【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 指令 （３） 發(fā)送存儲(chǔ)器指令 單片機(jī)系統(tǒng) STC89C52RC 性能 STC89C52RC 是 我國(guó)宏晶 公司生產(chǎn)的低電壓， 高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)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 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 看門狗定時(shí)器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路， 3 個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工 串行口 。另外 STC89X52 可 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì) 13 降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電 保護(hù)方式下，RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī) 一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率 35MHz， 6T/12T 可選。 S [1 ] STC89C52RC 單片機(jī) 特性 : 參數(shù)： 1. 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī) ， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意 選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051.[1] 2. 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） 3. 工作頻率 范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá) 48MHz 4. 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 5. 片上集成 512 字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口（ 32 個(gè)），復(fù)位后為： P0/P1/P2/P3 是 準(zhǔn)雙向 口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì) 14 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用 編程器 ，無(wú) 需專用 仿真器 ，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片 8. 具有 EEPROM 功能 9. 具有 看門狗 功能 10. 共 3 個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、 T T2 11. 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā) 中斷方式 喚醒 12. 通用異步 串行口 （ UART），還可用定時(shí)器 軟件 實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART 13. 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃ （商業(yè)級(jí)） STC8952RC 功能性能 :與 MCS51成品指令系統(tǒng)完全兼容； 8KB 可編程閃速存儲(chǔ)器；壽命： 10萬(wàn) 次寫 /擦循環(huán) ； 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年；全靜態(tài)工作： 040MHz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定； 512B 內(nèi)部 RAM； 32 個(gè)可編程 I/O 口線； 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器； 5 個(gè)中斷源；可編程串行 UART 通道；片內(nèi)震蕩器和掉電模式 [6]。 STC8952RC 各引腳功能 STC8952RC 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8KB 的 Flash 閃速存儲(chǔ)器， 512B 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?jī)杉?jí)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)， STC8952RC1 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(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，串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其他所有工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 STC8952RC 采用 PDIP 和 LQFP 封裝形式，引腳配置如圖 5 所示 [7]。 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì) 15 圖 5 STC89C52RC 的引腳圖 STC89C52RC 芯片的各引腳功能為： P0口：這組引腳共有 8條， 為最低位。這 8 個(gè)引腳有兩種不同的功能，分別適用于不同的情況，第一種情況是 STC89C52RC 不帶外存儲(chǔ)器， P0 口可以為 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì) 16 通用 I/O 口使用， 用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)，這時(shí)輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性；第二種情況是 89C52 帶片外存儲(chǔ)器， 在 CPU 訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)先傳送片外存儲(chǔ)器的低 8位地址，然后傳送 CPU 對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 P0口為開漏輸出，在作為通用 I/O 使用時(shí)，需要在外部用電阻上拉。 P1口：這 8 個(gè)引腳和 P0口的 8 個(gè)引腳類似， 為最高位， 為最低位，當(dāng) P1 口作為通用 I/O 口使用時(shí)， 的功能和 P0口的第一功能相同，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。 P2口：這組引腳的第一功能與上述兩組引腳的第一功能相同即它可以作為通用 I/O 口使用，它的第一功能和 P0口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高 8 位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但并不是像 P0 口那樣傳送存儲(chǔ)器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 P3口：這組引腳的第一功能和其余三個(gè)端口的第一功能相同，第二功能為控制功能，每個(gè)引腳并不完全相同， Vcc 為 +5V 電源線， Vss 接地。 ALE：地址鎖存允許線，配合 P0 口的第二功能使用 ，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，STC89C52RC 的 CPU 在 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲(chǔ)器讀 /寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)， STC89C52RC 自動(dòng)在 ALE 線上輸出頻率為 1/6 震蕩器頻率的脈沖序列。該脈沖序列可以作為外部時(shí)鐘源或定時(shí)脈沖使用。 /EA:片外存儲(chǔ)器訪問選擇線，可以控制 STC89C52RC 使用片內(nèi) ROM 或使用片外ROM, 若 /EA=1，則允許使用片內(nèi) ROM, 若 /EA=0，則只使用片外 ROM。 /PSEN：片外 ROM 的選通線，在訪問片外 ROM 時(shí) STC89C52RC 自動(dòng)在 /PSEN 線上 產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，作為片外 ROM 芯片的讀選通信號(hào)。 RST：復(fù)位線，可以使 STC89C52RC 處于復(fù)位 (即初始化 )工作狀態(tài)。通常STC89C52RC 復(fù)位有自動(dòng)上電復(fù)位和人工按鍵復(fù)位兩種。 XTAL1 和 XTAL2：片內(nèi)震蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來外接石英晶體和 諧振電容，即用來連接 STC89C52RC 片內(nèi) OSC(震蕩器 )的定時(shí)反饋回路。 復(fù)位電路和時(shí)鐘電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì) 17 定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。 MCS51單 片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳 RST,采用施密特觸發(fā)輸入。當(dāng)震蕩器起振后，只要該引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平即可確保時(shí)器件復(fù)位 [1]。復(fù)位完成后，如果 RST 端繼續(xù)保持高電平， MCS51 就一直處于復(fù)位狀態(tài)，只要 RST 恢復(fù)低電平后，單片機(jī)才能進(jìn)入其他工作狀態(tài)。單片機(jī)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種，圖 6 是 51 系列單片機(jī)統(tǒng)常用的上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位組合電路，只要 Vcc 上升時(shí)間不超過 1ms，它們都能很好的工作 [1]。 圖 6 復(fù)位電路 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)中 CPU 每執(zhí)行一條指令，都必須在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖的控制下嚴(yán)格按時(shí)間節(jié)拍進(jìn)行，而這個(gè)時(shí)鐘脈沖是單片機(jī)控制中的時(shí)序電路發(fā)出的。 CPU 執(zhí)行一條指令的各個(gè)微操作所對(duì)應(yīng)時(shí)間順序稱為單片機(jī)的時(shí)序。 MCS51 單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大 器，用于構(gòu)成震蕩器， XTAL1 為該放大器的輸入端， XTAL2 為該放大器輸出端，但形成時(shí)鐘電路還需附加其他電路 [1]。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器，外部電路簡(jiǎn)，只需要一個(gè)晶振和 2 個(gè) 諧振 電容即可，如圖 7 所示。 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì) 18 圖 7 時(shí)鐘電路 電路中的器件選擇可以通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)，電路中，電容器 C1 和 C2對(duì)震蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍是 30177。10pF，在這個(gè)系統(tǒng)中選擇了 33pF；石英晶振選擇范圍最高可選 24MHz，它決定了單片機(jī)電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)震蕩頻率，在本系統(tǒng)中選擇的是 12MHz，因而時(shí)鐘信號(hào)的震蕩頻率為 12MHz。 數(shù)碼管 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼管 的選擇 在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)要求不同，使用的 LED 數(shù) 碼管 的位數(shù)也不同，因此就生產(chǎn)了位數(shù)，尺寸，型號(hào)不同的 LED 顯示器供選擇，在本設(shè)計(jì)中，選擇 4 位一體的 寸紅色高亮 LED 數(shù)碼管 ，簡(jiǎn)稱“ 4LED”。本系統(tǒng)中前一位顯示 溫度的 負(fù)位 ，在正溫度不顯示， 后三位顯示十位，個(gè)位還有小數(shù)位 。 4LED 顯示器引腳如圖 9 所示，是一個(gè)共 陽(yáng) 極接法的 4 位 LED 數(shù)碼顯示管，其中 11， 7， 4， 2， 5， 3 為 4 位 LED 各段的公共輸出端， 1 6 分別是每一位的位數(shù)選端， 3 是小數(shù)點(diǎn)引出端， 4 位一體 LED 數(shù)碼顯示管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由 4個(gè)單獨(dú)的 LED 組成，每個(gè) LED 的段輸出引腳在內(nèi)部都并聯(lián) 后，引出到器件的外部。 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì) 19 圖 9 4 位 LED 引腳 對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的 LED 數(shù)碼管 ，它的體積和結(jié)構(gòu)都符合設(shè)計(jì)要求，由于 4 位 LED陰極的各段已經(jīng)在內(nèi)部連接在一起，所以必須使用動(dòng)態(tài)掃描方式（將所有數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，用一個(gè) I/O 接口控制）顯示。 LED 譯碼方式 譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的字段碼的方式，對(duì)于 LED 數(shù)碼管， 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易 數(shù)字溫度計(jì) 設(shè)計(jì) 20 通常的譯碼方式有硬件譯碼和軟 件譯碼方式兩種。 硬件譯碼是指利用專門的硬件電路來實(shí)現(xiàn)顯示字符碼的轉(zhuǎn)換。 軟件譯碼就是編寫軟件譯碼程序，通過譯碼程序來得到要顯示的字符的字段碼，譯碼程序通常為查表程序 [3]。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中為了簡(jiǎn)化硬件線路設(shè)計(jì)， LED 譯碼采用軟件編程來實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)采用的是共 陽(yáng) 極 LED，其對(duì)應(yīng)的字符和字段碼如下表 所示。 表 共 陽(yáng) 極字段碼表 顯示字符 共 陽(yáng) 極字段碼 0 C0H 1 F9H 2 A4H 3 B4H 4 B0H 5 99H 6 92H 7 82H 8 80H 9 90H LED 與單片機(jī)接口設(shè)計(jì) 由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管，所以，在一般情況下，必須增加 驅(qū)動(dòng)電路，使之產(chǎn)生足夠大的電流， 數(shù)碼管 才能正常工作 [7]。 如果驅(qū)動(dòng)電路能力差，即 驅(qū)動(dòng)電流 不夠時(shí)， 數(shù)碼管 亮度就低，而且驅(qū)動(dòng)電路長(zhǎng)期在超負(fù)荷下運(yùn)行容易損壞