【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計 16 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(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。 P1 口 P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “ 1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可做熟出口。做輸出口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ Iil） . Flash 編程和程序校驗期間， P1 接受低 8 位地址。 P2 口 P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “ 1” ，通過內(nèi)部地山拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸出口，作輸出口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻， 某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ Iil）。 在訪問外部程序存儲器獲 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令）時， 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)存儲器（如執(zhí)行 MOVX@RI指令）時， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接受高地址和其它控制信號。 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 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 “ 1” 時，他們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出口。做輸出端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ Iil）。 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，如下表所示： 端口引腳 第二功能 rxd (串行輸入口 ) txd (串行輸出口 ) ^int0 (外中斷 0) ^int1 (外中斷 1) T0 (定時 /計數(shù)器 0) T1 (定時 /計數(shù)器 1) ^WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) ^RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀 選通 ) P3 口還接收一些用于 flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 17 RST 復(fù)位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 ALE/PROG 當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址所存允許）輸出脈沖用于所存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 對 flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ ^PROG）。 如有不要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該外置位后，只要一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。 ^PSEN 程序存儲允許（ ^PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩個 ^PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的 ^PSEN 信號不出現(xiàn)。 EA/VPP 外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外 部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH）， 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)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。 如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 VPP，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP. XTAL1: 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸出端。 XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。 時鐘振蕩器 AT89C51 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振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。這個放大器與作為反饋的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖 10。 外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 18 體，我們推薦電容使用 30PF+10PF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40PF+10PF。 用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖 10 右所示 。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空 由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求。 空閑模式 在空閑工作模式狀態(tài)， 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，片內(nèi) RAM 和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請求或硬件復(fù)位終止。 終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是 任何一條被允許中斷的事件被激活，即可終止空閑工作模式。程序會首先響應(yīng)中斷，進入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并僅隨終端返回指令，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機進入空閑模式那條指令后面的一條指令。其二是通過硬件復(fù)位也可將空閑工作模式終止，需要注意的是，當由硬件復(fù)位來終止空閑模式時， CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個機器周期（ 24 個時鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU 訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其它端口。為了避免可能對端口產(chǎn)生以外 寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)該是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。 單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 19 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài) 模式 程序存儲器 ALE ^PSEN PORT0 PORT1 PORT2 PORT3 空閑模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑模式 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 內(nèi)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 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 在掉電模式下，震蕩器停止工作，進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)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重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，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。 程序存儲器的加密 AT89C51 可使用對芯片上的 3 個加密位進行編程（ P）或不編程（ U）來得到如下表所示的功能： 加密位保護功能表 程序加密位 保護類型 LB1 LB2 LB3 1 U U U 沒有程序保護功能 2 P U U 禁止從外部程序存儲器中執(zhí)行 MOVC 指令讀取內(nèi)部程序存儲器的內(nèi)容 3 P P U 除上表功能外，還禁止程序校驗 4 P P P 除以上功能外，同時禁止外部執(zhí)行 當加密位 LB1 被編程時，在復(fù)位期間， EA 端的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機上電后一直沒有復(fù)位，則鎖存起的初始值是一個隨機數(shù)，且這個隨機數(shù)會一直保持到真正復(fù)位為止。為使單片機能正常工作，被鎖存的 EA 電平值必須與該引腳當前的邏輯電平一致。此外，加密位只能通過整片擦除的方法清除。 單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 20 FLASH 閃速存儲器的編程 AT89C51 單片機內(nèi)部有 4K 字節(jié)的 FLASHEPROM,這個 FLASH 存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲單元的內(nèi)容均為 FFH），用戶隨時可對其進行編程。編程接口可接收高電平（ +12V）或低電平（ VCC）的允許編程信號，低電平編程模式適合于用戶再線編程系統(tǒng)，而高電平編程模式可與通用 EPROM 編程器兼容。 AT89C51 單片機中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電平編程方式，用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息，見下表。 Vpp=12v Vpp=5v 芯片頂面標識 AT89C51 xxxx yyww AT89C51 xxxx5 yyww 簽名字節(jié) (030H)=1EH (031H)=51H (032H)=FFH (030H)=1EH (031H)=51H (032H)=05H AT89C51 的程序存儲器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)，要對整個芯片內(nèi)的 PEROM 程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容清除。 編程方法 編程前，需設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號， AT89C51 編程方法如下： 1． 在地址線上加上要編程單元的地址信號。 2． 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 3． 激活相應(yīng)的 控制信號。 4． 在高電壓編程方式時，將 ^EA/VPP 端加上 +12V 編程電壓。 5． 每對 FLASH 存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個 ALE/^PROG 編程脈沖，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù) 1— 5 步驟，直到全部文件編程結(jié)束。每個字節(jié)寫入周期是自身定時地，通常約為 。 單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 21 數(shù)據(jù)查詢 AT89C51 單片機用數(shù)據(jù)查詢方式來檢測一個寫周期是否結(jié)束，在一個寫周期中，如需要讀取最后寫入的那個字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（ ）是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。寫周期完成后，有效的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)在所有輸出端 上，此時，可進入下一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后，可在任意時刻進行數(shù)據(jù)查詢。 READY/^BUSY 字節(jié)編程的進度可通過 “ RDY/^BSY” 輸出信號監(jiān)測，編程期間， ALE 變?yōu)楦唠娖健?H” 后 (RDY/^BSY)端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后， 變?yōu)楦唠娖奖硎緶蕚渚途w狀態(tài)。 程序校驗 如果加密位 LB LB2 沒有進行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫的數(shù)據(jù)。加密位不可能直接變化。證實加密位的完成通過觀察它們的特點和能力。 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的 電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯， 支持兩種 軟件 可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定 時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振 蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 讀片內(nèi)簽名字節(jié) AT89C51 單片機內(nèi)有 3 個簽名字節(jié)，地址為 030H、 031H 和 032H。用于聲明該器件的廠商、型號和編程電壓。讀簽名字節(jié)的過程和單元 030H、 031H 和 032H 的正常校驗相仿，只需將 和 保持低電平，返回值意義如下： （ 030H） =1EH 聲明產(chǎn)品由 ATMEL 公司制造。 （ 031H） =51H 聲明為 AT89C51 單片機。 （ 032H） =FFH 聲明為 12V 編程電壓。 （ 032H） =05H 聲明為 5V 編程電壓。 單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 22 編 程接口 采用控制信號的正確組合可對 FLASH 閃速存儲陣列中的每一代碼字節(jié)進行寫入和存儲器的整片擦除，寫操作周期是自身定時的，初始化后它將自動定時到操作完成。 4 3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能介紹 微處理器（ CPU） AT89C51 單片機中有一個 8 位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以位變量的處理。 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) 數(shù)據(jù)存儲器空間分為片內(nèi)與片外兩部分。 片內(nèi)為 128 個字節(jié)，字節(jié)地址為 00H～ 7FH。片外最多可外擴至 64k 字節(jié)，用來 存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等。當 AT89C51單片機的片內(nèi) RAM 不夠用時，可由片外 RAM 擴展至 64KB ，以供用戶的需求。 程序存儲器 (ROM) AT89C51 單片機的片內(nèi)程序存儲器為 4KB 的 F