【文章內(nèi)容簡介】 16 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P1 口 P1 是 一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 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，此時可做熟出口。做輸出口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ Iil） . Flash 編程和程序校驗期間， P1 接受低 8 位地址。 P2 口 P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “ 1” ，通過內(nèi)部地山拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸出口，作輸出口使用時， 因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ Iil）。 在訪問外部程序存儲器獲 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令）時， 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， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接受高地址和其它控制信號。 P3 口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門 電路。對 P3 口寫入 “ 1” 時，他們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出口。做輸出端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ Iil）。 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： 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 /計數(shù)器 0) T1 (定時 /計數(shù)器 1) ^WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) ^RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) P3 口還接收一些用于 flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設計 17 RST 復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 ALE/PROG 當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址所存允許）輸出脈沖用于所存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 對 flash 存儲器編程期間，該引腳還用于 輸入編程脈沖（ ^PROG）。 如有不要，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。該外置位后，只要一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。 ^PSEN 程序存儲允許（ ^PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩個 ^PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的 ^PSEN 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）。需注意的是 。 如果加密位 LB1 被編程，復位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。 如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 VPP，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP. XTAL1: 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸出端。 XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。 時鐘振蕩器 AT89C51 中有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的高 增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路參見圖 10。 外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設計 18 體，我們推薦電容使用 30PF+10PF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40PF+10PF。 用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時 鐘的電路如圖 10 右所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空 由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術要求。 空閑模式 在空閑工作模式狀態(tài)， CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時，片內(nèi) RAM 和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請求或硬件復位終止。 終止空閑工作模 式的方法有兩種，其一是任何一條被允許中斷的事件被激活，即可終止空閑工作模式。程序會首先響應中斷，進入中斷服務程序，執(zhí)行完中斷服務程序并僅隨終端返回指令，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機進入空閑模式那條指令后面的一條指令。其二是通過硬件復位也可將空閑工作模式終止，需要注意的是，當由硬件復位來終止空閑模式時， CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復位操作，硬件復位脈沖要保持兩個機器周期（ 24 個時鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU 訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其它端口。為了 避免可能對端口產(chǎn)生以外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應該是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。 單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設計 19 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài) 模式 程序存儲器 ALE ^PSEN PORT0 PORT1 PORT2 PORT3 空閑模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑模式 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 內(nèi)部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 在掉電模式下，震蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結。退出掉電模式的唯一方法是硬件復位，復位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在 VCC恢復到正常工作電平前，復位應無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。 程序存儲器的加密 AT89C51 可使用對芯片上的 3 個加密位進行編程（ P）或不編程（ U）來得到如下表所示的功能： 加密位保護功能表 程序加密位 保護類型 LB1 LB2 LB3 1 U U U 沒有程序保護 功能 2 P U U 禁止從外部程序存儲器中執(zhí)行 MOVC 指令讀取內(nèi)部程序存儲器的內(nèi)容 3 P P U 除上表功能外，還禁止程序校驗 4 P P P 除以上功能外，同時禁止外部執(zhí)行 當加密位 LB1 被編程時，在復位期間， EA 端的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機上電后一直沒有復位，則鎖存起的初始值是一個隨機數(shù)，且這個隨機數(shù)會一直保持到真正復位為止。為使單片機能正常工作，被鎖存的 EA 電平值必須與該引腳當前的邏輯電平一致。此外，加密位只能通過整片擦除的方法清除。 單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設計 20 FLASH 閃速存儲器的編程 AT89C51 單 片機內(nèi)部有 4K 字節(jié)的 FLASHEPROM,這個 FLASH 存儲陣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），用戶隨時可對其進行編程。編程接口可接收高電平（ +12V）或低電平（ VCC）的允許編程信號，低電平編程模式適合于用戶再線編程系統(tǒng)，而高電平編程模式可與通用 EPROM 編程器兼容。 AT89C51 單片機中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電平編程方式，用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息，見下表。 Vpp=12v Vpp=5v 芯片頂面標識 AT89C51 xxxx yyww AT89C51 xxxx5 yyww 簽名字節(jié) (030H)=1EH (031H)=51H (032H)=FFH (030H)=1EH (031H)=51H (032H)=05H AT89C51 的程序存儲器陣列是采用字節(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。 編程方法 編程前，需設置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號， AT89C51 編程方法如下： 1． 在地址線上加上要編程單元的地址信號。 2． 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的 數(shù)據(jù)字節(jié)。 3． 激活相應的控制信號。 4． 在高電壓編程方式時，將 ^EA/VPP 端加上 +12V 編程電壓。 5． 每對 FLASH 存儲陣列寫入一個字節(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束。每個字節(jié)寫入周期是自身定時地，通常約為 。 單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設計 21 數(shù)據(jù)查詢 AT89C51 單片機用數(shù)據(jù)查詢方式來檢測一個寫周期是否結束，在一個寫周期中，如需要讀取最后寫入的那個字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（ ）是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。寫周期完成后，有效的數(shù) 據(jù)就會出現(xiàn)在所有輸出端上，此時，可進入下一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后，可在任意時刻進行數(shù)據(jù)查詢。 READY/^BUSY 字節(jié)編程的進度可通過 “ RDY/^BSY” 輸出信號監(jiān)測，編程期間， ALE 變?yōu)楦唠娖健?H” 后 (RDY/^BSY)端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后， 變?yōu)楦唠娖奖硎緶蕚渚途w狀態(tài)。 程序校驗 如果加密位 LB LB2 沒有進行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫的數(shù)據(jù)。加密位不可能直接變化。證實加密位的完成通過觀察它們的特點和能力。 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)容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 讀片內(nèi)簽名字節(jié) AT89C51 單片機內(nèi)有 3 個簽名字節(jié)，地址為 030H、 031H 和 032H。用于聲明該器件的廠商、型號和編程電壓。讀簽名字節(jié)的過程和單元 030H、 031H 和 032H 的正常校驗相仿，只需將 和 保持低電平，返回值意義如下： （ 030H） =1EH 聲明產(chǎn)品由 ATMEL 公司制造。 （ 031H） =51H 聲明為 AT89C51 單片機。 （ 032H） =FFH 聲明為 12V 編程電壓。 （ 032H） =05H 聲明為 5V 編程電壓。 單片機控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設計 22 編程接口 采用控制信號的正確組合可對 FLASH 閃速存儲陣列中的每一代碼字節(jié)進行寫入和存儲器的整片擦除，寫操作周期是自身定時的，初始化后它將自動定時到操作完成。 4 3 內(nèi)部結構功能介紹 微處理器（ CPU） AT89C51 單片機中有一個 8 位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以位變量的處理。 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) 數(shù)據(jù)存儲器空間分為片內(nèi)與片外兩部分。 片內(nèi)為 128 個字節(jié)，字節(jié)地址為 00H～ 7FH。片外最多可 外擴至 64k 字節(jié)，用來存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等。當 AT89C51單片機的片內(nèi) RAM 不夠用時，可由片外 RAM 擴展至 64KB ，以供用戶的需求。 程序存儲器 (ROM) AT89C51 單片機的片內(nèi)程序存儲器為 4KB 的 FLASH