【文章內(nèi)容簡介】 表、燃氣表中己有這方面的應(yīng)用。許多工業(yè)儀表中的智能流量計，氣體分析儀、成分分析儀等也采用了這項技術(shù)。甚至有的保健治療儀中也采用了單片機控制 [i]。（5）消費類電子產(chǎn)品控制該應(yīng)用主要反映在家電領(lǐng)域，如洗衣機、空調(diào)器、保安系統(tǒng)、VCD 視盤機、電子秤、IC 卡、手機、 BP 機等。這些設(shè)備中使用了單片機機芯后，大大提高了其控制功 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁能和性能，并實現(xiàn)了智能化、最優(yōu)化控制。（6）終端及外圍設(shè)備控制計算機網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，如銀行終端、商業(yè) POS （自動收款機）以及計算機外圍設(shè)備如打印機、通信終端和智能化 UPS 等。在這些設(shè)備中使用單片機，使其具有計算、存儲、顯示、輸入等功能，具有和計算機連接的接口，使計算機的能力及應(yīng)用范圍大大提高。 單片機的選型 由于 AT89C5x 系列單片機繼承了 MCS51 的原有功能，與 MCS51 系列單片機在原有功能、引腳及指令系統(tǒng)方面完全兼容。此外，AT89C5x 系列單片機又增加了一些新的功能，如看門口定時器 WDT、ISP 及 SPI 串行接口技術(shù)等，又有著優(yōu)良的特性以及較高的性能價格比，因此成為 AT89 多種系列單片機家族中的主流機型。在標準型AT89 單片機的基礎(chǔ)上適當減少或增加部分硬件，則可方便地形成低檔 AT89 系列單片機或高檔型 AT89 系列單片機。本系統(tǒng)采用的是 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機。其主要工作特性如下：8031CPU；4KB 的快速擦寫 Flash 存儲器，用于程序存儲，可擦寫次數(shù)為 1000 次；128B 的 RAM，其中高 128B 字節(jié)地址被特殊功能寄存器 SFR 占用；32 條可編程 I\O 口線；2 個可編程 16 位定時器；具有 6 個中斷源、5 個中斷矢量、2 個優(yōu)先權(quán)的中斷系統(tǒng)；一個數(shù)據(jù)指針 DPTR。1 個可編程的全雙工串行通信口；具有“空閑”和“掉電”兩種低功耗工作方式；可編程的 3 級程序鎖定位；工作電源的電壓為（5177。）V；振蕩器最高頻率為 24MHz； 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁編程頻率 3～24MHz，編程電流 1mA，編程電壓 Vpp 為 5V 或 12V； AT89C51 片內(nèi)各功能部件 微處理器（CPU）CPU 是整個單片機的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU 負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。 數(shù)據(jù)處理器（RAM）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器為 128 個字節(jié)，片外最多可外擴 64K 字節(jié)。片內(nèi) 128 個字節(jié)的RAM 是以高速 RAM 的形成集成在單片機內(nèi)，可以加快單片機運行的速度，而且這種結(jié)構(gòu)的 RAM 還可以降低功耗。 程序存儲器(Flash)程序存儲器用來存儲程序。89C51片內(nèi)有4K字節(jié)的 Flash存儲器，如果片內(nèi)的程序存儲器的容量不夠，片外最多可擴程序存儲器至64K 字節(jié)。 中斷系統(tǒng)89C51單片機具有較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷，兩個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。（1）中斷允許控制寄存器IEEA：全部中斷允許/禁止位。若EA=0，則禁止響應(yīng)所有中斷；若EA=1，則各中斷源響應(yīng)與否取決于各自的中斷控制位的狀態(tài)。ES:串行通信接收/發(fā)送中斷響應(yīng)控制位。若ES=0時，禁止中斷響應(yīng)；當ES=1時，允許中斷響應(yīng)。ET1：定時器/計數(shù)器1溢出中斷響應(yīng)控制位。若ET1=0，禁止中斷響應(yīng)；若ET1=1，允許中斷響應(yīng)。EX1：外部中斷INT1 響應(yīng)控制位。若EX1=0 ，禁止中斷響應(yīng)；當EX1=1 ，則允許中斷響應(yīng)。ET0：定時器/計數(shù)器0溢出中斷響應(yīng)控制位。若ET0=0，禁止中斷響應(yīng)；若ET0=1，允許中斷響應(yīng)。 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁EX0：外部中斷INT0 響應(yīng)控制位。若EX0=0 ，禁止中斷響應(yīng)；當EX0=1 ，則允許中斷響應(yīng)。（2）中斷優(yōu)先級控制寄存器IPPS：串行通信中斷優(yōu)先級設(shè)置位。軟件設(shè)置 PS=1，則定義為高優(yōu)先級；復位PS=0，則定義為低優(yōu)先級中斷。PT1：定時器/計數(shù)器1中斷優(yōu)先級設(shè)置位。軟件設(shè)置PT1=1，則定義為高優(yōu)先級；復位PT1=0，則定義為低優(yōu)先級中斷。PX1：外部中斷INT1中斷優(yōu)先級設(shè)置位。軟件設(shè)置PX1=1，則定義為高優(yōu)先級；復位PX1=0，則定義為低優(yōu)先級中斷。PT0：定時器/計數(shù)器1中斷優(yōu)先級設(shè)置位。軟件設(shè)置PT0=1，則定義為高優(yōu)先級；復位PT0=0，則定義為低優(yōu)先級中斷。PX0：外部中斷INT0中斷優(yōu)先級設(shè)置位。軟件設(shè)置PX0=1，則定義為高優(yōu)先級；復位PX0=0，則定義為低優(yōu)先級中斷。 定時器/計數(shù)器定時器/計數(shù)器設(shè)置為定時工作方式時，加1計數(shù)器對內(nèi)部機器周期脈沖計數(shù)，即每個機器周期加1計數(shù)器的數(shù)值加1。由于機器周期是固定的，所有對機器周期的計數(shù)就是定時，當單片機采用12MHz時，一個機器周期是 1us，計數(shù)值是100，相當于定時100us。定時器/計數(shù)器設(shè)置為計數(shù)工作方式時，加1計數(shù)器通過引腳 T0（）和T1（ ）對外部脈沖信號計數(shù)。當外部脈沖信號產(chǎn)生由1至0的負跳變時，加1計數(shù)器的值加1，加1計數(shù)器溢出時可向CPU發(fā)出中斷請求信號。具體地說，單片機每個機器周期都會對T0和T1引腳的輸入電平進行采樣，如果前一個機器周期采樣值為1，而下一個機器周期采樣值為0，則加1計數(shù)器的值加1。定時器的工作模式設(shè)定和定時器的控制是由TMOD和TCON兩個特殊功能寄存器來完成的，當單片機系統(tǒng)復位后，兩個特殊功能寄存器的值都被清0。①定時器/計數(shù)器0、1控制寄存器TCONTCON是定時器/計數(shù)器和中斷控制兩者合用的一個特殊功能寄存器。TF1：定時器/計數(shù)器1溢出中斷請求標志位。當定時器/ 計數(shù)器1計數(shù)產(chǎn)生溢出信號 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁時，由內(nèi)部硬件置位TF1，向CPU 請求中斷，當CPU 響應(yīng)中斷轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序執(zhí)行時，有內(nèi)部硬件自動將TF1清0。TF0：定時器/計數(shù)器0溢出中斷請求標志位。當定時器/ 計數(shù)器0計數(shù)產(chǎn)生溢出信號時，經(jīng)內(nèi)部硬件置位TF0（TF0=1）,向CPU 請求中斷，當 CPU響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序執(zhí)行時，由內(nèi)部硬件自動將TF0清0。IE1：外部中斷（ INT1）中斷請求標志位。當CPU檢測到INT1低電平或下降沿且（IT1）=1 時，由內(nèi)部硬件置位IE1標志位（IE1=1 ） ，向CPU請求中斷，當CPU響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)向該中斷程序執(zhí)行時，由內(nèi)部硬件自動清零IE1標志位。IE0：外部中斷（ INT0）中斷請求標志位。當CPU檢測到INT0低電平或下降沿且（IT0）=1 時，由內(nèi)部硬件置位IE0標志位（IE0=1 ） ，向CPU請求中斷，當CPU響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)向該中斷程序執(zhí)行時，由內(nèi)部硬件自動清零IE0標志位。IT1：用軟件置位 /復位IT1 來選擇外部中斷INT1是下降沿還是電平觸發(fā)中斷請求。當IT1置位1時，則外部中斷INT1 為下降沿觸發(fā)中斷請求，即INT1端口由前一個機器周期的高電平，跳變?yōu)橄乱粋€機器周期的低電平，則觸發(fā)中斷請求；當IT1復位清0，則INT1口的低電平觸發(fā)中斷請求。IT0：用軟件置位 /復位IT0 來選擇外部中斷INT0是下降沿還是電平觸發(fā)中斷請求。當IT0置位1時，則外部中斷INT0 為下降沿觸發(fā)中斷請求，即INT0端口由前一個機器周期的高電平，跳變?yōu)橄乱粋€機器周期的低電平，則觸發(fā)中斷請求；當IT0復位清0，則INT0口的低電平觸發(fā)中斷請求。②定時器/計數(shù)器工作模式寄存器TMODTMOD用于選擇定時器/計數(shù)器0、1的工作模式，低四位用于定時器 /計數(shù)器0，高四位用于定時器/計數(shù)器1，其值可由軟件設(shè)定。89C51單片機內(nèi)有2個16位的定時器/ 計數(shù)器，具有四種工作方式。M1和M0:定時器/計數(shù)器工作模式選擇位。M1，M0 控制的4。 定時器的工作方式M1 M0 工作模式 功能描述0 0 模式0 13位計數(shù)器0 1 模式1 16位計數(shù)器1 0 模式2 8位自動重裝載計數(shù)器 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁1 1 模式3 定時器0：分成兩個8位計數(shù)器 定時器1：停止工作C/T：定時器/計數(shù)器功能選擇位。C/T=0為定時器方式，對單片機內(nèi)部的機器周期（振蕩周期的12倍）計數(shù)；C/T=1為計數(shù)器方式，計數(shù)器的輸入是來自T0和T1 引腳的外部脈沖。GATE：門控位。 GATE=0，通過軟件置位TR0（或TR1 ）就可以啟動定時器/ 計數(shù)器0（定時器/計數(shù)器1） ；GATE=1，只有（INT0或INT1）引腳為高電平且軟件使TR0（或TR1）置1時，才能啟動定時器。一般情況下GATE=0 全雙工串行口89C51單片機內(nèi)有置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳輸。該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。它具有4種工作方式，可用來進行串行通訊，擴展并行I/O口，并可與多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應(yīng)用更廣。 并行輸入輸出（I/O）口89C51單片機共有4組8位I/O口（P0，P1 ，P2和P3） ，用于對數(shù)據(jù)傳輸。 特殊功能寄存器（SFR）特殊功能寄存器共有21個，用于CPU對片內(nèi)個功能部件進行管理、控制和監(jiān)視。特殊功能寄存器實際上是片內(nèi)各個功能部件的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，這些特殊功能寄存器映射RAM區(qū)80HFFH 的地址區(qū)間內(nèi)。 AT89C51 內(nèi)部電源及引腳⑴Vcc(40 引腳 ):接+5V 電源。⑵Vss（20 引腳）:接地。⑶XTAL1（19 引腳）:片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電路的輸入端，使用片內(nèi)振蕩器時，該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容。⑷XTAL2（18 引腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當使用片內(nèi)振蕩器時， 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁該引腳連接外部石英晶體和微調(diào)電容；若采用外部連接的終源，引腳 XTAL1 接收外部時鐘振蕩器的信號，XTAL2 懸空。⑸RST（9 腳） :復位信號輸入端，當單片機運行時，在此引腳加上持續(xù)時間大于兩個機器周期（24 個時鐘振蕩周期）的高電平時，就可以對單片機完成復位操作。在單片機正常工作時，此引腳應(yīng)為低電平。⑹EA/Vpp(31 引腳)：EA 為外部程序存儲器訪問允許控制端。當 EA 腳為高電平時，單片機讀片內(nèi)程序存儲器（4K 字節(jié) Flash） ，但當 PC 值超過 0FFFFH 時，將自動轉(zhuǎn)向訪問外部程序存儲器內(nèi)的程序。當 EA 腳為低電平時，對程序存儲器的杜操作只限定外部程序存儲器，地址為0000HFFFFH,片內(nèi)的 4K 字節(jié) Flash 程序存儲器不起作用。Vpp 為本引腳的第二功能，為編程電壓輸入端，對于 89C51 在對片內(nèi) Flash 固化編程時，加在 Vpp 引腳的編程電壓為+5V 或+12V 。（7）I/O 口引腳功能（1）P0 口：是一個多功能的 8 位口，可以字節(jié)訪問也可位訪問，其字節(jié)訪問地址為 80H，位訪問地址為 80H～87H。①作 I/O 口使用P0 口相當于一個準雙向口：輸出鎖存、輸入緩沖、但輸入時需先將口置 1；每條口線可以獨立定義為輸入或輸出，具有雙向口的一切特點。P0 口可驅(qū)動 8 個 LS 型TTL 負載。與其他口的區(qū)別是，漏極開路輸出，與其他電路接口時必須要用上拉電阻，才能有高電平輸出。輸入為懸浮狀態(tài)時，為一個高阻抗的輸入口。②作地址/數(shù)據(jù)復用總線用地址/數(shù)據(jù)輸出時，控制信號為 1，輸出狀態(tài)隨地址 /數(shù)據(jù)線變化。數(shù)據(jù)輸入時，控制信號為 0，CPU 自動向 P0 寫 0FFH，上拉、下拉 FET 截止，保證數(shù)據(jù)高阻輸入。此時 P0 口是一個真正的雙向口。P0 口作地址/數(shù)據(jù)復用之后，就不能再作 I/O 口使用。當 89C51 擴展外部存儲器接 I/O 接口芯片時，P0 口作為地址總線（低 8 位）及數(shù)據(jù)總線的分時復用端口。（2）P1 口：是一個 8 位口，可以字節(jié)訪問也可按位訪問，其字節(jié)訪問地址為 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁90H，位訪問地址為 90H～97H，準雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。P1 口是專為用戶使用的準雙向 I/O 口，當作為普通的 I/O 輸入時，應(yīng)先向端口的輸出鎖存器寫入 1。P1 口可驅(qū)動 4 個 TS 型 TTL 負載。（3）P2 口：是一個多功能的 8 位的準雙向 I/O 口，可以字節(jié)訪問也可按位訪問，其字節(jié)訪問地址為 A0H，位訪問地址為 A0H～A7H。當 89C51 外部擴展外部存儲器及 I/O 口時，P2 口可輸出高 8 位地址。P2 口也可作為普通的 I/O 口使用。當作為普通的 I/O 輸入時應(yīng)先向端口的輸出鎖存器寫入 1。P2 口可驅(qū)動 4 個 TS 型 TTL 負載。（4）P3 口：是一個多功能的 8 位的準雙向 I/O 口，可以字節(jié)訪問也可按位訪問，其字節(jié)訪問地址為 B0H，位訪問地址為 B0H～B7H 。P3 口還可提供第二功能。P3 口的第二功能定義見表 所示。 P3口各引腳的第二功能引腳 第二