【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)簡介AT89C51是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的 CMOS8位單片機(jī)片內(nèi) 4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和 128bytes的隨機(jī)存儲器（RAM） ，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（CPU）和 Flash存儲單元，功能強(qiáng)大。AT89C51 單片機(jī)可為你提供許多高性價(jià)的應(yīng)用場合，可靈活的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。主要性能參數(shù)：與 MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)的全兼容 4k字節(jié)可重擦寫 Flash閃速存儲器1000次可擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz24MHz三級加密程序存儲器1288字節(jié)內(nèi)部 RAM 32個(gè)可編程 I/O口線2個(gè) 16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源可編程串行 UART通道低功耗空閑和掉電模式 宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5AT89C51圖 單片機(jī) AT89C51 AT89C51 功能特性描述：AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié) Flash閃速存儲器，128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個(gè) I/O口線，兩個(gè) 16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5向量中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51 可降至 0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件的可選的節(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，竄行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。1） AT89C51引腳功能說明：Vcc：電源電壓GND：地P0口：PO 口是一組 8位漏極開路行雙向 I/O口，也既地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口?？勺鳛檩敵隹谑褂脮r(shí)，每位可吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(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)，PO 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)，要求接上拉電阻。P1口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口，P1 的輸入緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) 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(shí)可作輸出口。作輸入口時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)輸出一個(gè)電流（I） 。Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 口接收 8位地址。P2口：P2 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口，P2 的輸入緩沖極可以驅(qū)動(dòng)（輸入或輸出電流）4 個(gè) TTL邏輯門電路。對端口“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)和作為輸出口，作輸出口時(shí)，因?yàn)榇嬖趦?nèi)部上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流。在訪問外部存儲器或 1位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時(shí)，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(shí)，P2 口線的內(nèi)容（也既特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中 R2寄存器的內(nèi)容） ，在整個(gè)訪問期間不改變。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 亦接收高地址和其他控制信號。P3口：P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， ，P1 的輸入緩沖級可驅(qū)動(dòng)宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6（吸收或輸出電流）4 個(gè) TTL邏輯門電路。對 P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。作輸出端口時(shí)，被外部拉低的 P3口將用上拉電阻輸出電流。P3 口除可作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 ：表 AT89C51 的 P3 端口P3口還接收一些用于 Flas 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號RST：復(fù)位輸出。當(dāng)震蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平使機(jī)器復(fù)位。 ALE/ 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈PROG沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)，即使不訪問外部字節(jié)，ALE 仍時(shí)鐘震蕩頻率的 1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘脈沖或用于定時(shí)目的。要注意的是：每次訪問外部存儲器時(shí)將跳過一個(gè) ALE脈沖。對 Flash存儲器編程期間，該引腳還要輸入編程脈沖（） 。如有必要，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。該位置位后，只有一條 MOVX和 MOVC指令可激活。此外，此引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)該置 ALE無效。 ：程序存入允許（ ）輸出的是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)PSENPSENAT89C51由外部程序取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 有效，既輸出兩PSEN個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的 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） 。要注意的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。Flash 存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V的編程電壓 Vpp。XTAL1：震蕩器反向放大器及內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。XAAL2：震蕩器反向放大器的輸出端。時(shí)鐘震蕩器：AT89C51 中有一個(gè)構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英或陶瓷震蕩器一起構(gòu)成自激震蕩器震蕩電路如圖。外接石英晶體（或陶瓷震蕩器）及電容CC2 接在放大器的震蕩回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容 CC2 雖然沒有非常嚴(yán)格的要求，但電容的大小會輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩工作的穩(wěn)定性、起震的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦使用 30pF177。10pF，而如果使用陶瓷諧振器建議宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7選擇 40pF177。10pF。用戶還可以采用外部時(shí)鐘，采用外部時(shí)鐘如圖所示。在這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1端，既內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2 懸空。 圖 內(nèi)部震蕩電路 圖 外部震蕩電路由于外部時(shí)鐘信號是通過一個(gè) 2分頻的觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號的所有外部時(shí)鐘的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)的時(shí)間和最大低電平持續(xù)的時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。Flash閃速存儲器的編程：AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有 4K字節(jié)的 Flash PEROM，這個(gè) Flash存儲存儲陣列出廠時(shí)已處于擦除狀態(tài)（既所有存儲單元的內(nèi)容均為 FFH） ，用戶隨時(shí)可對其進(jìn)行編程。程序接收高電壓（+12V）或低電壓（Vcc）的允許編程信號。低電壓編程模式，適用與用戶在線編程系統(tǒng)。而高電平模式可與通用 EPROM編程程序兼容。編程方法：編程前需設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號，編程單元的地址就、加在 P1口和 P2口的—（11 位地址范圍為 0000H—0FFFH） ，數(shù)據(jù)從 P0口輸入，引腳 、 和、 的電平設(shè)置見表。PSEN 為低電平，RST 保持高電平，EA/Vp 引腳是編程電源的輸入端，按要求加上編程電壓，ALE/PROG 引腳輸入編程脈沖（負(fù)脈沖）編程時(shí)可采用 4—20MHz的時(shí)鐘震蕩器 AT89C51的編程方法如下： 在地址線上加上要編程單元的地址信號。） 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。） 激活相應(yīng)的控制信號。） 在高電壓編程時(shí)，將 EA/Vpp端加上+1V 編程電壓。） 每對 Flash存儲陣列寫入一個(gè)字節(jié)，加上一個(gè) ALE/PROG編程脈沖。2） AT89C51控制信號RST/VPD（9 腳）復(fù)位信號時(shí)鐘電路工作后，在引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部進(jìn)行初始復(fù)位，復(fù)位后片內(nèi)存儲器的狀態(tài)如表所示，P1—P3 口輸出高電平，初始值07H寫入堆棧指針 SP、清 0程序計(jì)數(shù)器 PC和其余特殊功能寄存器，但始終不影響片內(nèi) RAM狀態(tài)，只要該引腳保持高電平，89C51 將循環(huán)復(fù)位，RAT/VPD 從高電平到低電平單片機(jī)將從0號單元開始執(zhí)行程序，另外該引腳還具有復(fù)用功能，只要將 VPD接+5V 備用電源，一旦Vcc電位突然降低或斷電，能保護(hù)片內(nèi) RAM中的信息不丟失，恢復(fù)電后能正常工作。AT89C81通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和開關(guān)手動(dòng)復(fù)位，我們采用的是手動(dòng)復(fù)位開關(guān)如圖所示：宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8圖 手動(dòng)開關(guān)手動(dòng)開關(guān)未按下之前，電容正極處于家電狀態(tài)，當(dāng)按鍵按下去后，VCC 與 GND導(dǎo)通，電容放電，從而實(shí)現(xiàn)放電。 數(shù)碼顯示管要用單片機(jī)構(gòu)成發(fā)射機(jī)，就需要一個(gè)人機(jī)界面。常采用的方式是 LED數(shù)碼管顯示測試結(jié)果，用一個(gè)小鍵盤執(zhí)行某些功能，如請零、預(yù)置值、改變測量范圍等等。LED顯示器的工作原理：LED顯示是用發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)碼管，其外形結(jié)構(gòu)如圖所示，由圖可見它由 8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示 0～A～F 及小數(shù)點(diǎn)。LED顯示器分為共陰極和共陽極，共陰極是將 8個(gè)發(fā)光二極管陰極連接在一起作為公共端，而共陽極是將 8個(gè)發(fā)光二極管的陽極連接在一起作為公共端。我們這次就是采用的共陽極 LED，所以這里要介紹共陽極數(shù)碼管。如圖 ，LED 顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式，靜態(tài)顯示是將共陰極聯(lián)到一起接地，每位的顯示段（adp）分別與一個(gè) 8位的鎖存器輸出相連。由于顯示的各位可以相互獨(dú)立，各位可以互相顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。并且由于各位由一個(gè) 8位鎖存器控制段選線，故在同一時(shí)間內(nèi)每一位顯示的字符可以不同， 圖 “8”字型數(shù)碼管宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9 表 段碼與字型的關(guān)系段碼 D7 DP D6 g D5 f D4 e D3 d D2 c D2 b D0 a 字形3FH 0 0 1 1 1 1 1 1 006H 0 0 0 0 0 0 1 0 15BH 0 1 0 1 1 0 1 1 24FH 0 1 0 0 1 1 1 1 366H 0 1 1 0 0 1 1 0 46DH 0 1 1 0 1 1 0 1 57DH 0 1 1 1 1 1 0 1 607H 0 0 0 0 0 1 1 1 77FH 0 1 1 1 1 1 1 1 86FH 0 1 1 0 1 1 1 1 977H 0 1 1 1 0 1 1 1 a7CH 0 1 1 1 0 1 1 1 b39H 0 0 1 1 1 0 0 1 c5EH 0 1 0 1 1 1 1 0 d79H 0 1 1 1 1 0 0 1 e71H 0 1 1 1 0 0 0 0 f這種方式占用鎖存器較多。動(dòng)態(tài)顯示是將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的 I/O口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的陰極分別由相應(yīng)的 I/O口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。要 LED能夠顯示相應(yīng)的字符，就必須采用動(dòng)態(tài)掃描方式，只要每位顯示的時(shí)間足夠短，則可造成多位同時(shí)顯示的假象，達(dá)成顯示的目的。在數(shù)字電路中常常要把數(shù)據(jù)或運(yùn)算結(jié)果通過半導(dǎo)體數(shù)碼管、液晶數(shù)碼和熒光數(shù)碼管，用十進(jìn)制數(shù)顯示出來。發(fā)光二極管的工作電壓為 ，工作電流為己毫安到幾十毫安，壽命很長。半導(dǎo)體數(shù)碼管將十位數(shù)分成七個(gè)字段，每段為一個(gè)發(fā)光二極管，其字形結(jié)構(gòu)如圖所示，選擇不同的字段發(fā)光，可顯示出不同的字型。例如：當(dāng) a,b,c,d,e,f,g七個(gè)字段同時(shí)亮?xí)r，顯示 8,b、c 段亮?xí)r，顯示出１。共陽極：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成共陽極。使用時(shí)公共端接 Vcc，當(dāng)某陽極為低電平時(shí)，該發(fā)光二極管就導(dǎo)通發(fā)光。輸出一個(gè)段碼就可以控制 LED顯示器的字型，表 給出了段碼與字型的關(guān)系，假定 a、 b、c、d、e、f、g、DP 分別對應(yīng)D0、DDDDDDD7。宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10電路原理分析 電路圖如下：（圖 A）XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./.6/47U1AT89C51 R110kR210k310kD1LEDD2LEDD3LEDC11nFC21nFX1CRYSTALR410k C31nFA7B1C2D6LT3BI4LE/STB5QA13B2QC1D0QE9F15QG4U2451A7B1C2D6LT3BI4LE/STB5QA13B2QC1D0QE9F15QG4U3451R510kR610kR710k Q1NP Q2NP Q3NP5V 顯示原理 電路原理圖見附圖A。由6 個(gè)共陰極的數(shù)碼管組成時(shí)、分、秒的顯示。P0 口的8 條數(shù) 分別與兩個(gè)CD4511 譯碼的ABCD 口相接，P2 口的 分別通過電阻R10 至R13 與T1 至VT3 的基極相連接。這樣通過P0 口送出一個(gè)存儲單元的高位、低位BCD顯示代碼，通過P2 口送出掃描選通代碼輪流點(diǎn)亮LED1 至LED6，就會將要顯示的數(shù)據(jù)在數(shù)碼管中顯示出來。從P0 口輸出的代碼是BCD 碼，從P2 口輸出的就是位選碼。這是掃描顯示原理。 鍵盤及讀數(shù)原理