【文章內(nèi)容簡介】 片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)，可將 EA 接地。 對于 EPROM 型單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，此引腳用于施加 21V的編程電源（ VPP）。 2）時(shí)鐘振蕩電路引腳 XTAL1 和 XTAL2： （ 1） XTAL1（ 19 腳）：外接石英晶體和微調(diào)電容引腳 1。它是片內(nèi)振蕩電路反向放大器的輸入端。采用外部振蕩器時(shí)此引腳接地。 （ 2） XTAL2（ 18 腳）：外接石英晶體和微調(diào)電容引腳 2。它是片內(nèi)振蕩電路反向放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)此引腳為外部振蕩信號(hào)輸入端。 3) ALE/PROG （ 30 腳）：低 8位地址鎖存控制信號(hào) /編程脈沖輸入。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE 用于把 P0 口輸出的低 8 位地址鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低 8 位地址和數(shù)據(jù)的隔離。在訪問外部程序存儲(chǔ)器期間， ALE信號(hào)兩次有效；而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間， ALE 信號(hào)一次有效。對于 EPROM 型單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖 PROG 。 4） PSEN （ 29 腳）：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，此引腳定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀取外部程序存儲(chǔ)器的信號(hào)，每個(gè)機(jī)器周期 PSEN 兩次有效，此時(shí)地址總線上送出的地址為外部程序存儲(chǔ)器地址；在此期間，如果訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，不會(huì)產(chǎn)生 PSEN 信號(hào)。 5）并行雙向輸入 /輸出 (I/O)口引腳： （ 1） P0 口的 ~ 引腳（ 39~32 腳）： 8位通用輸入 /輸出端口和片外 8位數(shù)據(jù) /低 8位地址復(fù)用總線端口。 （ 2） P1 口的 ~ 引腳（ 1~8腳）： 8位通用輸入 /輸出端口。 （ 3） P2 口的 ~ 引腳（ 28~21 腳）： 8 位通用 輸入 /輸出端口和片外高 8 位地址總線端口。 單片機(jī)控制的花樣流水燈設(shè)計(jì) 信息工程學(xué)院單片機(jī)課程論文 第 10 頁 共 26 頁 （ 4） P3 口的 ~ 引腳（ 10~17 腳）： 8 位通用輸入 /輸出端口，具有第二功能。 外部總線構(gòu)成 所謂總線，就是連接單片機(jī)與各外部器件的一組公共的信號(hào)線。當(dāng)系統(tǒng)要求擴(kuò)展時(shí)，單片機(jī)要與一定數(shù)量的外部器件和外圍設(shè)備連接。如果各部件及每一種外圍設(shè)備都分別用各自的一組線路與 CPU 直接連接，那么連線將會(huì)錯(cuò)綜復(fù)雜，甚至難以實(shí)現(xiàn)。為了簡化硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用一組線路，并配以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐穪砼c各個(gè)外部 器 件和外圍設(shè)備連接，這組共用的連接線路就是總線。采 用總線結(jié)構(gòu)便于 擴(kuò)展 外部 器 件和外圍設(shè)備，而統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)則使不同設(shè)備間的互連更容易實(shí)現(xiàn)。 利用片外引腳可以構(gòu)造 MCS51 系列單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)。單片機(jī)的引腳除了電源端 VCC、接地端 VSS、復(fù)位端 RST、晶振接入端 XTAL1 和 XTAL通用 I/O口的 ~ 以外，其余的引腳都是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。用這些引腳構(gòu)造的單片機(jī)系統(tǒng)的三總線結(jié)構(gòu)如 3所示。 地 址 鎖存 器數(shù) 據(jù)總 線地址總線控制總線P 2P 0A L EPSENEARDWRM C S 5 1單 片 機(jī) 圖 4 MCS51系列單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu) 1）地址總線（ Address Bus， AB）： MCS51 系列單片機(jī)總共有 16 根地址線A15~ A0，片外存儲(chǔ)器可尋址范圍達(dá) 64KB（ 216=65536 字節(jié)），由 P2 口直接提供高8位地址 A15~ A8， P0 口經(jīng)地址鎖存器提供低 8位地址 A7~ A0。 2）數(shù)據(jù)總線（ Data Bus， DB）： MCS51 系列單片機(jī)總共有 8根數(shù)據(jù)線 D7~D0，全由 P0 口提供。由于 P0口是分時(shí)復(fù)用總線，分時(shí)輸送低 8 位地址（通過地址鎖存器鎖存）和高 8 位數(shù)據(jù)信息 。 單片機(jī)控制的花樣流水燈設(shè)計(jì) 信息工程學(xué)院單片機(jī)課程論文 第 11 頁 共 26 頁 3）控制總線（ Control Bus， CB）：控制總線由 P3口的第 二功能 WR ()、RD()和 3根獨(dú)立的控制線 EA 、 ALE、 PSEN 組成。 單片機(jī) 時(shí)鐘電路及時(shí)鐘時(shí)序單位 1) 時(shí)鐘電路 單片機(jī)本身如同一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格地按規(guī)定時(shí)序工作。 而 時(shí)鐘電路 就 用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。 MCS52單片 機(jī)時(shí)鐘電路示意圖如圖 4 所示。 X T A L 1X T A L 2f O S C二分頻三分頻六分頻狀態(tài)時(shí)鐘機(jī)器周期A L E247。 2247。 3247。 6C 1C 2晶振 反相放大器 圖 5 MCS52單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路示意圖 在 MCS52 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2，在芯片的外部通過這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容 C C2 形成反饋電路，可構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，振蕩頻率范圍通常是 ~12MHz。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就快。 振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不直接使用， 而是經(jīng)分頻后再為系統(tǒng)所用。振蕩脈沖在片內(nèi)通過一個(gè)時(shí)鐘發(fā)生電路二分頻后才作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二分頻的觸發(fā)器，其輸入來自振蕩器，輸出為二相時(shí)鐘信號(hào)，即狀態(tài)時(shí)鐘信號(hào)，其頻率為 fosc/2；狀態(tài)時(shí)鐘三分頻后為 ALE信號(hào)，其頻率為 fosc/6；狀態(tài)時(shí)鐘六分頻后為機(jī)器周期，其頻率為 fosc/12。 在圖 4中，使用晶體振蕩器時(shí)， C C2 取值 30177。10pF ；使用陶瓷振蕩器時(shí)，C C2取值 40177。10pF 。 C C2的取值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小影響振蕩電路的穩(wěn)定性和快速性，通常取值 20~30pF。在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)，晶振和電容等應(yīng)盡可能靠近芯片，以減少分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。 也可以由外部時(shí)鐘電路向片內(nèi)輸入脈沖信號(hào)作為單片機(jī)的振蕩脈沖。這時(shí)外單片機(jī)控制的花樣流水燈設(shè)計(jì) 信息工程學(xué)院單片機(jī)課程論文 第 12 頁 共 26 頁 部脈沖信號(hào)是經(jīng) XTAL1 引腳引入的，而 XTAL2 引腳懸空或接地。對外部信號(hào)的占空比沒有要求，但高低電平持續(xù)的時(shí)間不應(yīng)小于 20ns。這種方式常用于多塊芯片同時(shí)工作，便于同步。其外部脈沖接入方式如圖 5所示 。 X T A L 1X T A L 2M C S 5 1V S SO C 門外 部 脈 沖 信 號(hào)V C C 圖 6 MCS52單片機(jī)外部時(shí)鐘輸入接線圖 所謂時(shí)序，是指在指令執(zhí)行過程中， CPU 的控制器所發(fā)出的一系列特定的控制信號(hào)在時(shí)間上的先后關(guān)系。 CPU 發(fā)出的控制信號(hào)有兩類：一類是用于單片機(jī)內(nèi)部的，用戶不能直接接觸此類信號(hào)，不必對它作過多了解；另一類是通過控制總線送到片外的，人們通常以時(shí)序圖的形式來表示相關(guān)信號(hào)的波形及出現(xiàn)的先后次序。為了說明信號(hào)的時(shí)間關(guān)系，需要定義時(shí)序單位。 89C52 的時(shí)序單位共有四個(gè)，從小到大依次是拍節(jié)、狀態(tài)、機(jī)器周期和指令周期。如圖 4 所示。 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2 P 1 P 2P 1 P 2P 1 P 2 P 1 P 2P 1 P 2P 1 P 2P 1 P 2S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6機(jī) 器 周 期 機(jī) 器 周 期f O S C( X T A L 2 )P 1 P 2 單片機(jī)的復(fù)位 復(fù)位狀態(tài) 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是將程序計(jì)數(shù)器 PC 初始化為0000H，使 單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。 除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，也須重新啟動(dòng)單片機(jī)，使其單片機(jī)控制的花樣流水燈設(shè)計(jì) 信息工程學(xué)院單片機(jī)課程論文 第 13 頁 共 26 頁 復(fù)位。 單片機(jī)復(fù)位后，除 P3~P0 的端口鎖存器被設(shè)置成 FFH、堆棧指針 SP 設(shè)置成07H 和串行口的 SBUF 無確定值外，其它各專用寄存器包括程序計(jì)數(shù)器 PC均被設(shè)置成 00H。片內(nèi) RAM 不受復(fù)位的影響，上電后 RAM中的內(nèi)容是隨機(jī)的。記住這些特殊功能寄存器的復(fù)位狀態(tài)， 對熟悉單片機(jī)操作，簡短應(yīng)用程序中的初始化部分是十分必要的。 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和 手動(dòng)按鍵復(fù)位 兩種方式。 上電自動(dòng)復(fù)位操作要求接通電源后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。如圖 所示。圖 6（ a）所示為最簡單的復(fù)位電路。上電瞬間由于電容 C上無儲(chǔ)能，其端電壓近似為零， RST 獲得高電平，隨著電容器 C 的充電， RST引腳上的高電平將逐漸下降，當(dāng) RST引腳上的電壓小于某一數(shù)值后，單片機(jī)就脫離復(fù)位狀態(tài)，進(jìn)入正常工作模式。只要高電平能保持復(fù)位所需要的時(shí)間（約兩個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 相比于圖 6（ a），圖 6（ b）所示的電路只是增加了外接二極管 VD和電阻 R。其優(yōu)越性在于停電后，二極管 VD給電容 C 提供了快速放 電通路，保證再上電時(shí)RST 為高電平，從而保證單片機(jī)可靠復(fù)位。正常工作時(shí)，二極管反偏，對電路沒影響。斷電后， VCC逐漸下降，當(dāng) VCC=0 時(shí)，電容 C通過 VD迅速放電，恢復(fù)到無電量的初始狀態(tài)，為下次上電復(fù)位做好準(zhǔn)備。 V C C