【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 033MHz 全雙工 UART 串行中斷口線 128x8 bit 內(nèi)部 RAM 2 個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級(jí)加密位 看門狗（ WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈 活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 可以看出 AT89S51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個(gè) I/O 口線，看門狗（ WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘。同時(shí) , AT89S51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在 RAM 中的內(nèi)容 ，但振蕩器 停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89S51 引角功能說明 Vcc：電源電壓 GND：地 P0口： P0口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(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。 P1口： P1是一個(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)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1” ,通過內(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)校驗(yàn)期間， P1接收低 8位地址。表 31為 P1口第二功能。 （論文） 6 表 31 P1口第二功能 端口引腳 第二功能 MOSI（用于 ISP編程） MISO（用于 ISP編程） SCK（用于 ISP編程） P2口： P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1” ,通過內(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 I。在訪問８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行： MOVX @Ri 指令）時(shí)， P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個(gè)訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2也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)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。 P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯門電路。對(duì) P3口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時(shí)，被外部拉低的 P3口將用上拉電阻輸出電流 I。 P3口除了作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能， P3口的第二功能如下表 32。 表 32 P3口的第二功能 端口功能 第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（ ） 串行輸入口 T0（ ） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0外部輸入 TXD（ ） 串 行輸出口 T1（ ） 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1外部輸入 INT0（ ） 外中斷 0 WR（ ） 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 INT1（ ） 外中斷 1 RD（ ） 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 （論文） 7 RST： 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí)， RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。WDT益出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址 8EH）可打開或關(guān)閉該功能。 DISRTO 位缺省為 RESET輸出高電平打開狀態(tài)。 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（地址鎖存允許）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仍以時(shí)鐘振蕩頻 率的 1/6輸出的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目地，要注意的是：第當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE脈沖。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH單元的 D0位置位，可禁止 ALE操作。該位禁位后，只有一條 MOVX 和 MOVC指令 ALE才會(huì)被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE無效。 PSEN：程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S51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 問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，高有兩次有效的 PSEN信號(hào)。 EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU公訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址 0000H－ FFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：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的編程電壓 Vpp。 XTAL1： 振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 AT89S51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) 特殊功能寄存 器：特殊功能寄存器的片內(nèi)空間分存如下圖 32所示。這些地址并沒有全部占用，沒有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個(gè)隨意的數(shù)值。而寫這些地址單元將不能得到預(yù)期的結(jié)果。 中斷寄存器：各中斷允許控制位于 IE寄存器， 5個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)控制位于 IP寄存器。圖 33為 AUXR輔助寄存器。 （論文） 8 圖 32 AUXR輔助寄存器 雙時(shí)鐘指針寄存器：為方便地訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，提供了兩個(gè) 16位數(shù)據(jù)指針寄存儲(chǔ)器： PD0位于 SFR區(qū)塊中的地址 82H、 83H和 DP1位于地址 84H、 85H，當(dāng) SFR中的位 DPS=0時(shí) 選擇 DP0,而 DPS=1時(shí)選擇 DP1。在使用前初始化 DPS。 圖 33 雙時(shí)鐘指針寄存器 電源空閑標(biāo)志：電源空閑標(biāo)志（ POF）在特殊功能寄存儲(chǔ)器 SFR中 PCON的第 4位（ ） ,電源打開時(shí) POF置“ 1” ,它可由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復(fù)位所影響。 （論文） 9 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)： MCS51單片機(jī)內(nèi)核采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間分開的結(jié)構(gòu)，均具有64KB外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。 程序存儲(chǔ)器： 如果 EA引腳接地（ GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲(chǔ)器。在 AT89S51,假如接至 Vcc（電源＋），程序首先執(zhí)行從地址 0000H－ 0FFFH（ 4KB）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，再執(zhí)行地址為 1000H－ FFFFH（ 60KB）的外部程序存儲(chǔ)器。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：在 AT89S51的具有 128字節(jié)的內(nèi)部 RAM，這 128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進(jìn)行， 128字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間。 看門狗定時(shí)器（ WDT）： WDT是為了解決 CPU程序運(yùn)行時(shí)可能進(jìn)入混亂或死循環(huán)而設(shè)置，它由一個(gè) 14bit計(jì)數(shù)器和看狗復(fù)位 SFR（ WDTRST）構(gòu)成。外部復(fù)位時(shí)， WDT默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要打開 WDT，必按順序?qū)?01H和 0E1H寫到 WDTRST寄存器，當(dāng)啟動(dòng)了 WDT，它會(huì)隨晶體振蕩器在每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，除硬件復(fù)位或 WDT溢出復(fù)位外沒有其它方法關(guān)閉 WDT，當(dāng) WDT溢出，將使 RST引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖 ]14[ 。 存儲(chǔ) 芯片 AT24C02 AT24C02是美國 Atmel公司的低功耗 CMOS型 E2PROM，內(nèi)含 2568位存儲(chǔ)空間，具有工作電壓寬 (～ V)、擦寫次數(shù)多 (大于 10000次 )、寫入速度快 (小于 10 ms)、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)。而且他是采用了 I2C總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件，占用很少的資源和 I／ O線，并且支持在線編程，進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的存取十分方便。 AT24C02中帶有的片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)加 1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫。所有字節(jié)均以 單一操作方式讀取。為降低總的寫入時(shí)間，一次操作可寫入多達(dá) 8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 I2C總線是一種用于 IC器件之間連接的二線制總線。他通過 SDA(串行數(shù)據(jù)線 )及SCL(串行時(shí)鐘線 )兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件。 AT24C02正是運(yùn)用了 I2C規(guī)程，使用主／從機(jī)雙向通信，主機(jī) (通常為單片機(jī) )和從機(jī) (AT24C02)均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。主機(jī)產(chǎn)生串行時(shí)鐘信號(hào) (通過 SCL引腳 )并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產(chǎn)生開始和停止的條件。無論是主機(jī)還是從機(jī)，接收到一個(gè)字節(jié)后必須發(fā)出一個(gè)確認(rèn)信號(hào) ACK。 AT24C02的控制字由 8位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，在開始信號(hào)發(fā)出以后 ，主機(jī)便會(huì)發(fā)出控制字，以選擇從機(jī)并控制總線傳送的方向 。 （論文） 10 SOIC PDIP 圖 34 AT24C02的兩種引腳圖 1234 5678AT24C02VCCAT89S51R1R2 圖 35 AT24C02 的電路 接線 圖 圖中 AT24C02 的 3 腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在 AT89C51 試驗(yàn)開發(fā)板上它們都接地，第 8 腳和第 4 腳分別為正、負(fù)電源。第 5 腳 SDA 為串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向 I2C 總線串行傳送，在 AT89C51 試驗(yàn)開發(fā)板上和單片機(jī)的 連接。第 6 腳 SCL 為串行時(shí)鐘輸入線，在 AT89C51 試驗(yàn)開發(fā)板上和單片機(jī)的 連接。 SDA 和 SCL都需要和正電源間各接一個(gè) 的電阻上拉。第 7 腳需要接地。 24C02 中帶有片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動(dòng)加 1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)下一個(gè)存儲(chǔ)單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時(shí)間，一次操作可寫入多達(dá) 8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 LCD1602 顯示器 現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。 1602 型 LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容 豐富等特點(diǎn)。 1602 型 LCD 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0~D7 和 RS， R/W， EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且具有字符對(duì)比 （論文） 11度調(diào)節(jié)和背光功能。 接口信號(hào)說明 1602 型 LCD 的接口信號(hào)說明如表 33 所示 ： 表 33 1602 型 LCD 的接口信號(hào)說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 V0 液晶顯示偏壓信號(hào) 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀寫選擇端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號(hào) 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負(fù)極 主要技術(shù)參數(shù) 1602 型 LCD 的主要技術(shù)參數(shù)如下 表 所示： 表 34 1602 型 LCD 的主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 16X2 個(gè)字 符 芯片工作電壓 ～ 工作電流 （ ） 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 (WXH)mm 基本操作程序 讀狀態(tài)：輸入： RS=L， RW=L， E=H 輸出： D0~D7=狀態(tài)字 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=H， E=H 輸出：無 寫指令：輸入： RS=L， RW=L， D0~D7=指令碼， E=高脈沖 輸出： D0~D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=L， D0~D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無 （論文） 12 晶體振蕩器 晶體振蕩器 ，簡(jiǎn)稱 晶振 ，其作用在于產(chǎn)生原始的 時(shí)鐘頻率 ，這個(gè)頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。以 聲卡 為例，要實(shí)現(xiàn)對(duì) 模擬信號(hào) 或 48kHz 的采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個(gè) 或 48kHz 的時(shí)鐘頻率。如果需要對(duì)這兩種 音頻 同時(shí)支持的話，聲卡就需要有兩顆 晶振 。但是現(xiàn)在的娛樂級(jí)聲卡為了降低成本，通常都采用 SCR 將輸出的采樣頻率固定在 48kHz，但是 SRC 會(huì)對(duì)音質(zhì)帶來損害，而且現(xiàn)在的娛樂級(jí)聲卡都沒有很好地解 決這個(gè)問題。 現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的是 石英晶體振蕩器 。 石英晶體振蕩器是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器， 石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器，它用來穩(wěn)定頻率和選擇頻率，是一種可以取代 LC 諧振回路的晶體諧振元件。石英晶體振蕩器廣泛地應(yīng)用在電視機(jī)、影碟機(jī)、錄像機(jī)、無線通訊設(shè)備、電子鐘表、 單片機(jī) 、數(shù)字儀器儀表等電子設(shè)備中。 為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。 在單片機(jī)中為其提供時(shí)鐘頻率。 石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一 定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。只要在晶體振子板極上施加交變電壓，就會(huì)使晶片產(chǎn)生機(jī)械變形振動(dòng)，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應(yīng)。當(dāng)外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時(shí)，就會(huì)發(fā)生壓電諧振，從而導(dǎo)致機(jī)械變形的振幅突然增大。 （論文） 134 系統(tǒng) 硬件 構(gòu)成 設(shè)計(jì)原理 本設(shè)計(jì) 主要由單片 機(jī)、 矩陣鍵盤 、 液晶 顯示器和 密碼存儲(chǔ) 等部分組成。其中 矩陣 鍵盤用于輸入數(shù)字密碼 和進(jìn)行各種功能的實(shí)現(xiàn) 。由用戶通過連接單片機(jī)的 矩陣 鍵盤輸入密碼，后經(jīng)過單片機(jī)對(duì)用戶輸入的密碼與自己保存的密碼進(jìn)行對(duì)比，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳到開鎖電路或者報(bào)警 電 路控制開鎖還是報(bào)警，實(shí)際使用時(shí)只要將單片機(jī)的負(fù)載由繼電器換成電子密碼鎖的電磁鐵吸合線圈即可，當(dāng)然也可以用繼電器的常開觸點(diǎn)去控制電磁鐵吸合線圈。 本系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部分、