(jié)；片內(nèi)程序存儲器增至 8 KB (8032無 )；有 3個 16位定時 /計數(shù)器， 6個中斷源。其它性能均與 51子系列相同。 MCS51系列單片機的內(nèi)部結構框圖如圖 所示。從圖 33中可看出， MCS51 單片機組成結構中包含運算器、控制器、片內(nèi)存儲器、 4個 I/O口、串行口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。圖中 SP 是堆棧指針寄存器， PC 是程序計數(shù)器， PSW 是程序狀態(tài)字寄存器， DPTR是數(shù)據(jù)指針寄存器。 圖 33 內(nèi)部結構框圖 計算機 工程實踐設計說明書 8 所謂總線，就是連接系統(tǒng)中各擴展器件的一組公共信號 線。按照功能，通常把系統(tǒng)總線分為三組，即地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。 MCS51 系列單片機片外引腳可以構成三總線結構，所有的外圍芯片都通過這三總線進行擴展。 1）地址總線（ Address Bus,AB） 地址總線用于傳送單片機送出的地址信號，以便進行存儲單元和 I/O 端口的選擇。地址總線是單向的，只能由單片機向外發(fā)送信息。地址總線的數(shù)目決定了可直接訪問的存儲單元的數(shù)目。如有 n 位地址可以產(chǎn)生 2n個連續(xù)地址編碼，因此，可訪問 2n 個存儲單元，即通常所說的尋址范圍為 2n 個地址單元。 MCS51 單 片機存儲器擴展最多可達 64KB，即 216個地址單元，因此，最多需 16 位地址。 2）數(shù)據(jù)總線（ Data Bus,DB） 數(shù)據(jù)總線用于單片機與存儲器之間或I/O端口之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與單片機處理數(shù)據(jù)的字長一致。 MCS51單片機是8 位字長，所以，數(shù)據(jù)總線的位數(shù)也是 8位。數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以進行兩個方向的數(shù)據(jù)傳送。 外部 引腳說明 ： (1) 主電源引腳 VCC(40腳 )：接 +5 V電源正端。 VSS(20腳 )：接 +5 V電源地端。 (2)外接晶體引腳 XTAL1(19 腳 )：接外部 石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成了片內(nèi)振蕩器。當采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳接地；對于 CHMOS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 (3)輸入 / 輸出引腳 (1) P0 口 (3932 腳 )： 統(tǒng)稱為 P0 口。在不接片外存儲器與不擴展 I/O口時，可作為準雙向輸入 /輸出口。在接有片外存儲器或擴展 I/O 口時， P0 口分時復用為PPPPPPPVSSPRST/VP DRX D/PTX D/PINT0/PINT1/PT0 /PT1 /PWR/ PRD/PX TAL2X TAL112345678910111213141516171819208031805187514039383736353433323130292827262521222324VCCPPPPPPPPEA/ VppALE/PR OGPS ENPPPPPPPP圖 34 MCS51單片機引腳圖 第 三 章 系統(tǒng)總體設計及主要器件 簡介 9 低 8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。 (2) P1口 (18腳 )： P1口，可作為 準雙向 I/O口使用。對于 52子系列， ： /計數(shù)器 2的計數(shù)脈沖輸入端 T2， /計數(shù)器 2的外部控制端 T2EX。 (3) P2口 (2128腳 )： P2 口，一般可作為準雙向 I/O口使用；在接有片外存儲器或擴展 I/O口且尋址范圍超過 256字節(jié)時， P2口用作高 8位地址總線。 (4) P3口 (1017腳 )： P3 口。除作為準雙向 I/O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且 P3 口的每一條引腳均可獨立定義 為第一功能的輸入輸出或第二功能。 以下為 控制線 ： (1) ALE/PROG(30 腳 )：地址鎖存有效信號輸出端。 ALE 在每個機器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于控制鎖存 P0 輸出的低 8 位地址；在不訪問片外程序存儲器期間，可作為對外輸出的時鐘脈沖或用于定時目的。但要注意，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間， ALE 脈沖會跳空一個，此時作為時鐘輸出就不妥了對于片內(nèi)含有EPROM的機型，在編程期間，該引腳用作編程脈沖 PROG的輸入端。 (2) PSEN(29 腳 )：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效。當從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期該信號兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線 P0 口讀回指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間， PSEN信號將不出現(xiàn)。 (3) RST/VPD(9腳 )： RST即為 RESET， VPD為備用電源。該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復位操作，使單片機回復到初始狀態(tài)。上電時，考慮到振蕩器有一定的起振時間，該引腳上高電平必須持續(xù) 10 ms以上才能保證有效復位。當 VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源 VPD(+5 V)為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。 (4) EA/VPP(31 腳 )： EA 為片外程序存儲器選用端。該引腳有效 (低電平 )時，只選用片外程序存儲器，否則單片機上電或復位后選用片內(nèi)程序存儲器 .對于片內(nèi)含有 EPROM 的機型，在編程期間，此引腳用作 21 V編程電源 VPP的輸入端。 綜上所述， MCS51系列單片機的引腳可歸納為以下兩點： (1) 單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都具有第二功能。 (2) 單片機對外呈現(xiàn) 3總線形式， 由 P P0 口組成 16位地址總線；由 P0 口分時復用為數(shù)據(jù)總線；由 ALE、 PSEN、 RST、 EA與 P3 口中的 INT0、 INT T0、 T WR、 RD 共 10計算機 工程實踐設計說明書 10 個引腳組成控制總線 ； 由于是 16位地址線，因此，可使片外存儲器的尋址范圍達到 64 KB。 其它器件 簡介 1）數(shù)據(jù)存儲器 6116 由于 8031內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 有限，不能滿足溫度采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲要求，故以 8031為核心擴展了一片 靜態(tài)隨機 數(shù)據(jù)存儲器 6116。 該芯片容量為 2KB， 有 24個引腳， 其引腳排列如圖 35所示， 各引腳功能如下： A0A14：地址輸 入線； D0D7：雙向數(shù)據(jù)線（輸出有三態(tài)）； CE ， 1CE ：選片信號輸入線， CE 和 1CE 低電平有效； OE ：讀選通信號輸入線 ，低電平有效 ； WE ： 寫選通信號輸入線，低電平有效； VCC：工作電壓， +5V； GND：線路地； 關于 RAM6116的工作方式在表 31中給出。 表 31 RAM6116工作方