【文章內容簡介】 引腳座兼容，用 89 系列單片機可以代替同檔次的 AT80C51 單片機，不需要對外圍電路進行改動。表 22 AT89C51 特殊功能寄存器列表符　號 地　址 注　釋*ACC E0H 累加器*B F0H 乘法寄存器*PSW D0H 程序狀態(tài)字SP 81H 堆棧指針DPL 82H 數(shù)據(jù)存儲器指針低 8 位DPH 83H 數(shù)據(jù)存儲器指針高 8 位*IE A8H 中斷允許控制器*IP D8H 中斷優(yōu)先控制器*P0 80H 端口 0*P1 90H 端口 1*P2 A0H 端口 2*P3 B0H 端口 3PCON 87H 電源控制及波特率選擇*SCON 98H 串行口控制器SBUF 99H 串行數(shù)據(jù)緩沖器*TCON 88H 定時器控制TMOD 89H 定時器方式選擇TL0 8AH 定時器 0 低 8 位TL1 8BH 定時器 1 低 8 位TH0 8CH 定時器 0 低 8 位TH1 8DH 定時器 1 高 8 位注：帶*號的特殊功能寄存器都是可以位尋址的寄存器c) 89 系列單片機采用靜態(tài)時鐘方式，可以節(jié)省電能，降低便攜式設備的功耗。(2) 89 系列單片機的結構簡介：淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 989 系列單片機的內部結構與 AT80C51 相近，主要有以下部件：1 8031CPU 2 振蕩電路 3 總線控制部件4 中斷控制部件 5 片內 Flash 存儲器 6 片內 RAM7 并行 I/O 接口 8 定時器 9 串行 I/O 接口89 系列的各種型號單片機，內部差別很大。例如，AT89C1051 片內 Flash存儲器只有 1KB，而 AT89C5AT89LV52 和 AT89S8252 的片內 Flash 存儲器有 8KB。AT89S8252 的結構最復雜，它的內部含有標準的串行口，還有一個串行的外圍接口 SPI， Watchdog 定時器，雙數(shù)據(jù)指針等部件，以及電源下降的中斷恢復功能。89 系列的單片機一共有五種型號，分別為AT89C51，AT89LV51 ，AT89C52，AT89LV52 和 AT89S8252，其中AT89LV51 和 AT89LV52 分別是 AT89C51 和 AT89C52 的低壓產品，最低電壓可以低 ，AT89C1051 和 AT89C2051 則是抵擋的低壓產品，只有 20 根引腳。89 系列單片機的型號編碼中字母的意義是：AT 表示該器件是 ATMEL 公司的產品，C 表示該器件是 CMOS 產品，LV 表示該器件是低電壓產品，S 表示該器件含可以下載的 Flash 存儲器。AT89C51 是 89 系列單片機的標準型，它是與 MSC51 系列單片機兼容的。在內部含有 4KB 或 8KB 可重復編程的 Flash 存儲器，可進行 1000 次擦寫操作。全靜態(tài)工作為 024MHZ，有 3 級程序鎖存器，內部含有 128256 字節(jié)的RAM，有 32 條可編程 I/O 口線，23 個 16 位定時/ 計數(shù)器，68 個中斷源，通用的串行接口，低電壓空閑及電源下降方式。AT89C51 是基本型，具有 4KB 的 Flash 存儲器，128 字節(jié)的片內 RAM,32條可編程 I/O 口，兩個個 16 位定時/計數(shù)器，6 個中斷源， 3 位存儲器加密，一個可編程串行接口。AT89C52 在 AT89C52 的基礎上，增加了一個定時/計數(shù)器，2 個中斷源，128 字節(jié)的片內 RAM,4KB 的 Flash 存儲器。淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 10外部定時元件復位中斷電源系統(tǒng)時鐘ROMCPU定時/計數(shù)器串行 I/O 口并行 I/O 口RAM AT89C51 單片機的內部結構圖AT89C51 單片機內部由 CPU、4KB 的 FPEROM ，128B 的 RAM，兩個16 位的定時/計數(shù)器 T0 和 T1， 4 個 8 位的 I/O 端 P0、PP2 、P3 等組成。單片微機內部最核心的部分是 CPU。CPU 主要功能是產生各種控制信號，控制存儲器、輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)的算術運算、邏輯運算以及位操作處理等，CPU 按其功能可分為運算器和控制器兩部分?？刂破饔沙绦蛴嫈?shù)器PC、指令儲存器、指令譯碼器、實時控制與條件轉移邏輯電路等組成。它的功能是對來自存儲器中的指令進行譯碼，通過實時控制電路，在規(guī)定的時刻發(fā)出各種操作所需的內部和外部的控制信號，使各部分協(xié)調工作，完成指令所規(guī)定的操作。運算器由算術邏輯器部件 ALU、累加器 ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW，BCD 碼運算調整電路等組成。圖 23 AT89C51 單片機的內部結構圖為了提高數(shù)據(jù)處理和位操作功能，片內增加了一個通用寄存器 B 和一些專用寄存器，還增加了位處理邏輯電路的功能 [3]。其內部結構如圖 23 所示。 各類型單片機的比較分析如表 23 所示，以下各種類型的單片機內除 CPU 外，還包括淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 11ROM、RAM、4*8 I/O 口和 2 個 16 位定時/計數(shù)器，它們都是功能很強的單片微型計算機。但由于 80C51 片內為掩膜 ROM，故內部程序不能改寫，不用于實驗開發(fā)。87C51 具有片內 EPROM，是真正的單片微機，但由于價格較貴，且程序改寫時要用紫外線擦除，時間較長，所以用得較少。80C31 在市場上的價格很低，但片內沒有 ROM，必須在片外擴展一片 EPROM，非常不便。AT89C51 片內具有可電擦除的 FPEROM，可以快速、多次地編程，且價格不高，所以用得非常廣泛，目前開發(fā)用的 MCS—51 產品絕大多數(shù)用 89C51[4]。表 23 單片機主要性能的比較型號 ROM形式片內ROM片內RAM尋址范圍定時計數(shù)I/O口串行I/O 口外部中斷80C31 接ROM4K 128 2*64 K2*16 4 UART 280C51 ROM 4K 128 2*64 K2*16 4 UART 287C51 EPROM4K 128 2*64 K2*16 4 UART 289C51 FPEROM4K 128 2*64 K2*16 4 UART 2 AT89C51 單片機AT89C51 是一種低功耗、高性能的含有 4KB 閃速可編程電擦除只讀存儲器（FPEROM —Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的 8 位CMOS 微控制器，使用高密度、非易失存儲技術制造，并且與 80C51 指令系統(tǒng)和引腳完成兼容。芯片上的 FPEROM 允許在線或采用通用的非易失存儲編程淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 12器對程序存儲器重復編程。（1）AT89C51 的主要性能包括：AT89C51 與 MCS—51 控制器系列產品兼容，片內有 4K 可在線重復編程閃速電擦除存儲器（ Flash Memory） ，存儲器可循環(huán)寫入/擦除 1000 次；存儲器數(shù)據(jù)保存時間可達 10 年；工作電壓范圍寬：Vcc 可由 到 6V；全靜態(tài)工作可由 0Hz 到 16MHz；程序存儲器具有 3 級鎖存保護；128*8 位內部 RAM；32 條可編程 I/O 線；兩個 16 位定時器/計數(shù)器；中斷結構具有 5 個中斷源和 2 個中斷優(yōu)先級；可編程全雙工串行通信；空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內容。（2）FPEROM 的編程：AT89C51 的 I/O 口 P0、PP2 和 P3 除具有與80C51 相同的一些性能和用途外，在 FPEROM 編程時，P0 口接收代碼字節(jié)，并在程序檢驗時輸出代碼字節(jié)，但在程序校驗時需要外部上拉負載電阻，在FPEROM 編程和程序校驗期間，P1 口接收低位地址字節(jié)， P2 口接收高位地址字節(jié)和一些控制信號，P3 口也接收一些 FPEROM 編程和校驗用的信號，此時ALE/PROG 引腳是編程脈沖輸入（PROG）端，在 FPEROM 編程期間，如果選擇 12V 編程電壓、那么 EA/Vpp 引腳也允許接受 12V 編程電壓（Vpp ） 。 搶答器的優(yōu)點及組成在知識比賽中，特別是做搶答題目的時候，在搶答過程中，為了知道哪一組或哪一位選手先答題，必須要設計一個系統(tǒng)來完成這個任務。如果在搶答中，靠視覺是很難判斷出哪組先答題。利用單片機系統(tǒng)來設計搶答器，使以上問題得以解決，即使兩組的搶答時間相差幾微秒，也可分辨出哪組優(yōu)先答題。本文主要介紹了單片機搶答器設計及工作原理，以及它的實際用途。系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機作為核心?？刂葡到y(tǒng)的四個模塊分別為：存儲模塊、顯示模塊、語音模塊、搶答開關模塊。該搶答器系統(tǒng)通過開關電路六個按鍵輸入搶答信號；利用存儲程序來完成軟件的設計；利用一個數(shù)碼管來完成顯示功能。工作時，用按鍵通過開關電路輸入各路的搶答信號，經單片機的處理，輸出控制信號，控制數(shù)碼管和語音芯片工作。在數(shù)碼管上顯示哪一組先答題，并通過語音系統(tǒng)讀出第 N 組請答題，從而實現(xiàn)整個搶答過程。淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 13 本章小結本章主要講述了搶答器的工作原理和本設計系統(tǒng)的工作流程。在說明工作原理的過程中，突出了電路的組成單元以及這些單元如何實現(xiàn)搶答功能；在說明系統(tǒng)的流程時，結合本設計的內容，指出了參數(shù)設置的方法和意義。搶答正常流程與違例流程的實現(xiàn)，以及如何進行搶答控制。同時也說明了搶答器的優(yōu)點和 AT89C51 的功能及簡介。淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 143 系統(tǒng)總體方案的設計 硬件電路的設計本設計分為硬件設計和軟件設計 [5]，這兩者相互結合，不可分離；從時間上看，硬件設計的絕大部分工作量是在最初階段，到后期往往還要做一些修改。只要技術準備充分，硬件設計的大返工是比較少的，軟件設計的任務貫徹始終，到中后期基本上都是軟件設計任務，隨著集成電路技術的飛速發(fā)展，各種功能很強的芯片不斷出現(xiàn)，使硬件電路的集成度越來越高，硬件設計的工作量在整個項目中的所占的比重逐漸下降。為使硬件電路設計盡可能合理，應注意以下幾方面：(1) 盡可能采用功能強的芯片，以簡化電路，功能強的芯片可以代替若干普通芯片，隨著生產工藝的提高，新型芯片的的價格不斷下降，并不一定比若干普通芯片價格的總和高。(2) 留有設計余地。在設計硬件電路時，要考慮到將來修改擴展的方便。因為很少有一錘定音的電路設計，如果現(xiàn)在不留余地，將來可能要為一點小小的修改或擴展而被迫進行全面返工。(3) 程序空間，選用片內程序空間足夠大的單片機，本設計采用 AT89C51單片機。(4) RAM 空間，AT89C51 內部 RAM 不多，當要增強軟件數(shù)據(jù)處理功能時，往往覺得不足。如果系統(tǒng)配置了外部 RAM，則建議多留一些空間。如選用 8155 作 I/O 接口，就可以增強 256 字節(jié) ，則應配置足夠的 RAM，如 6264，62256 等。隨著軟件設計水平的提高，往往只要改變或增加軟件中的數(shù)據(jù)處理算法，就可以使系統(tǒng)功能提高很多，而系統(tǒng)的硬件不必做任何更換就使系統(tǒng)升級換代。只要在硬件電路設計初期考慮到這一點，就應該為系統(tǒng)將來升級留足夠的 RAM 空間，哪怕多設計一個 RAM 的插淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 15座，暫不插芯片也好。(5) I/O 端口：在樣機研制出來后進行現(xiàn)場試用時，往往會發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題，而這些問題不是靠單純的軟件措施來解決的。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在硬件電路設計就預留出一些 I/O 端口，雖然當時空著沒用，那么用的時候就派上用場了。 總體原理圖圖 31 系統(tǒng)原理圖淄博職業(yè)學院畢業(yè)設計 16 為開始搶答 [9]， 為停止， 為六路搶答輸入，數(shù)碼管段選P0 口，位選 P2 口低 3 位，蜂鳴器輸出為 口。 為時間加 1 調整，為時間減 1 調整。 時鐘頻率電路的設計,只需要外接一個振蕩源就能產生一定的時鐘信號送到單片機內部的各個單元,