【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 T89C51管腳圖 管腳說(shuō)明：VCC：電源電壓。GND：接地。P0口：P0 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向I／O 口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。當(dāng)P0口作為輸出口用時(shí)，在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)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FLASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，而當(dāng)FLASH在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I／O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I／O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I／O，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電路。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。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：表 01 P3口第二功能 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(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入） T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RESET/復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電時(shí)，時(shí)鐘電路開(kāi)始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫(xiě)入07H，其它專(zhuān)用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)。8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，如下圖所示。此外，RESET/還是一復(fù)用腳，VCC掉電其間，此腳可接上備用電源，來(lái)保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。圖03 AT89C51的復(fù)位方式XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。振蕩器的特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入與輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。ALE當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，同時(shí)也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。Pin29:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，當(dāng)外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。EA/程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而當(dāng)超過(guò)4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯然，對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的8031,EA端必須接地。 時(shí)鐘電路 8051內(nèi)置最高頻率可達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。 存儲(chǔ)器系統(tǒng) 在計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)很重要的部分，就是存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是一種記憶部件，是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的。對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，有了存儲(chǔ)器，才有記憶功能，才能保證正常工作。存儲(chǔ)器的種類(lèi)很多，8051單片機(jī)存儲(chǔ)器在物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。程序存儲(chǔ)器ROM；為了讓單片機(jī)實(shí)現(xiàn)某種功能，需要利用匯編語(yǔ)言或者其他語(yǔ)言編寫(xiě)一些源程序，然后再燒錄到芯片中。我們編寫(xiě)的這些程序，就存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器空間中。而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM：我們編寫(xiě)的源程序，在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一些臨時(shí)的運(yùn)算結(jié)果，這些結(jié)果需要臨時(shí)存放在一個(gè)地方，這個(gè)地方就是數(shù)據(jù)寄存器。8051單片機(jī)具有四個(gè)存儲(chǔ)器空間：① 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，即單片機(jī)芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間。② 片外程序存儲(chǔ)器，即當(dāng)單片機(jī)芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間不夠使用時(shí)，我們需要外加的一個(gè)存儲(chǔ)器芯片。③ 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，即單片機(jī)芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間。④ 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，即當(dāng)單片機(jī)芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間不夠使用時(shí)，我們需要外加的一個(gè)存儲(chǔ)器芯片。從用戶使用的角度，8051存儲(chǔ)器地址空間分為三類(lèi)：片內(nèi)片外統(tǒng)一編址的0000HFFFFH的64K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器地址空間，用16位地址。64K字節(jié)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，地址也是從0000HFFFFH用16位地址。256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，用8位地址。 表32 MCS51系列單片機(jī)性能一覽表 一、程序存儲(chǔ)器地址空間8051程序存儲(chǔ)器用于存放編寫(xiě)好的程序和表格常數(shù)。程序存儲(chǔ)器通過(guò)16位程序計(jì)數(shù)器PC尋址。尋址能力為64K字節(jié)。片內(nèi)ROM為4KB。地址為0000H0FFFH。片外最多可擴(kuò)至64K字節(jié)。地址為1000HFFFFH。片內(nèi)片外是統(tǒng)一編址的。當(dāng)引腳EA接高電平時(shí)，8051程序計(jì)數(shù)器PC在0000H0FFFH范圍內(nèi)，即前4K字節(jié)地址執(zhí)行片內(nèi)ROM中的程序。當(dāng)指令地址超過(guò)0FFFH后，就自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外ROM中取指令。程序存儲(chǔ)器的某些單元是留給系統(tǒng)使用的。存儲(chǔ)單元0000H0002H用作8051上電復(fù)位后引導(dǎo)程序存放單元。因?yàn)?051上電復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容為0000H，所以CPU總是從0000H開(kāi)始執(zhí)行程序，如果在這三個(gè)單元中有跳轉(zhuǎn)指令，那么，程序就被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)移指令所指的ROM空間去執(zhí)行。二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM用于存放運(yùn)算中的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存或緩沖、標(biāo)志位等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間也分為片內(nèi)和片外兩大部分，即片內(nèi)RAM和片外RAM。(1) 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器又稱(chēng)為外部數(shù)據(jù)RAM，當(dāng)805l片內(nèi)256個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM不能滿足數(shù)量上的要求時(shí)，可通過(guò)總線端口和其它I／O端口擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)RAM(擴(kuò)展方法見(jiàn)相關(guān)章節(jié))，其最大容量可達(dá)64K字節(jié)。地址從0000HFFFFH。外部數(shù)據(jù)RAM與內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM的功用基本相同，但外部數(shù)據(jù)RAM不能進(jìn)行堆棧操作。(2) 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MCS51系列單片機(jī)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器塊和特殊功能寄存器（SFR）塊。對(duì)于51子系列，前者占128B，其編址為00H—7FH，后者也占128B，其編址為80H—FFH，二者連續(xù)而不重疊。對(duì)于52子系列，前者有256B，其編址為00H—FFH，后者占128B，其編址為80H—FFH，后者與前者高128B的編址是重疊的，由于訪問(wèn)所用的指令不同，所以不會(huì)引起混亂。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量很小，常需要擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。MCS51系列單片機(jī)有一個(gè)數(shù)據(jù)指針寄存器，可用于尋址程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，它有16位，尋址范圍可達(dá)64KB。故片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量可達(dá)到與程序存儲(chǔ)器一樣，其編址自0000H開(kāi)始，最大可至FFFFH。片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器最大尋址空間為256字節(jié)。他們又分為兩個(gè)部分。低128字節(jié)00H7FH是真正的RAM區(qū)。低128字節(jié)中地址00H一1FH的32個(gè)單元，安排為四組工作寄存器。每組又分為8個(gè)寄存器區(qū)R0R7。 圖34 AT89C51內(nèi)部功能圖 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是產(chǎn)生CPU校準(zhǔn)時(shí)序，是單片機(jī)的控制核心，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。MCS51系列單片機(jī)允許的時(shí)鐘頻率是因型號(hào)而不同的。AT89C51的時(shí)鐘信號(hào)可通過(guò)內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式兩種方式得到。內(nèi)部振蕩方式，AT89C51內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器，XTALXTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時(shí)反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件，這樣就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。外部振蕩方式是把已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適合用來(lái)使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)一致。在本次設(shè)計(jì)中不需要與外部時(shí)鐘信號(hào)保持一致，所以我選擇內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。而對(duì)于晶振的選擇：一種是：6MHz的晶振，其機(jī)器周期是2us。另一種是：12MHz的晶振，其機(jī)器周期是1us, 也就是說(shuō)在執(zhí)行同一條指令時(shí)用6MHz的晶振所用的時(shí)間是12MHz晶振的兩倍。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的性能我選擇了12MHz的晶振。晶振我選擇了12MHz，相對(duì)于6MHz的晶振，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度就更快了。電容器CC2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值我選擇了30pF。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)穩(wěn)定性高。 復(fù)位電路 復(fù)位方式單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，而且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上，則CPU就可以響應(yīng)并將其系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。 手動(dòng)按鈕復(fù)位 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST加上高電平。一般的方法是將一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)并聯(lián)于上電自動(dòng)復(fù)位電路，按一下開(kāi)關(guān)就RST端出現(xiàn)一段時(shí)間的高電平，即使器件復(fù)位。如圖所示: 圖35 上電和開(kāi)關(guān)復(fù)位 上電復(fù)位上電復(fù)位是常用的一種復(fù)位方式，AT89C51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘周期）以上的高電平。使元器件復(fù)位，只要RST保持高電平，AT89C51保持復(fù)位狀態(tài)。此時(shí)ALE、/PSEN、P0、PPP3口都輸出高電平。RST變?yōu)榈碗娖胶螅顺鰪?fù)位，則CPU從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。復(fù)位以后內(nèi)部寄存器的初始狀態(tài)為（SP=07，P0、PPP3為0FFH外，其它寄存器都為0）。對(duì)于NMOS型單片機(jī)，在RST復(fù)位端接一個(gè)電容至VccHE 一個(gè)電阻至Vss，就能實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位，對(duì)于CMOS單片機(jī)只要接一個(gè)電容至Vcc即可。如圖，在加電瞬間，電容通過(guò)電阻充電，就在RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可以使AT89C51有效地復(fù)位。RST端在加電時(shí)應(yīng)保持的高電平時(shí)間包括Vcc的上升時(shí)間和振蕩器起振時(shí)間，Vcc上升時(shí)間若為10ms，振蕩器起振時(shí)間和頻率有關(guān)。10MHz時(shí)間約為1ms，1MHz時(shí)約為10ms，所以一般為了可靠地復(fù)位，RST在上電時(shí)應(yīng)保持20ms以上的高電平。，RC時(shí)間常數(shù)越大，上電時(shí)RST端保持高電平的時(shí)間越長(zhǎng)。振蕩頻率為12MHZ時(shí)，典型值為C=10uF,R=。若復(fù)位電路失效，加電后CPU從一個(gè)隨機(jī)的狀態(tài)開(kāi)始工作，系統(tǒng)就不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。上電復(fù)位電路如下圖所示： 圖36 上電復(fù)位電路+5V 電壓,，我選擇了簡(jiǎn)單實(shí)用的上電復(fù)位電路上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。從而實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位操作。我選擇的C=10uF，R=1kΩ。 LM324 LM324簡(jiǎn)介L(zhǎng)M324系列器件帶有差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。，靜態(tài)電流為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。LM324是采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器。除電源共用之外，四組運(yùn)放是相互獨(dú)立的。每一組運(yùn)算放大器可用圖一所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“”為兩個(gè)信號(hào)的輸入端，“V+”、“V”為正、負(fù)電源端，“Vo”（+）為輸出端，兩個(gè)信號(hào)輸入端中，“Vi”（）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；“Vi+”（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)圖： 圖37 LM324引腳排列 圖38 LM324外形圖 LM324的特點(diǎn)LM324的特點(diǎn)可歸納如下：（1）短跑保護(hù)輸出。（2）真差動(dòng)輸入級(jí)。(3)可單電源工作：3V32V。(4)低偏置電流：最大100nA（LM324A）。(5)每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器。(6)具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)?