【文章內(nèi)容簡介】 問外部程序存儲器或16 位四肢的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR指令）時(shí)，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（例如執(zhí)行MOVX @ RI 指令）時(shí)，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(gè)訪問期間不改變。Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P2 也接收高位地址和其他控制信號。P3 口：P3 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P3 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)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(shí)可作輸入口。作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流（IIL）。P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE 仍以時(shí)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(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)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）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC 指令A(yù)LE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 無效。PSEN：程序存儲允許輸出是外部程序存儲器的讀選通型號，當(dāng)89C51 由外部存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)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0000H—FFFFH），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(fù)位時(shí)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(shí)，該引腳加上+12v 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件使用12v 編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)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(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖5。外接石英晶體或陶瓷諧振器及電容CC2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對電容CC2 雖沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30Pf177。10 Pf，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40Pf177。10Pf。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端XTAL2 則懸空。掉電模式：在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)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(jié)。推出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)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(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。89C51 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(gè)字符，要對整個(gè)芯片的EPROM 程序存儲器寫入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用片擦除的方法將整個(gè)存儲器的內(nèi)容清楚。三、編程方法編程前，設(shè)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 —（11 位地址范圍為0000H——0FFFH），數(shù)據(jù)從P0口輸入，、 、 的電平設(shè)置見表6，PSEB 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(fù)脈沖）。編程時(shí)，可采用4—20MHz 的時(shí)鐘振蕩器，89C51 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(yīng)的控制信號。在高電壓編程方式時(shí)，將EA/Vpp 端加上+12v 編程電壓。每對Flash 存儲陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè)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(fù)1—5 步驟，知道全部文件編程結(jié)束。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)的。數(shù)據(jù)查詢89C51 單片機(jī)用數(shù)據(jù)查詢方式來檢測一個(gè)寫周期是否結(jié)束，在一個(gè)寫周期中，如需要讀取最后寫入的那個(gè)字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（）是原來寫入字節(jié)的最高位的反碼。寫周期開始后，可在任意時(shí)刻進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。Ready/Busy:字節(jié)編程的進(jìn)度可通過Ready/Busy 輸出信號檢測，編程期間，ALE 變?yōu)楦唠娖健癏”（Ready/Busy）端被拉低，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?zhǔn)備就緒狀態(tài)。程序校驗(yàn)：如果加密位LB、LB2 沒有進(jìn)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)，采用下圖的電路，程序存儲器的地址由P1 口和P2 — 輸入，數(shù)據(jù)由P0 口讀出，PSEN 保持低電平，ALE、EA 和RST 保持高電平。校驗(yàn)時(shí)，P0 口必須接上10k 左右的上拉電阻。圖317 編程電路 圖318 校驗(yàn)電路芯片擦除:利用控制信號的正確組合并保持ALE/PROG 引腳10ms 的低電平脈沖寬度即可將EPROM 陣列(4k 字節(jié))和三個(gè)加密位整片擦除,代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫入”1”,這步驟需在編程之前進(jìn)行。讀片內(nèi)簽名字節(jié):89C51 單片機(jī)內(nèi)有3 個(gè)簽名字節(jié),地址為030H、031H 和032H。于聲明該器件的廠商、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(yàn)相仿， 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89C51 單片機(jī)。(032H) = FFH 聲明為12V 編程電壓。(032H) = 05H 聲明為5 編程電壓。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(jìn)行寫入和存儲器的整片擦除，寫操作周期是自身定時(shí)的，初始化后它將自動(dòng)定時(shí)到操作完成。微機(jī)接口實(shí)現(xiàn)兩種信息形式的交換。在計(jì)算機(jī)之外，由電子系統(tǒng)所處理的信息以一種物理信號形式存在，但在程序中，它是用數(shù)字表示的。任一接口的功能都可分為以某種形式進(jìn)行數(shù)據(jù)庫變換的一些操作，所以外部和內(nèi)部形式的轉(zhuǎn)換是由許多步驟完成的。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）用來將連續(xù)變化信號變成相應(yīng)的數(shù)字量，這數(shù)字量可是可能性的二進(jìn)制數(shù)值中的一固定值。如果傳感器輸出不是連續(xù)變化的，就不需模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。這種情況下，信號調(diào)理單元必須將輸入信號變換成為另一信號，也可直接與接口的下一部分，即微計(jì)算機(jī)本身的輸入輸出單元相連接。輸出接口采用相似的形式，明顯的差別在于信息流的方向相反；是從程序到外部世界。這種情況下，程序可稱為輸出程序，它監(jiān)督接口的操作并完成數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）所需數(shù)字的標(biāo)定。該子程序依次送出信息給輸出器件，產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，由DAC 轉(zhuǎn)換成模擬形式。最后，信號經(jīng)調(diào)理（通常是放大）以形成適應(yīng)于執(zhí)行器操作的形式。在微機(jī)電路中使用的信號幾乎總是太小而不能被直接地連到“外部世界”，因而必須用某種形式將其轉(zhuǎn)換成更適宜的形式。接口電路部分的設(shè)計(jì)是使用微機(jī)的工程師所面臨最重要的任務(wù)之一。我們已經(jīng)了解到微機(jī)中，信號以離散的位形式表示。當(dāng)微機(jī)要與只有打開或關(guān)閉操作的設(shè)備相連時(shí)，這種數(shù)字形式是最有用的，這里每一位都可表示一開關(guān)或執(zhí)行器的狀態(tài)。為了解決實(shí)際問題，一個(gè)單片機(jī)不僅包括CPU，程序和數(shù)據(jù)存儲器，另外，它必須含有通過CPU 訪問外部信息的硬件。一旦CPU 收集到數(shù)據(jù)信息和流程，它必須能夠改變外部領(lǐng)域的一部分，這些硬件設(shè)備稱作外圍設(shè)備，它們是CPU 通往外部的窗口。單片機(jī)可利用外圍設(shè)備中最基本的用于一般用途的I/O 接口，每個(gè)I/O 接口既可作為輸入端又可作為輸出端，每個(gè)I/O 接口的功能取決與程序初始化階段對數(shù)據(jù)方位寄存器相應(yīng)位進(jìn)行置一和清零操作，通過CPU 指令對數(shù)據(jù)寄存器相應(yīng)位進(jìn)行置一和清零來置一和清零輸出端口，同樣輸入端口邏輯位也可以通過CPU 指令訪問。一些類型的串行口單元允許CPU 與外部設(shè)備進(jìn)行串口通信，用串口位代替平行位進(jìn)行通信需要少許的I/O 口，這樣使通信費(fèi)用降低但速度也相對慢些。串口傳送可以同步也可以異步。 工作方式它的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方式等。一、 復(fù)位方式當(dāng)MCS5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如圖 (318a)中左圖所示。圖中電容C1和電阻R1對電源十5V來說構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能，如圖 (319a)中所示。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。常用的上電或開關(guān)復(fù)位電路如圖 (319b)所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵K后松開，也能使RST為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。 根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、電阻參考值。 圖319 單片機(jī)的復(fù)位電路 圖(318a)中：Cl＝1030uF，R1＝1kO 圖(318b)中：C：＝1uF，Rl＝lkO，R2＝10kO 二、掉電和低功耗方式人們往往在程序運(yùn)行中系統(tǒng)發(fā)生掉電的故障，使RAM和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無策，AT89C51有掉電保護(hù)，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進(jìn)行供電。 數(shù)據(jù)存儲器的掉電保護(hù)單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的RAM數(shù)據(jù)是非常容易丟失的，特別是一些珍貴的科研數(shù)據(jù)，一旦丟失后果不堪設(shè)想，因此掉電保護(hù)是必須要做的，一旦電源發(fā)生掉電現(xiàn)象，在掉電的瞬間系統(tǒng)能自動(dòng)保護(hù)RAM中的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)電源恢復(fù)正常供電后能恢復(fù)到掉電前的工作狀態(tài)。 系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是用來產(chǎn)生AT89C51單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號，AT89C51本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，AT89C51在唯一的時(shí)鐘信號的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作 ，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。通常時(shí)鐘由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號，如圖320。AT89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為XTAL1和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器電路中的CC2的選擇在30PF左右，但電容太小會影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性?！?2MHZ之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對存儲器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的NPO電容，采用的晶振頻率為12MHZ。 圖320 系統(tǒng)時(shí)鐘 顯示與報(bào)警的設(shè)計(jì) 顯示電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般都是把鍵盤和顯示器放在一起考慮。本設(shè)計(jì)是利用AT89C51的串行口實(shí)現(xiàn)鍵盤/顯示器接口。 當(dāng)AT89C51的串行口未作它用時(shí)，使用AT89C51的串行口來外擴(kuò)鍵盤/顯示器。應(yīng)用AT89C51的串行口方式0的輸出方式，在串行口外接移位寄存器74LS164，構(gòu)成鍵盤/顯示器接口，其硬件接口電路如圖321所示：圖321 鍵盤及顯示與主機(jī)的硬件連接圖中的4個(gè)74LS164：74LS164（0）～74LS164（3）作為8位段碼輸出口，74LS164的QA~QH作為鍵輸入線。這種靜態(tài)顯示方式亮度大，很容易作到顯示不閃爍。靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是CPU不必頻繁的為顯示服務(wù)，因而主程序可不必掃描顯示器，軟件設(shè)計(jì)比較簡單，從而使單片機(jī)有更多的時(shí)間處理其他事務(wù)。 報(bào)警電路在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或記過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。峰鳴音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過MCS51的1根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。在圖中?！?”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；“0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。 圖322是一個(gè)簡單的使用三極管驅(qū)動(dòng)的峰鳴音報(bào)警電路： 圖322 三極管驅(qū)動(dòng)的峰鳴音報(bào)警電路本設(shè)計(jì)是為在溫濕度測量中對溫濕度的上下限超出是的提示報(bào)警，但溫濕度過限時(shí)，本系統(tǒng)開始工作。第4章 軟件設(shè)計(jì)溫度控制主程序的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下問題：（1）鍵盤掃描、鍵碼識別和溫度顯示；（2）溫濕度采樣，數(shù)字濾波；（3）越限報(bào)警和處理；（5）溫度標(biāo)度轉(zhuǎn)換。通常，符合上述功能的溫度控制程序由主程序和T0中斷服務(wù)程序兩部分組成。在該軟件系統(tǒng)中，定時(shí)器T0為工作方