【文章內(nèi)容簡介】 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)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C51 設有穩(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，串口和中第三章 主要器件原理及芯片介紹 15 設計人：周運華 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，直到下一個硬件復位為止。 編程方法 AT89C51 單片機內(nèi)部有 4K字節(jié)的 Flash PEROM，這個 Flash 存儲陳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），用戶隨時可以對其進行編程。編程接口可接收高電壓（ 12V）或低電壓（ Vcc）的允許編程信號。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用 EPROM 編程器兼容。 AT89C51 單片機中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得信息，見下表 2： Vpp=12V Vpp=5v 芯片頂面標識 AT89C51 xxxx yyww AT89C51 xxxx5 yyww 簽名字節(jié) (030H)=1EH (031)=51H (032)=FFH (030H)=1EH (031)=51H (032)=05H 表 2 AT89C51 的程序存儲器陳列是采用字節(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。 編程前，須按表 3 和圖 3所示設置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號，編程單元 的地址加在P1口和 P2口的 ～ （ 11 位地址范圍為 0000H～ 0FFFFH） ，數(shù)據(jù)從 P0口輸入，引腳 、 和 、 的電平設置見表 6，（ /PSEN）為低電平， RST 保持高電平，（ /EA） /Vpp 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（負脈沖）。編程時，可采用 4～ 20MHz 的時鐘振蕩器， AT89C51 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)。 激活相應的控制信號。 在高電壓編程方式時，將（ EA） /Vpp 端加上177。 12V 的編程電壓。 電氣工程系畢業(yè)論文 16 設計人：周運華 每對 Flash 存儲陳列寫入一個字節(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 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的，通常約為 。 表 3 Flash 存儲器編程真值表 圖 3 第三章 主要器件原理及芯片介紹 17 設計人：周運華 AT89C51 的極限參數(shù)及電氣特性 AT89C51 的極限參數(shù) 參 數(shù) 額定值 單位 操作溫度 0～ +70 或 40～ +85 ℃ 貯存溫度范圍 65～ 150 ℃ EA/Vpp腳相對于 Vss的電壓 0～ + V 其它任何腳相對于 Vss的電壓 ～ + V 每個 I/O腳的最大 IOL 15 mA 功率損耗（指器件表面的發(fā)熱，而非器件的功耗） w AT89C51 的電氣特性 AC 特性：在以下條件下， P0 口， ALE/PROG， PSEN 的負載電容為 100pF,其它輸出口的負載電容為 80pF。 電氣工程系畢業(yè)論文 18 設計人：周運華 DC特性： 注意： 1) 不能保證典型值，這些值是在室溫 5V 下測得 2) P0口和 P2口上的容性負載會產(chǎn)生噪聲疊加到 1口、 3口和 ALE 的低電平上。噪聲產(chǎn)生的原因是在總線操作期間， 0口和 2口從 1到 0 的跳變會使外部總線電容對口 0和口 2 管腳放電，在最惡劣的情況下（容性負載 100pF） ， ALE 管腳上的噪聲脈沖可超過 。 在這種境況下，可以通過施密特觸發(fā)器或者帶有施密特觸發(fā) STROBE 輸入的地址鎖存器來校正 ALE 。 IOL 會超過測試條件下的電流。 3) 容性負載加到口 0和口 2會導致 ALE 和 PSEN 管腳瞬時低于 ， 當?shù)刂肺环€(wěn)定下來。 4) 當口 3 被外部電路拉低時，口上從 １ 到 0的跳變將產(chǎn)生跳變電流，當輸入電壓大約在 2v時，跳變電流達到最大。 6) 應用溫度 T＝ 0～ +70 Tamb＝ 40～ +85 ,ITL＝ 750μA 7) 口 0、 ALE 和 PSEN 腳的負載電容為 100pF ，其他輸出口為 80 pF 8) 在穩(wěn)定的狀態(tài)條件下， Io 低被外部限制如下 i. 每個管腳的最大 IOL 15mA （注 85 規(guī)格） ii. 每個 8 位口的最大 IOL 26 mA iii. IOL 輸出最大總和 71mA iv. 如果 IOL 超過測試條件， VOL 可能會超過相應規(guī)格。不能保證超過測試電流。 9) ALE 的測試是 ALE 關(guān)斷情況下，測出 ALE 的高電位值。 10) 管腳電容特性并不由測試得出，而是由其特性保證。管腳電容小于 25 pF。 陶瓷電容小于 15pF（ EA是 25pF） 第三章 主要器件原理及芯片介紹 19 設計人：周運華 其它芯片 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖 圖 74ls27（三輸入或非門） 74ls27 芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖： 74ls32（二輸入或門） 74ls32 芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖： 74ls04（反相器） 74ls04 芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖： 電氣工程系畢業(yè)論文 20 設計人：周運華 硬件原理圖 見附錄 1 PCB 板圖 平面效果圖 見附錄 2 3D 效果圖 見附錄 3 Protel99 封裝總結(jié) 零件封裝是指實際零件焊接到電路板時所指示的外觀和焊點的位置。是純粹的空間概念 .因此不同的元件可共用同一零件封裝，同種元件也可有不同的零件封裝。像電阻，有傳統(tǒng)的針插式，這種元件體積較大，電路板必須鉆孔才能安置元件，完成鉆孔后，插入元件，再過錫爐或噴錫（也可手焊），成本較高，較 新的設計都是采用體積小的表面貼片式元件（ SMD）這種元件不必鉆孔，用鋼膜將半熔狀錫膏倒入電路板，再把 SMD 元件放上，即可焊接在電路板上了。 電阻 AXIAL 無極性電容 RAD 電解電容 RB 電位器 VR 二極管 DIODE 三極管 TO 電源穩(wěn)壓塊 78 和 79系列 TO－ 126H 和 TO126V 場效應管 和三極管一樣 整流橋 D－ 44 D－ 37 D－ 46 單排多針插座 CON SIP 第四章 硬件設計 21 設計人：周運華 雙列直插元件 DIP 晶振 XTAL1 電阻： RES1， RES2， RES3， RES4；封裝屬 性為 axial 系列 無極性電容： cap。封裝屬性為 到 電解電容： electroi。封裝屬性為 電位器： pot1,pot2；封裝屬性為 vr1 到 vr5 二極管：封裝屬性為 (小功率 )(大功率 ) 三極管：常見的封裝屬性為 to18（普通三極管） to22(大功率三極管 )to3(大功率達林 頓管） 電源穩(wěn)壓塊有 78 和 79 系列； 78 系列如 7805， 7812， 7820 等 79系列有 7905， 7912， 7920 等 常見的封裝屬性有 to126h 和 to126v 整流橋： BRIDGE1,BRIDGE2: 封裝屬性為 D系列（ D44， D37， D46） 電阻： 其中 指電阻的長度，一般用 瓷片電容： 。 其中 指電容大小，一般用 電解電容： 。一般 100uF 用 ,100uF470uF 用 ,470uF 用 二極管： 其中 ，一般用 電氣工程系畢業(yè)論文 22 設計人：周運華 發(fā)光二極管： 集成塊： DIP8DIP40, 其中８－４０指有多少腳，８腳的就是 DIP8 貼片電阻 0603 表示的是封裝尺寸 與具體阻值沒有關(guān)系 但封裝尺寸與功率有關(guān) 通常來說 0201 1/20W 0402 1/16W 0603 1/10W 0805 1/8W 1206 1/4W 電容電阻外形尺寸與封裝的對應關(guān)系是 : 0402= 0603= 0805= 1206= 1210= 1812= 2225= 第四章 硬件設計 23 設計人：周運華 固定的元件封裝，這是因為這個庫中的元件都有多種形式：以晶體管為例說明一下：晶體管是我們常用的的元件之一，在 DEVICE。 LIB 庫中，簡簡單單的只有 NPN 與PNP 之分，但實際上，如果它是 NPN 的 2N3055 那它有可能是鐵殼子的 TO— 3，如果它是 NPN 的 2N3054，則有可能是鐵殼的 TO66 或 TO5，而學用的 CS9013，有 TO92A，TO92B，還有 TO5， TO46， TO5 2 等等，千變?nèi)f化。 還有一個就是電阻，在 DEVICE庫中，它也是簡單地把它們稱為 RES1 和 RES2，不管它是 100Ω還是 470KΩ都一樣，對電路板而言，它與歐姆數(shù)根本不相關(guān)，完全是按該電阻的功率數(shù)來決定的我們選用的 1/4W 和甚至 1/2W 的電阻，都可以用 元件封裝，而功率數(shù)大一點的話，可用 , 等等?，F(xiàn)將常用的元件封裝整理如下： 電阻類及無極性雙端元件 無極性電容 有極性電容 二