【文章內(nèi)容簡介】 低功耗、高性能微控制器，具有 8K 字節(jié)可編程可擦出只讀存儲器。使得 STC89C52 為眾多控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。它與 MCS－ 51 指令系統(tǒng)兼容。 STC89C52 是一個功能強(qiáng)大的單片機(jī)，但它只有 40 個引腳，其中 P1 是一個完整的8 位 雙向 I/O 口 ,此外，從 STC89C52 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖也可看出，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致，引腳 RST、 XTAL XTAL2 的特性和外部連接電路也完全與 51 系列單片機(jī)相應(yīng)引腳一致 .如圖 所示。 三江學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 引腳功能說明如下： ① VCC：供電電源。 ② GND：電路地。 ③ P0 口 （ ～ ）：為雙向 8 位 I／ O 端口。當(dāng)作為 I／ O 口使用時，可直接連接外部 I／ O 口設(shè)備，由于內(nèi)部沒有上拉電阻，故要接上拉電阻。它是地址總線低 8 位及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口，可以驅(qū)動 8 個 TTL 負(fù)載 。一般作為擴(kuò)展時的地址／數(shù)據(jù)總線口使用。當(dāng) P0 口作為地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用時不用接上拉電阻。 ④ P1 口（ ～ ）：為 8 位準(zhǔn)雙向 I／ O 口，它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線（作為輸入時，口鎖存器必須置 1），可以驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載。 ⑤ P2 口（ ～ ）：為 8 位準(zhǔn)雙向 I／ O 口，當(dāng)作為 I／ O 口使用時，可直接連接外部 I／ O 設(shè)備，可驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載。一般作為擴(kuò)展時地址總線的高 8 位復(fù)用口。 ⑥ P3 口（ ～ ）：為 8 位準(zhǔn)雙向 I／ O 口，可驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載，是雙功能復(fù)用口，它的另一功能如表所示。 ⑦ RST：復(fù)位輸入。 RST 一旦變成高電平，所有的 I/O 引腳就復(fù)位到“ 1” 。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時，持續(xù)給出 RST 引 腳兩個機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個機(jī)器周期需 12 個振蕩器或時鐘周期。復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平為 的低電平，以保證單片機(jī)的正常工作。 ⑧ XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入。 ⑨ XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。 此外，從 STC89C52 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖也可看出，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與 8051 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致，引腳 RST、 XTAL XTAL2 的特性和外部連接電路也完全與 51 系列單片機(jī)相應(yīng)引腳一致。 1 40 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 10 31 11 30 12 29 13 28 14 27 15 26 16 25 17 24 18 23 19 22 20 21 VCC EA/Vpp ALE/PROG PSEN RST (RXD) (TXD) (INT0) (INT1) (T0) (T1) (WR) (RD) XTAL1 XTAL2 GND 三江學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 在上電或復(fù)位過程中控制 CPU 的 復(fù)位狀態(tài)，這段時間內(nèi)讓 CPU 保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止 CPU 發(fā)出錯誤的指令，執(zhí)行錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。無論使用哪種類型的單片機(jī) ,總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞 ,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。許多用戶在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng) ,并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后 ,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象 ,這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。 單片機(jī)在啟動時都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。 51 系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2個機(jī)器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位，如圖 圖 所示。 圖 圖 ① 上電復(fù)位： STC89C52 的上電復(fù)位電路如圖所示， RST 引腳是復(fù)位信號的輸入 端，在 RST 復(fù)位輸入引腳上接一電容至 Vcc 端，下接一個電阻到地即可。只要高電平的復(fù)位信號持續(xù)兩個機(jī)器周期以上的有效時間，就可以使單片機(jī)上電復(fù)位。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，復(fù)位電路通過電容加給 RST 端一個短暫的高電平信號， RST 端電位與 Vcc 相同，此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位， RST 端的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電時， Vcc 的上升時間約為 10ms，在圖 2 的復(fù)位電路中，當(dāng) Vcc 掉電時，必然會使 RST 端電壓 迅速下降到 0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個負(fù)電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，C3 1uF 10k VCC RESET VCC RST GND VCC STC89C52 1uF 10k 三江學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 系統(tǒng)將端口置為全“ l”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器 PC 將得不到一個合適的初值，因此， CPU 可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。 ② 手動按鈕復(fù)位： 手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平（如圖所示）。一般采用的辦法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，則 Vcc 的 +5V 電平就會直接加到 RST 端。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。由 于人的動作再快也會使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的要求。 單片機(jī)最小系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 圖 PDIUSBD12 接口芯片設(shè)計(jì) USB 接口芯片簡介 用于 USB 設(shè)備開發(fā)的芯片通常有兩種：一種是帶 USB 接口的微控制器，另一種是純粹的 USB 接口芯片，需要外部微控制器（ MCU）控制。 PHILIPS 公司的 PDIUSBD12芯片屬于后者。本文對此芯片的應(yīng)用作了具體設(shè)計(jì)，以 PDIUSBD12 為接口芯片，以STC89C52 為微控制 器，完成了 USB 接口電路的設(shè)計(jì)。 PDIUSBD12 是一款性價比很高的 USB 器件，它通常用作微控制器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與微控制器進(jìn)行通信的高速通用并行接口，它還支持本地的 DMA 傳輸。這種實(shí)現(xiàn) USB 接 三江學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 口的標(biāo)準(zhǔn)組件使得設(shè)計(jì)者可以在各種不同類型微控制器中選擇出最合適的微控制器。這種靈活性減小了開發(fā)的時間，風(fēng)險(xiǎn)以及費(fèi)用，通過使用已有的結(jié)構(gòu)和減少固件上的投資，從而用最快捷的方法實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)的 USB 外設(shè) 的解決方案。 PDIUSBD12 完全符合 版的規(guī)范，它還符合大多數(shù)器件的分類規(guī)格：成像類，海量存儲器件，通信器件 ，打印設(shè)備以及人機(jī)接口設(shè)備。同樣地 PDIUSBD12 理想地適用于許多外設(shè)。 PDIUSBD12 的 技術(shù)可提供良好的 USB 連接指示。在枚舉中 LED 指示根據(jù)通信的狀況間歇閃爍。當(dāng) PDIUSBD12 成功地枚舉和配置后 LED 指示將一直點(diǎn)亮，隨后與PDIUSBD12 之間成功的傳輸（帶應(yīng)答）將關(guān)閉 LED，處于掛起狀態(tài)時， LED 將會關(guān)閉。 該特性為 USB 器件 ,集線器和 USB 通信狀態(tài)提供了用戶友好的指示。作為一個診斷工具，它對隔離故障的設(shè)備是很有用的。從系統(tǒng)測試中也可以看見該指示 LED 間歇閃爍，很好的驗(yàn)證了這 一特性。 PDIUSBD12 內(nèi)部包括模擬收發(fā)器、電壓調(diào)整器、 PLL、 Philips 串行接口引擎（ PSIE）等。 模擬收發(fā)器： 集成的收發(fā)器接口可通過終端電阻直接與 USB 電纜相連。 電壓調(diào)整器： 片內(nèi)集成了一個 的調(diào)整器用于模擬收發(fā)器的供電，該電壓還作為輸出連接到外部 ，可選擇 PDIUSBD12 提供的 帶 技術(shù)。 PLL： 片內(nèi)集成了 6M 到 48M 時鐘乘法 PLL，這樣就可使用低成本的 6M晶振， EMI 也隨之降低。 PLL 的工作不需要 外部元件。 位時鐘恢復(fù)： 位時鐘恢復(fù)電路使用 4X 過采樣規(guī)則，從進(jìn)入的 USB 數(shù)據(jù)流中恢復(fù)時鐘，它能跟蹤 USB 規(guī)定范圍內(nèi)的抖動和頻漂。 Philips 串行接口引擎（ PSIE）： Philips SIE 實(shí)現(xiàn)了全部的 USB 協(xié)議層，完全由硬件實(shí)現(xiàn)而不需要固件的參與。該模塊的功能包括：同步模式的識別，并行 /串行轉(zhuǎn)換，位填充 /解除填充， CRC 校驗(yàn) /產(chǎn)生，PID 校驗(yàn) /產(chǎn)生，地址識別和握手評估 /產(chǎn)生。 TMtSoftConnec ： 與 USB 的連接是通過 D+（用于高速 USB 器件）置為高實(shí)現(xiàn)的。 拉 電阻集成在 PDIUSBD12 片內(nèi)，默認(rèn)狀態(tài)下不與 VCC 相連。連接的建立通過外部 /系統(tǒng)微控制器發(fā)送命令來實(shí)現(xiàn)。這就允許系統(tǒng)微控制器在決定與 USB 建立連接之前完成初始化時序。 USB 總線連接可以重新初始化而不需要拔出電纜。 三江學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 PDIUSBD12 在連接可以建立之前會檢測 USB VBUS 是否可用。 VBUS 可通過 EOT_N 管腳進(jìn)行檢測。具體參閱管腳描述一節(jié)。 需要注意的是，內(nèi)部電阻的誤差 (25%)大于 USB 規(guī)格的 5% .但用于連接的 VSE 電壓規(guī)格仍然有足夠的余量。 TMtSoftConnec 是 Philips 半導(dǎo)體一項(xiàng)尚未獲批準(zhǔn)的專利技術(shù)。 TMGoodLink ： TMGoodLink 技術(shù)可提供良好的 USB 連接指示。在枚舉中 LED 指示根據(jù)通信的狀況間歇閃爍。當(dāng) PDIUSBD12 成功地枚舉和配置后 LED 指示將一直點(diǎn)亮，隨后與PDIUSBD12 之間成功的傳輸（帶應(yīng)答）將關(guān)閉 LED，處于掛起狀態(tài)時， LED 將會關(guān)閉。 該特性為 USB 器件 ,集線器和 USB 通信狀態(tài)提供了用戶友好的指示。作為一個診斷工具，它對隔離故障的設(shè)備是很有用的。該特性降低了現(xiàn)場支持和熱線的成本。 存儲器管理單元（ MMU） 和集成（ RAM）： 以 12M/s 的速率傳輸并與微控制器并口相連時， MMU 和集成 RAM 作為 USB 之間速度差異的緩沖區(qū)。這就允許微控制器以自己的速率對 USB 信息包進(jìn)行讀寫。 并行和 DMA 接口： 一個普通的并行接口定義成易于使用，快速 而且可以與主流的微控制器直接接口。對一個微控制器而言， PDIUSBD12 看起來就象一個帶 8 位數(shù)據(jù)總線和一個地址位，占用 2 個位置的存儲器件。 PDIUSBD12 支持多路復(fù)用和非復(fù)用的地址和數(shù)據(jù)總線，還支持主端點(diǎn)與本地共享 RAM 之間直接讀取 的 DMA 傳輸。支持單周期和突發(fā)模式的 DMA傳輸。 USB 接口芯片引腳配置 PDIUSBD12 芯片采用 TSSOP28 塑料極小型封裝，一共 28 個引腳，本體寬度為。 三江學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 下面對其引腳和命令字作具體說明。 表 PDIUSBD12芯片引腳說明 管腳 符號 類型 描述 1 DATA0 IO2 雙向數(shù)據(jù)位 0 2 DATA1 IO2 雙向數(shù)據(jù)位 1 3 DATA2 IO2 雙向數(shù)據(jù)位 2 4 DATA3 IO2 雙向數(shù)據(jù)位 3 5 GND P 地 6 DATA4 IO2 雙向數(shù)據(jù)位 4 7 DATA5 IO2 雙向數(shù)據(jù)位 5 8 DATA6 IO2 雙向數(shù)據(jù)位 6 9 DATA7 IO2 雙向數(shù)據(jù)位 7 10 ALE I 在多路地址 /數(shù)據(jù)總線中，下降沿關(guān)閉地址信息鎖存。將其固定為低電平用于單地址 /數(shù)據(jù)總線配置 11 CS_N I 片選（低有效） 12 SUSPEND I,OD4 器件處于掛起狀態(tài) 13 CLKOUT O2 可編程時鐘輸出 14 INT_N OD4 中斷（低有效） 三江學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 15 RD_N I 讀選通（低有效） 16 WR_N I 寫選通（低有效） 17 DMREQ O4 DMA 請求 18 DMACK_N I DMA 應(yīng)答（低有效） 19 EOT_N I DMA 傳輸結(jié)束（低有效）。 EOT_N 僅當(dāng)DMACK_N 和 RD_N 或 WR_N 一起激活才有效 20 RESET_N I 復(fù)位（低 有效且不同步）。片內(nèi)上電復(fù)位電路，該管腳可固定接 VCC 2