【文章內(nèi)容簡介】 TEL的 MCS52系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16位的 MCS96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 下圖是 MCS52 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖 22MCS52系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS52的引腳說明：MCS52系列單片機(jī)中的 8038051及 8751均采用 40Pin封裝的雙列直接 DIP結(jié)構(gòu)，右 圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4 組 8位共 32個(gè) I/O口，中斷口線與 P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：MCS51的引腳說明：MCS52系列單片機(jī)中的 8038051及 8751均采用 40Pin封裝的雙列直接 DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4 組 8位共 32個(gè) I/O口，中斷口線與 P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：圖 23單片機(jī)的引腳圖Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng) 8052通電，時(shí)鐘電路開始工作，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，堆棧指針寫入 07H，其它專用寄存器被清“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)，8052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，見下圖 4。此外，RESET/Vpd還是 一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM的數(shù)據(jù)不丟失。圖 24 上電自動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位電路圖圖 25 內(nèi)部和外部時(shí)鐘方式圖/Pin30:ALE 當(dāng)訪問外部程序器時(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，這個(gè)信號可以用于 識別單片機(jī)是否工作，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)訪問外部程序存儲(chǔ) 器，ALE會(huì)跳過一個(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)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號，PC的 16位地址數(shù)據(jù) 將出現(xiàn)在 P0和 P2口上，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。Pin31:EA/Vpp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)，而超過 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，對內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器的 8031,EA端必須接地。第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計(jì)圖 31單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/EA=1組成，下面介紹一下每一個(gè)組成部分。 Vcc 40 電源端 GND 20 接地端工作電壓為 5V，另有 AT89LV51工作電壓則是 ,引腳功能一樣。圖 32晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖XTAL1 19XTAL2 18XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外 部振蕩信號應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻， 如晶振為 12MHz，時(shí)鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz內(nèi)選擇。電容取 30PF 左右。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機(jī)內(nèi) 部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳 XTAL1和 XTAL2分別是此放大器的輸入 端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接 晶體諧振器以及電容 C1和 C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的 值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的 快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選 擇陶瓷電容，電容值約為 22μF。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與 單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。 RST 9 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后 P0－P3口均置 1引腳 表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖?時(shí)，芯片為 ROM的 00H處開始運(yùn)行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路 是復(fù)位引腳 RST通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的 輸出在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕 復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用 6MHz時(shí)，C取 22 μF，Rs約為 200Ω，Rk約為 1K。復(fù)位操作不會(huì)對內(nèi)部 RAM有所影響。常用的復(fù)位電路如下圖所示：圖 33常用復(fù)位電路圖(1)P0端口[]P0是一個(gè) 8位漏極開路型雙向 I/O端口，端口置 1（對端口寫1）時(shí)作高阻抗輸入端。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL。對內(nèi)部 Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收指令字節(jié)。校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，要求外接上 拉電阻。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口是分時(shí)轉(zhuǎn)換的地址(低 8位)/數(shù)據(jù)總線，訪 問期間內(nèi)部的上拉電阻起作用。(2)P1端口[－]P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0端口。輸出時(shí)可 驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL。端口置 1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收低 8位地址信息。 (3)P2端口[－]P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0端口。輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL。端口置 1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 Flash程 序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接收高 8位地址和控制信息。在訪問外部程序和 16位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高 8位地址。而在訪問 8位地址 的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)其引腳上的內(nèi)容在此期間不會(huì)改變。(4)P3端口[－]P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0端口。輸出時(shí)可 驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL。端口置 1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 Flash程序存儲(chǔ)器編程時(shí)，接控制信息。除此之外 P3端口還用于一些專門功能，具體請看下表。P3引腳 兼用功能串行通訊輸入（RXD）串行通訊輸出（TXD）外部中斷 0（ INT0）外部中斷 1（INT1）定時(shí)器 0輸入(T0)定時(shí)器 1輸入(T1)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 RD表 31 P3端口引腳兼用功能表顯示器普遍地用于直觀地顯示數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)，按照材料及產(chǎn)品工藝， 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管 LED顯示器、液晶 LCD顯示器、CRT顯示器 等。LED顯示器是現(xiàn)在最常用的顯示器之一，如下圖所示。圖 34LED顯示器的符號圖發(fā)光二極管（LED）由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用，也可 以組裝成分段式或點(diǎn)陣式 LED顯示器件（半導(dǎo)體顯示器）。分段式顯示器（LED數(shù)碼管）由 7 條線段圍成 8字型，每一段包含一個(gè)發(fā)光二極管。外加正向電壓時(shí)二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的 光。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。LED數(shù)碼管有共陽、共 陰之分。圖是共陽式、共陰式 LED數(shù)碼管的原理圖和符號.圖 35共陽式、共陰式 LED數(shù)碼管的原理圖和數(shù)碼管的符號圖顯示電路顯示模塊需要實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的時(shí)間,即時(shí)、分、秒，因此需要 6個(gè)數(shù)碼管，另需 兩個(gè)數(shù)碼管來顯示橫。采用動(dòng)態(tài)顯示方式顯示時(shí)間，硬件連接如下圖所示，時(shí)的十位和個(gè)位 分別顯示在第一個(gè)和第二個(gè)數(shù)碼管，分的十位和個(gè)位分別顯示在第四個(gè)和第五個(gè)數(shù)碼管，秒 的十位和個(gè)位分別顯示在第七個(gè)和第八個(gè)數(shù)碼管，其余數(shù)碼管顯示橫線。LED顯示器的顯示 控制方式按驅(qū)動(dòng)方式可分成靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。對于多位 LED顯示器，通常 都是采用動(dòng)態(tài)掃描的方法進(jìn)行顯示，其硬件連接方式如下圖所示