【文章內(nèi)容簡介】 P3口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /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口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號端。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 主要特性： 與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 振蕩器特性（1）XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。（2） 芯片擦除 整個EPROM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。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89C51設(shè)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(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。 AT89S51單片機的工作周期單片機有了硬件和軟件就可以在控制器發(fā)出的控制信號作用下有條不紊地工作，控制信號必須定時發(fā)出，為了定時計算機內(nèi)部必須有一個準確的定時脈沖。這種定時脈沖是由晶體振蕩器產(chǎn)生的，并組成下面幾種工作周期，如圖36所示。這種定時脈沖是由晶體振蕩器產(chǎn)生的，并組成下面幾種工作周期。圖 36 振蕩周期、狀態(tài)周期、機器周期和指令周期振蕩周期：是指為單片機提供時鐘脈沖信號的振蕩源的周期。 即由單片機的晶體振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖的周期。狀態(tài)周期：每個狀態(tài)周期為振蕩周期的 2 倍, 是振蕩周期經(jīng)二分頻后得到的。 在一個狀態(tài)周期中有兩個時鐘脈沖，通常稱它為PP2。機器周期：一個機器周期包含 6 個狀態(tài)周期S1~S6, 也就是 12 個振蕩周期。 在一個機器周期內(nèi), CPU可以完成一個獨立的操作。 指令周期：它是指CPU完成一條操作所需的全部時間?？刂撇考菃纹瑱C的神經(jīng)中樞，以主振頻率為基準（主振周期即為振蕩周期），控制器控制CPU的時序，對指令進行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，它將各個硬件環(huán)節(jié)組織在一起。一般情況下，算術(shù)邏輯操作發(fā)生在時相P1期間，而內(nèi)部寄存器之間的傳送發(fā)生在時相P2期間，這些內(nèi)部時鐘信號無法從外部觀察，故用XTAL2引腳振蕩信號作參考。 AT89S51單片機的工作過程和工作方式單片機工作過程遵循現(xiàn)代計算機的工作原理（馮諾依曼原理），即程序存儲和程序控制。存儲程序是指人們必須事先把計算機的執(zhí)行步驟序列（即程序）及運行中所需的數(shù)據(jù), 通過一定的方式輸入并存儲在計算機的存儲器中。程序控制是指計算機能自動地逐一取出程序中的指令，加以分析并執(zhí)行規(guī)定的操作。 單片機的工作方式有：復(fù)位、程序執(zhí)行、掉電保護和低功耗、編程、校驗與加密等方式。1．復(fù)位方式通過某種方式, 使單片機內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。復(fù)位方式是單片機的初始化操作。單片機除了正常的初始化外，當程序運行出錯或由于操作錯誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時，也需要按復(fù)位鍵重啟機器。MCS—51單片機復(fù)位后, 程序計數(shù)器PC和特殊功能寄存器復(fù)位的狀態(tài)如圖37所示。 復(fù)位不影響片內(nèi)RAM存放的內(nèi)容, 而ALE在復(fù)位期間將輸出高電平。由圖37 可以看出，復(fù)位后：(1)（PC）=0000H 表示復(fù)位后程序的入口地址為0000H，即單片機復(fù)位后從0000H單元開始執(zhí)行程序；(2)（PSW）=00H， 其中RS1()=0，RS0()=0，表示復(fù)位后單片機選擇工作寄存器0組；(3)（SP）=07H 表示復(fù)位后堆棧在片內(nèi)RAM的08H單元處建立；(4) P0口～P3口鎖存器為全1狀態(tài)，說明復(fù)位后這些并行接口可以直接作輸入口，無須向端口寫1。定時器/計數(shù)器、串行口、中斷系統(tǒng)等特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)對各功能部件工作狀態(tài)的影響。 能部件工作狀態(tài)的影響。 圖 37 PC與SFR復(fù)位狀態(tài)表單片機在時鐘電路工作以后, 在RST/VPD端持續(xù)給出2個機器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)不小于2us。復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位以及“看門狗”復(fù)位三種類型。前兩種見 圖38所示。 “看門狗”電路則是一種集成有單片機的電源監(jiān)測、按鍵復(fù)位以及對程序運行進行監(jiān)控，防止程序“跑飛”而出現(xiàn)死機而設(shè)計的電路。圖38 （a）上電復(fù)位電路。 （b）上電/外部復(fù)位電路2．程序執(zhí)行方式程序執(zhí)行方式是單片機的基本工作方式。由于復(fù)位后PC=0000H，因此程序執(zhí)行總是從地址0000H開始，為此就得在0000H處開始的存儲單元安放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便跳轉(zhuǎn)到實際程序的入口去執(zhí)行。3．待機方式待機方式也稱空閑方式，是一種節(jié)電工作方式。在待機工作方式中，振蕩器保持工作，時鐘脈沖繼續(xù)輸出到中斷、串行口、定時器等功能部件，使它們繼續(xù)工作，但時鐘脈沖不再送到CPU，因而CPU停止工作。4．掉電方式掉電方式，也被稱為停機方式。在掉電方式中，振蕩器工作停止，單片機內(nèi)部所有功能部件停止工作。它同樣是一種為降低功耗而設(shè)計的節(jié)電工作方式。待機方式和掉電方式都是為了進一步降低功耗而設(shè)計的節(jié)電工作方式，它們特別適合于電源功耗要求很低的應(yīng)用場合。這類系統(tǒng)往往是直流供電或停電時依靠備用電源供電，以維持系統(tǒng)的持續(xù)工作。CHMOS型單片機的節(jié)電方式是由特殊功能寄存器PCON控制，其具體使用可參考相關(guān)書籍和手冊?？臻e和掉電模式外部引腳狀態(tài) 如下圖 39 所示： 圖 39 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài) 5. 編程和校驗方式對于內(nèi)部集成有EPROM可以進入編程或校驗方式。（1）內(nèi)部EPROM編程編程時，時鐘頻率應(yīng)定在36MHz的范圍內(nèi)，其余各有關(guān)引腳的接法和用法如下：~，P1為8位地址；~；P0口為編程數(shù)據(jù)輸入；；，其余的都以TTL的高低電平為準；EA/VPP端加+21V的編程脈沖，此電壓要求穩(wěn)定，否則會損壞EPROM在出現(xiàn)正脈沖期間，ALE/PROG端加上50ms的負脈，完成一次寫入。（2）EPROM程序校驗在程序的保險位未設(shè)置前，無論在寫入的當時或?qū)懭胍院?，均可將片上程序存貯器的內(nèi)容讀出進行檢驗，在讀出時，其他引腳與寫入EPROM的連接方式相同。~，P2口的其他引腳及保持低電平，ALE、EA和RST接高電平，檢驗的單元內(nèi)容由P0口送出。在檢驗操作時，需在P0的各位外部加上電阻10k?。（3）程序存貯器的保險位AT89S51內(nèi)部有一個保險位，亦稱保密位，一旦將該位寫入便建立了保險，就可禁止任何外部方法對片內(nèi)程序存貯器進行讀寫。將保險位寫入以建立保險位的過程與正常寫入的過程相似，而P0、~，加上編程脈沖后就可使保險位寫入。保險位一旦寫入，內(nèi)部程序存貯器便不能再被寫入和讀出校驗，而且也不能執(zhí)行外部存貯器的程序。只有將EPROM全部擦除時，保險位才能被一起擦除，也才可以再次寫入。通過以上對單片機硬件系統(tǒng)的簡單介紹，應(yīng)該已經(jīng)掌握了單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作的原理和過程，但是單片機要實現(xiàn)它的強大控制功能特性，只有硬件是不能工作的，還必須依靠它的指令才能發(fā)揮單片機的強大作用。下面介紹單片機的指令系統(tǒng)。 AT89S51的指令系統(tǒng) 指令是規(guī)定計算機進行某種操作的命令，一條指令只能完成有限的的功能，為使計算機完成一定的或復(fù)雜的功能就需要一系列指令。計算機能夠執(zhí)行的各種指令的集合稱為指令系統(tǒng)。單片機的主要功能也是有指令系統(tǒng)體現(xiàn)的。機器指令通常由兩部分組成，即操作碼和操作數(shù)（或操作數(shù)地址）。操作碼用于規(guī)定指令的操作功能，如加、減、乘、除等。操作數(shù)是指參與操作的數(shù)據(jù)，它可能是一個具體的數(shù)據(jù)，也可能是地址或符號。