【文章內(nèi)容簡介】 Intel 和 Philips的歷史功績。 單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路 ，向 MCU 階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了 SOC 化趨勢。隨著微電子技術(shù) 、 IC 設(shè)計、 EDA 工具的發(fā)展，基于 SOC 的 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。 導(dǎo)彈 的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡 ，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)， 錄像機 、 攝像機 、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學(xué)習、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師 [15]。 單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇： （ 1）在 智能儀器 儀表上的應(yīng)用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的 傳感器 ，可實現(xiàn)諸如電壓、 功率 、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度 、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 8— 用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或 數(shù)字電路 更加強大。例如精密的測量設(shè)備（ 功率計 ， 示波器 ，各種分析儀）。 （ 2）在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管 （ 3）在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他 音響 視頻器材、再到 電子秤 量設(shè)備，五花八門，無所不在。 （ 4）在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型 程控交換機 、樓宇自動通 信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信， 無線電 對講機等。 （ 5）單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 （ 6）在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用 某些專用單片機設(shè)計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了 解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復(fù)雜的類似于計算機的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于 ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。 在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。 （ 7）單片機在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機控制器，基于 CAN總線的汽車發(fā)動機智能電子控制器， GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)， abs 防抱死系統(tǒng)，制 動系統(tǒng)等等。 此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 9— AT89S52 芯片簡介 單片機是一種集成的電路芯塊采用了超大規(guī)模技術(shù)把具有運算能力（如算術(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（ CPU） ,隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），只讀程序存儲器（ ROM），輸入輸出電路（ I/O 口），可能還包括定時計數(shù)器，串行通信口（ SCI），顯示驅(qū)動電路（ LCD 或 LED 驅(qū)動電路），脈寬調(diào)制電路 (PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換及 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單片機上，構(gòu)成一個最小然 而很完善的計算機系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準確快速的完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。總的而言單片機的特點可以歸納為以下幾個方面：集成度高、存儲容量大、外部擴展能力強、控制功能強、低電壓、低功耗、性能價格比高、可靠性高這幾個方面 [17]。 單片機有著微處理器所不具備的功能，它可以獨立地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能這就是單片機的最大特點。然而單片機又不同于單板機，芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個最小的、完整的微機控制系統(tǒng) [16]。它與單板機或個 人電腦有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機屬于芯片級應(yīng)用，需要用戶了解單片機芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計應(yīng)用程序，從而使芯片具備特定的智能。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) AT89S51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash， 使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 [17]。 AT89S51 具有如下特點： 40 個引腳， 8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個 全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器 [16]。引腳圖如圖 1 此外， AT89S51 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行 口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 [17]。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 10— 圖 1 單片機管腳圖 主要功能特性 : 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） ISP Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 工作電壓 2 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 時鐘頻率 033MHz 全雙工 UART 串行中斷口線 256x8bit 內(nèi)部 RAM 2 個外部中斷源 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 AT89S52 單片機引腳介紹 : 引腳如圖 一 所示，以下是各引腳的說明。 VCC： AT89S52 電源正端輸入，接 +5V。 VSS：電源地端。 XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸入端。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） — 11— XTAL2：系統(tǒng)時鐘的 反向放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在 XTAL1 和 XTAL2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)皆可以工作了，此外可以在兩個引腳與地之間加入20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。 RESET： AT89S52 的重置引腳，高電平工作，當要對晶片重置時，只要對此引腳點評提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。 EA/VDD：“ EA”為英文“ External Access”的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當引腳為低電平后，系統(tǒng)會調(diào)用外部的程序代碼（存于外部EPROM 中）來執(zhí)行程序。因此在 8031 及 8032 中， EA 引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果使用 8751 內(nèi)部程序空間時，引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM 時，可以利用此引腳來輸入 21V 的燒錄高壓（ VDD）。 PORT0（ ― ）：端口 0 是一個 8 位寬的開路電極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個位， 表示位 0， 表示位 1，依 此類推。其他三個 I/O 端口（ P P P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0 在當做 I/O 用時可以推動 8 個 LS 的 TTL 負載。如果當 EA 引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器）， P0 就以多工方式提供地址總線（ A0― A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0― D7）。設(shè)計者必須外加一個鎖存器將端口 0 送出的地址鎖住成為 A0― A7，再配合端口 2 所送出的 A8― A15 合成一個完整的 16 位地址總線，而定位地址到 64K 的外部存儲器空間。 PORT1(― )：端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出 緩沖器可以推動 4 個 LS TTL 負載，若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，使是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當作定時器 2 的外部緩沖輸入腳，而 可以有 T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。 PORT2(― )：端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL 負載，同樣地，若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。 P2 除了當做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S51 擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線 的高字節(jié) A8― A15，這個時候 P2 便不能當做 I/O 來使用了。 PORT3（ ― ）：端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL 負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? 其引腳分配如下： ： RXD,串行通信輸入。 ： TXD,串行通信輸出。