【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL2：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。若采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸空。（3）控制信號(hào)引腳RST／Vpd ALE／PROG．PsENH和EA／Vpp。RST／Vpd：復(fù)位／備用電源輸入端。單片機(jī)上電后，只要在該引腳上輸入24個(gè)振蕩周期2個(gè)機(jī)器周期O寬度以上的高電平就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位；若在RST與Vcc：之間接一個(gè)10μF的電容，則可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位。RST／Vpd具有復(fù)位功能，在主電源Vcc掉電期間，該引腳可接上+5V的備用電源。當(dāng)Vcc掉到低于規(guī)定的電平，而Vpd在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí)，+5V就向片內(nèi)RAM提供備用電源，以保持片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失，復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。ALE／PROG：地址鎖存使能輸出／編程脈沖輸入端。當(dāng)CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE的輸出作為外部鎖存地址的低位字節(jié)的控制信號(hào)；當(dāng)不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端仍以1／6的時(shí)鐘振蕩頻率固定地輸出正脈沖。因此，它可用做對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)。但要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)會(huì)丟失一個(gè)脈沖。ALE端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。另外，在對(duì)8751片內(nèi)EPROM編程（固化）時(shí)，此引腳用于輸入編程脈沖（PROG）。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。CPU在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器期間，每個(gè)機(jī)器周期中，PSEN信號(hào)兩次有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN信號(hào)不再出現(xiàn)。PSEN端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。EA／VPP：外部訪問(wèn)允許／編程電源輸入，當(dāng)EA端輸入高電平時(shí)，CPU執(zhí)行程序，在低4KB地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA輸入低電平時(shí)，CPU僅訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。在對(duì)8751EPROM編程時(shí)，此引腳接+2lV的編程電壓VPP。（4）輸入／輸出（I／O）引腳PO．P1．P2和P3P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I／O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫l時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)／地址的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I／0口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。Pl口管腳寫入l后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I／O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 AT89C51的主要性能特點(diǎn)（1）與MCS51兼容（2）4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器（3）全靜態(tài)工作：0Hz24Hz（4）三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定（5）1288位內(nèi)部RAM（6）32可編程I／O線（7）兩個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器（8）5個(gè)中斷源（9）可編程串行通道（10）低功耗的閑置和掉電模式（11）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 AT89C51內(nèi)部功能介紹（一） 中央處理器中央處理器（CPU）是單片機(jī)最核心的部分，它主要有運(yùn)算器和控制器兩部分構(gòu)成。①運(yùn)算器運(yùn)算器包括算術(shù)運(yùn)算部件ALU（Arithmetic Logic nit）、累加器Acc：（Accumulator）、B寄存器TMPl和TMP程序狀態(tài)寄存器PSW（Program Status Word）。算術(shù)邏輯部件ALU：ALU由加法器和其它邏輯電路等組成。它的功能是完成各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算，其典型操作包括對(duì)8位數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)加、減、乘、除及邏輯與、或、異或、取反等運(yùn)算，以及循環(huán)移位、位操作等。累加器Acc：簡(jiǎn)稱累加器A，它是一個(gè)8位寄存器，通過(guò)暫存器與ALU相連，在CPU中累加器A是工作最頻繁的寄存器。在算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算時(shí)，通常用累加器A存放一個(gè)參加操作的數(shù)，作為ALU的一個(gè)輸入，而ALU的運(yùn)算結(jié)果又存入累加器A中。寄存器B： 寄存器B一般用于乘、除法指令，它與累加器A配合使用。運(yùn)算前，寄存器B中存放乘數(shù)或除數(shù)；運(yùn)算后，B中保存了乘積的高位字節(jié)或商的余數(shù)部分。此外，寄存器B可作為存放中間結(jié)果的暫存器使用。程序狀態(tài)字寄存器PSW：PSW是一個(gè)8位寄存器，用于寄存當(dāng)前指令執(zhí)行的某些狀態(tài)，反映指令執(zhí)行結(jié)果的一些特征，比如，進(jìn)位和溢出等。不同的特征用相應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志位表示按功能分，PSW的標(biāo)志可以分為兩類：一類是狀態(tài)標(biāo)志，它表示當(dāng)前指令執(zhí)行后，運(yùn)算結(jié)果的一些特征，這類標(biāo)志為后面的操作提供判斷的依據(jù)。另一類是用戶設(shè)定的標(biāo)志位，來(lái)選擇CPU當(dāng)前使用的工作寄存器組，或用戶在程序設(shè)計(jì)中作為某種特定的標(biāo)志位。四個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位定義： C：進(jìn)位標(biāo)志位，有時(shí)表示為CY。在進(jìn)行加法（或減法）運(yùn)算時(shí)，如果操作結(jié)果的最高位C7有進(jìn)位（或借位），CY置1；否則，CY置0。在進(jìn)行位操作時(shí)，CY作為累加器C，也稱布爾累加器。此外，循環(huán)移位指令和比較轉(zhuǎn)移指令也會(huì)影響CY標(biāo)志。AC：半進(jìn)位標(biāo)志位。在進(jìn)行加法（或減法）運(yùn)算時(shí)，如果低半字節(jié)向高半字節(jié)有進(jìn)位（或借位），則AC標(biāo)志置l；否則AC標(biāo)志置0。AC標(biāo)志用于校正BCD碼加法或減法運(yùn)算的結(jié)果，作為（BCD）碼運(yùn)算調(diào)整指令DA判斷的依據(jù)之一。 P：奇偶標(biāo)志位。該標(biāo)志位始終跟蹤累加器A內(nèi)容的奇偶性，如果結(jié)果中A內(nèi)有奇數(shù)個(gè)1，則標(biāo)志P置1；否則置0。 OV：溢出標(biāo)志位。帶有符號(hào)算術(shù)運(yùn)算時(shí)，結(jié)果發(fā)生溢出，則OV標(biāo)志置1：否則置0。②控制器控制器是單片機(jī)的指揮部件，它是CPU的大腦中樞。它包括程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令寄存器、堆棧指針、數(shù)據(jù)指針、指令譯碼器、時(shí)鐘發(fā)生器和定時(shí)控制邏輯等。控制器的功能是接受來(lái)自存儲(chǔ)器的指令，進(jìn)行譯碼，并通過(guò)定時(shí)和控制電路，在規(guī)定時(shí)刻發(fā)出指令操作所需的各種控制指令和CPU外部所需的各種控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操作。(2) 時(shí)鐘及復(fù)位單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運(yùn)行。（1）時(shí)鐘電路89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振）或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘情號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。外部振蕩方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適宜用來(lái)使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。外部振蕩方式的外部電路如圖23所示。圖 23 89C51時(shí)鐘振蕩電路由上左圖可見，外部振蕩信號(hào)由XTAL1引入，XTAL2接地。為了提高輸入電路的驅(qū)動(dòng)能力，通常使外部信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)帶有上拉電阻的TTL反相門后接入XTAL1。（2）電路當(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)位電路如下圖24中（a）圖所示。圖中電容C1和電阻R1對(duì)電源+5V來(lái)說(shuō)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，如下圖（a）中右圖所示。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（b）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（a）中：C1＝1030μF，R1＝1kΩ圖（b）中：C1＝1μF，Rl＝lkΩ，R2＝10kΩ（a）復(fù)位電路 （b）上電或開關(guān)復(fù)位電路圖 24 單片機(jī)的復(fù)位電路（3）單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器PC＝0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi)RAM為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值，見下表25。值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，對(duì)于了解單片機(jī)的初態(tài)，減少應(yīng)用程序中的初始化部分是十分必要的。表25 特殊功能寄存器表特殊功能寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài)ABPSWSPDPLDPHP0~P3IPIE00H00H00H00H00H00HFFH***00000B0**00000BTMODTCONTH0TL0TH1TL1SBUFSCONPCON00H00H00H00H00H00H不定00H0*******B（三）中斷89C51有一個(gè)五源兩級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，其中2個(gè)外部中斷，2個(gè)定時(shí)器中斷和一個(gè)串行口中斷，這五個(gè)中斷請(qǐng)求鎖存信號(hào)分別鎖存在TCON和SCON中。在我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中共用到4個(gè)中斷：兩個(gè)外部中斷分別用于電壓低和掉電信號(hào)的輸入，定時(shí)器T0溢出中斷和串行口中斷。單片機(jī)復(fù)位以后，IE、IP均被清“0”。根據(jù)需要可以置位或清零IE相應(yīng)位以允許或禁止各中斷源的中斷請(qǐng)求，置位或清零IP相應(yīng)位可把相應(yīng)的中斷源置為低優(yōu)先級(jí)或高優(yōu)先級(jí)。在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)單片機(jī)對(duì)所有中斷源進(jìn)行順序檢測(cè)，并在任一周期的S6期間找到所有有效的中斷請(qǐng)求并對(duì)其優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排隊(duì)。只要能滿足下列條件之一：①無(wú)同級(jí)或高級(jí)中斷請(qǐng)求正在服務(wù)；②現(xiàn)行的機(jī)器周期是指令的最后一個(gè)機(jī)器廚期；③若現(xiàn)行的指令是RETI或是訪問(wèn)IE、IP的指令時(shí)，則需要執(zhí)行完該指令的下一條指令才能響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求；單片機(jī)便在緊接著的下一個(gè)機(jī)器周期S1的期間響應(yīng)中斷，否則將丟棄中斷查詢的結(jié)果。單片機(jī)響應(yīng)中斷后，只保護(hù)斷點(diǎn)而不保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)（如PSW，DPTR，ACC的內(nèi)容等），因而CPU現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)必須由用戶的中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)；而且不能清除串行口的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位TI和RI（TI和RI必須由軟件清零），也無(wú)法清除外輸入申請(qǐng)信號(hào)INT0和INT1，所有這些都要在編制程序時(shí)予以考慮。（四）EPROM單片機(jī)內(nèi)的程序存儲(chǔ)器通常是只讀存儲(chǔ)器。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)都是專用控制器，一旦研制成功，其監(jiān)視程序也就定型，因此可用ROM作程序存儲(chǔ)器。ROM中的內(nèi)容不會(huì)丟失，從而提高了可靠性。AT89C51的EPROM允許在線對(duì)程序存儲(chǔ)器重新編程，也可用常規(guī)的非易揮發(fā)存儲(chǔ)芯片編程器編程，壽命為1000次周期，數(shù)據(jù)保存期可達(dá)10年。89C5l的I／O口P0，P1，P2和P3處具有與80C5l相同的一些性質(zhì)和用途外，在EPEROM編程時(shí)，P0口還可接受代碼字節(jié)，并在程序校驗(yàn)輸出代碼字節(jié)，但在程序校驗(yàn)說(shuō)，需要外接上拉負(fù)載電阻。在EPEROM編程和程序校驗(yàn)期間，P1口接受低地址字節(jié)，P2口接受高位地址位和一些控制信號(hào)。P3口也接受一些EPEROM編程和校驗(yàn)用的控制信號(hào)。此時(shí)，ALE／（／PROG）弓l腳是編程脈沖輸入／PROG端。在EPEROM編程期間，如果選擇12V編程電壓，即將12V編程電壓（VPF，）加在EA／（／VPP）引腳上。該芯片內(nèi)有三個(gè)加密位，其狀態(tài)位編程（P）或不可編程（U）。如果加密位LB1倍編程，則／EA腳的電平在復(fù)位時(shí)被采樣并鎖存。若器件在加電時(shí)不進(jìn)行復(fù)位，那么該所存儲(chǔ)器初始化為一隨機(jī)值，并在復(fù)位有效前始終保持該值。為使器件工作正常，／EA的鎖存值必須與引腳的當(dāng)前邏輯電平一致。89C5l的三個(gè)加密位可以不被編程（U）或被編程（P），以獲得表格所示的特性。89C51出廠時(shí)，片內(nèi)FPEROM代碼存儲(chǔ)陣列通常為擦除狀態(tài)（即內(nèi)容為FFH）并準(zhǔn)備接受編程。編程接口引腳可接12V的高電壓，也可接Vcc低電壓編程開放信號(hào)。低電壓編程模式為用戶進(jìn)行在線編程提供了方便。高電壓編程模式與一般EPROM編程器兼容。此時(shí)，89C51代碼陣列存儲(chǔ)陣列進(jìn)行電擦除，這中電擦除可在用戶用系統(tǒng)中進(jìn)行。生產(chǎn)廠家也可提供己在存儲(chǔ)陣列中編好用戶程序的產(chǎn)品。通過(guò)適當(dāng)組合控制信號(hào)，可對(duì)FPEROM進(jìn)行在線編程前，應(yīng)對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)陣列進(jìn)行擦除。寫操作周期是自定時(shí)的，一經(jīng)初始化就將自動(dòng)按時(shí)完成，在對(duì)89C51編程前，應(yīng)根據(jù)FPEROM編程模式標(biāo)出產(chǎn)生的地址、數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。要對(duì)89C51編程，必須按照以下操作順序：①在地址線上輸入所需存儲(chǔ)單元地址。②在數(shù)據(jù)線輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié)。③激活正確的控制信號(hào)組合。④采用高電壓編程模式時(shí)，應(yīng)將（／EA）／VPP接12V。同時(shí)產(chǎn)生一次ALE／（／PROG）脈沖，對(duì)FPEROM陣列中的一個(gè)字節(jié)后的加密位進(jìn)行編程。寫字節(jié)周期是自定時(shí)的。改變陣列地址和數(shù)據(jù)重復(fù)步驟①～④，直到編程結(jié)束。（五）RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM可分為工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、堆棧和數(shù)據(jù)緩沖四個(gè)區(qū)。RAM的0～1FH為四組工作寄存器區(qū)，每個(gè)區(qū)有8個(gè)工作寄存