【文章內容簡介】 0、 20）：這當然是必不可少的了。單片機使用的是 5V 電源，其中 40 引腳接正極（ VCC）， 20引腳接負極（ VSS）或地（ GND）。 振蒎電路（ 1 19）：單片機是一種時序電路，必須提供脈沖信號才能正常工作，在單片機內部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接 1 19 腳。只要買來晶振，電容，連上就可以了，按圖接即可。 這兩個腳的定義是： 時鐘電路引腳（ XTAL2） 18 腳：該腳接外部晶體和微調電容的一段，在 8051內部，它是振蕩電路反相反大器的輸出端。振蕩電路的頻率就是固有頻率。若采用外部時鐘電路，該引腳輸入外部脈 沖。 時鐘電路引腳（ XTAL1） 19腳：該腳接外部晶體和微調電容的另一端。在片內，它是反相放大器的輸入端。在采 用外部時鐘 時 ，該腳必須接地。 復位引腳（ RESET） （ 9 腳 ） ：它是復位信號輸入端，高電平有效，當此腳保持兩個機器周期，即 24 個時鐘振蕩周期為高電平時，即可完成復位操作。 它 還具有第二功能。即當主電源 VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時，將 5V電源自動接入 RST 端。為 單片機提供備用電源。以保證信息不丟失，電源恢復后，能夠正常工作 。 EA/VPP 引腳（ 31腳）：訪問程序存儲器控制信號端（又：外部存儲器地址允許輸入端 ）。 （ 1） 當 EA 引腳接高電 平 CPU 訪問片內 EPROM（ CPU 讀取內部程序存儲器 ROM〉），并執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。但在程序計數器 PC的值超過 0FFFH（ 8051） 1FFFH（ 8052）時，將自動基于 51單片機智能路燈控制器的設計與實現 10 轉向片外程序存儲器內的程序。 （ 2） 當 EA 腳接低電平時， CPU 只訪問外部 EPROM，并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令。而不管是否有片內程序存儲器。 （ 3） 此腳還具有第二功能 VPP：是對 8051 片內固化編程時，作為施加較高編程電壓輸入端。即： 8751 燒寫內部 EPROM 時，利用此腳輸入 21V 的燒寫電壓。 PSEN（ 29腳）：程序存儲器允許輸入端（也叫：外部程序存儲器讀選通信號端）：在讀外部 ROM時 PSEN 低電平有效，以實現外部 ROM單元的讀操作 （ 4） 內部 ROM 讀取時， PSEN 不動作； （ 5） 外部 ROM 讀取時，在每個機器周期會動作兩次； （ 6） 外部 RAM 讀取時，兩個 PSEN 脈沖被跳過不會輸出； （ 7） 外接 ROM 時，與 ROM 的 OE 腳相接。 要檢查一個 8051 小系統上電后能否正確到 EPROM 中讀取指令，可用示波器看PSEN 端有無脈沖，如有，說明基本工作正常。 ALE（ 30腳）：地址鎖存控制信號端。 8051 正常工作時， ALE腳不斷向外輸出正脈沖信號，頻率為振蕩器頻率 fosc 的 六分之一， CPU 訪問外部數據存儲器時， ALE作為鎖存 8 位地址的控制信號。平時不訪問外部存儲器時， ALE 也以六分之一的振蕩頻率固定輸出正脈沖。因而， ALE 信號可以作為對外輸出時鐘或定時信號。 另外還有四個 8 位并行通訊端口： P0 口： 8位雙向 I/O 端口（ 3932 引腳 ）， 即： 。 P1口： 8位雙向 I/O 端口（ 18 引腳） ， 。 P2口： 8位雙向 I/O 端口（ 2128 引腳） ， 。 P3口： 8位雙向 I/O 端口（ 1017 引腳） ， 。 P0 口有三個功能：外部擴展存儲器當做數據總線 ； 外部擴展存儲器 當作地址總線 擴 展時，可做一般的 I/O 使用，但內部無上拉電阻，作為輸入或輸 出 時應在外部接上拉電阻。 P1 口只做 I/O口使用：其內部有上拉電阻。 P2 口有兩個功能：擴展外部存儲器時，當作地址總線使用 ； 做一般 I/O 口使用，其內部有上拉電阻 。 P3 口有兩個功能： 第二章 硬件電路部分分析 11 除了作為 I/O 使用外（其內部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設置，具體功能請參考我們后面的引腳說明。 有內部 EPROM 的單片機芯片（例如 8751），為 寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳的形式提供的， 即：編程脈沖： 30 腳（ ALE/PROG）編程電壓（ 25V）： 31 腳（ EA/Vpp） 單片機的系統資源列舉如下： (1) CPU（即控制器） (2) 運算器 (3) 片內數據存儲器（ RAM）：用以存放可以讀寫的數據。如運算結果、 最終結果 ， 何欲顯示的數據。 (4) 片內程序存儲器（ ROM）：用以存放原始程序、數據何表格。 (5) 四個 8位并行輸入輸出接口： P0P3 (6) 兩個定時計數器：每個計數器都可以設置 成計數方式，用以對外部事件進行計數。也可以設置成定時方式，并可以根據定時或計數結果實現計算機控制。 (7) 五個中斷源的中斷控制系統。 (8) 一個全雙工 UART 的串行 I/O 口，可以實現單片機與單片機或 其他微機系統串行通訊。 (9) 片內振蕩器和時鐘產生電路。 （ 10） 片內系統總線：包括數據總線、低 8 位地址總線、高 8 位地址總線和控制總線。 下面分別詳細講述： 一、運算器： 運算器的組成：算數邏輯單元 ALU、累加器、寄存器。 算數邏輯單元 ALU 的作用：把傳送到處理器的數據進行算數或邏輯運算， 他具有兩個輸入來源，一來自累加器，二來自數據寄存器。 ALU 執(zhí)行不同的運算操作是由不同控制線上的信息所決定的。通常 ALU 接收來自累加器或寄存器的 2 組 8 位二進制數。因為要對要對這兩個輸入的數據進行操作（如，數據進行算數或邏輯運算），所以將這兩個輸入的數據均稱為操作數。 ALU 可以對這兩個操作數進行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結果存入累加器。例如： 12 和 31 相加，在相加之前，操作數 12 放在一個暫存器（累加器或寄存器）基于 51單片機智能路燈控制器的設計與實現 12 中，操作數 31 放在另一個暫存器（累加器或寄存器）中。執(zhí)行兩數相加運算的控制線發(fā)出加操作信 號， ALU 即把兩個數相加，并把結果 43 放入累加器，取代累加器中前面存放的數。（ 12 或 31）。 二、控制器： 它由程序計數器 PC、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器、操作控制器組成。 1． 時序產生器：控制器是發(fā)布命令的決策機構，即協調和指揮整個計算機系統操作?？刂破麟娐窂碗s?？刂破鲀炔扛鞑糠忠獏f調工作，必須有一個同步信號，這個同步信號就是時鐘，時鐘是由晶體振蕩電路產生的周期固定的方波序列。 2． 操作控制器的主要功能： （ 1） 從內存中取出一條指令，并指出下一條指令在內存中的位置。 （ 2）對指令進行譯碼或測試 ，并產生相應的操作控制信號，以便啟動規(guī)定的動作。比如一次內存讀寫操作、一個邏輯運算或輸入輸出。指揮并控制 CPU，內存和輸入設備之間的數據流動的方向。 相對控制器而言，運算器接收控制器的命令而進行操作，即，運算器所進行的所有操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的。 （ 3） 指令寄存器：用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令，當執(zhí)行一條指令時，先把它從內存中取出，然后再傳送到指令寄存器。 （ 4） 指令譯碼器：指令分為操作碼和操作數字段，由二進制數字組成，為執(zhí)行任何給定的指令，必須對操作碼進行譯碼，以便確定所要求的操作。 指令譯碼器就是負責這項工作的，指令寄存器中操作碼的輸出，就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經譯碼后，即可向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號。 （ 5） 程序計數器 PC:為了保證程序能夠連續(xù)的執(zhí)行下去， CPU 必須具有某些手段來確定一條 指令的地址。程序計數器 PC 正是起到這個作用。所以通常又稱其為指令地址計數器。在程序開始執(zhí)行之前，必須將其起始地址，即程序的第一條指令所在的內存中的單元地址送人 PC，當執(zhí)行指令時， CPU 將自動修改 PC 中的內容，使之總是保存將要執(zhí)行的下一條指令的地址。由于大多數指令都是按順序執(zhí)行得，所以 ，修改的過程只是簡單的加一操作。 和 MCS51 系列單片機一樣， AT89系列也是 51 家族的成員，它們都是基于 8051 內核而發(fā)展起來的。 8051 單片機包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數據存儲器 (RAM)、定時 / 第二章 硬件電路部分分析 13 計數器、并行接口、串行接口和中斷系統等幾大單元及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線，現在我們分別加以說明： 中央處理器 中央處理器 (CPU)是整個單片機的核心部件，是 8位數據寬度的處理器，能處理 8 位二進制數據或代碼， CPU負責控制、指揮和調度整個單元系統協調的工作，完成運算和控制輸入輸出功 能等操作。 數據存儲器 (RAM) 8051 內部有 128個 8位用戶數據存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數據，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數據，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數據，運算的中間結果或用戶定義的字型表。 圖 8051 內部結構示意圖 程序存儲器 (ROM) 8051 共有 4096 個 8位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數據或表格。 定時 /計數器 (ROM) 8051 有兩個 16 位的可編程定時 /計數器，以實現定 時或計數產生中斷用于控制程序轉向。 并行輸入輸出 (I/O)口 8051 共有 4組 8位 I/O 口 (P0、 P P2或 P3)，用于對外部數據的傳輸。 全雙工串行口 8051 內置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數據傳送，該串基于 51單片機智能路燈控制器的設計與實現 14 行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。 中斷系統 8051 具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時 /計數器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 時鐘電路 8051 內置最高頻率達 12MHz 的時鐘 電路，用于產生整個單片機運行的脈沖時序，但 8051 單片機需外置振蕩電容。 單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數據存儲器分開的形式，即哈佛 (Harvard)結構，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數據存儲器合二為一的結構，即普林斯頓 (Princeton)結構。 INTEL 的 8051 系列單片機采用的是哈佛結構的形式，而后續(xù)產品 16 位的 MCS96 系列單片機則采用普林斯頓結構。 8051 的引腳說明 8051 系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP結構，右圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用。現在我們對這些引腳的功能加以說明： 8051 的引腳說明： 8051 系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP結構，右圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4 組 8 位共 32個 I/O 口，中斷口線與 P3 口線復用?，F在我們對這些引腳的功能加以說明： 第二章 硬件電路部分分析 15 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 /