【文章內(nèi)容簡介】 0000100100110001” =2353 RHlinear =C1 +C2 S()RH+C3 S()RH 2 =4+ 2353+ 106? 23532 = %RH(未包含溫度補償 ) 單片機 AT89S51 本設計采用 ATMEI 公司的 AT89S51 芯片作為微控制器。 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機。 主要性能參數(shù)： 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程 (ISP)Flash 閃速存儲器 1000 次擦寫周期 － 的工作電壓范圍 全靜態(tài)工作模式： 0Hz － 33MHz 三級程序加密鎖 128 8字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個可編程 I /O 口線 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 17 6 個中斷源 全雙工 串口 UART 通道 低功耗空閑和掉電模式 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng) 看門狗 (WDT） 及雙數(shù)據(jù)指針 掉電標 識和快速編程特性 靈活的在系統(tǒng)編程 (ISP 字節(jié)或頁寫模式 ) 單片機 AT89S51 的 結(jié)構(gòu)及組成 AT89S51 是由 CPU、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 RAM、內(nèi)部程序存儲器 ROM、并行輸入 /輸出（ I/O）口、 串口 口、定時 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時鐘電路等部分組成，它們均由單一總線連接并被集成在一塊半導體芯片上，即組成了單片微型計算機。結(jié)構(gòu)圖如圖 212 圖 212 AT89S51 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 單片機 AT89S51 的 引腳 AT89S51 采用 40管腳雙列直插 DIP 封裝，如圖 213。 18 圖 213 AT89S51 引腳圖 引腳功能說明 ： VCC ：電源電壓 VSS ：地 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/0 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“ l ”可作為高阻抗輸入端用。 在訪 問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上 拉電阻。 在 F1ash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口： Pl 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， Pl 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “ l”， 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL ）。 Flash 編程和程序校驗期間， Pl 接收低 8 位地址。 、 、 可用于程序固化（下載）使用 ，如 表 26。 19 表 26 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“ 1 ”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL ）。 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令） 時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@Ri 指令）時， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR ）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和其它控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 口。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動 （吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入“ l ”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL ）。 P3 口除了作為一般的 I/0 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表 27 所示： P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 20 表 27 RST ：復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 WDT 溢出將使 該引 腳輸出高電平，設置 SFR AUXR 的 DISRT0 位（地址 8EH ）可打開或關(guān)閉該功能。 DISRT0 位缺省為 RESET 輸出高電平 打開狀態(tài)。 ALE/PROG ：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時 ,ALE(地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1 /6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 F1ash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖 (PROG)。如有必要，可通過對特殊功能寄存器 (SFR)區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 M0VX 和 M0VC 指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。 PSEN ：程序儲存允許 (PSEN ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89S51 由外部程序存儲器取指令 (或數(shù)據(jù) )時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 PSEN 信號。 EA /VPP ：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H － FFFFH） ， EA 端必須保持低電平（接地） 。 需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 F1ash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程電壓 Vpp 。 XTALl ：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2 ：振蕩器反相放大器的輸出端。 內(nèi)置看門狗電路 (WDT) ： 由十單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛而陷入死循環(huán)，這樣會打斷程序的正常運行，從而使單片機控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，造成整個系統(tǒng)陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預料的后 果。 21 為了避免這種情況發(fā)生，本芯片內(nèi)置了看門狗電路。所謂看門狗技術(shù)是一種程序監(jiān)視技術(shù)，它不斷的監(jiān)視程序循環(huán)運行時間，當程序出現(xiàn)跑飛時而陷入死循環(huán)時，看門狗電路就會在它和單片機復位引腳相連的引腳上送出一個復位信號，使單片機發(fā)生復位，即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行，這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復位，使單片機可以在無人狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)工作。 存儲器 AT89C51 內(nèi)核采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結(jié)構(gòu)，均具有 64KB 外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。 程序存儲器 用于存放編制好的程 序和表格。 ROM的 0000H002AH 單元預留給上電復位后引導程序地址及 5 個中斷服務程序的入口地址，在實際應用系統(tǒng)中，主程序的存放從 002BH 單元開始。 在程序存儲器中有六個單元有特定的含義： 0000H～ 0002H：單片機復位后， PC=0000H 即從此處開始執(zhí)行指令。 0003H～ 000AH：外部中斷 0 入口地址 區(qū) 。 000BH～ 0012H：定時器 0溢出中斷入口地址 區(qū) 。 0013H～ 001AH：外部中斷 1 入口地址 區(qū) 。 001BH～ 0022H：定時器溢出中斷入口地址 區(qū) 。 0023H～ 002AH： 串口 口中斷入口 地址 區(qū) 。 使用時常在這些入口外安放一條絕對跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到擁護安排的中斷處理程序的起始地址，或從 0000H 外執(zhí)行一跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到用戶設計的初始程序入口。 如果 EA 引腳接地 ,全部程序均執(zhí)行外部存儲器。 若 EA 接 Vcc，程序首先執(zhí)行地址從 0000H0FFFH (4KB)內(nèi)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為 1000HFFFFH（ 60KB） 的外部程序存儲器。 數(shù)據(jù) 存儲器 數(shù)據(jù)存儲器用于存放運算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標志位、待測程序等功能。 片內(nèi)的 低 128B 的 RAM 地址為 00H～ 7FH，供用戶做 RAM 用，但是在這中間的前 32 單元， 00H～ 1FH 即引用地址尋址做用戶 RAM 用，常常做工作寄存器區(qū)，分做四組，每組由 8個單元組成通用寄存器 R0～ R7，任何時候都由其中一組作為當前工作寄存器，通過 RS0， RS1的內(nèi)容來決定選擇哪一個工作寄存器。 22 片內(nèi) RAM 不夠用時，須擴展片外數(shù)據(jù)存儲器。此時單片機通過 P2 口和 P0口選出 6 位地址，使用 ALE 作低 8位的鎖存信號，再由 P0口寫入或讀出數(shù)據(jù)。寫時用 ，讀時用 做外部數(shù)據(jù)存儲器的選通信號 。 特殊功能寄存器 SFR 在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的 80H～ FFH 的高 128B 單元中 有 21 個 特殊功能寄存器SFR， 其余單元現(xiàn)無定義，用戶不能對這些單元進行讀寫操作。它們 用來管理 CPU和 I/O 口以及內(nèi)部邏輯部件，在指令中專用寄存 器是以存儲單元方式被讀寫的，專用寄存器雖有名稱，但尋址時都做專用寄存器用，它們的地址是與片內(nèi) RAM的地址相連的。下面就專用寄存器作以簡單的介紹： 累加器 A：在絕大多數(shù)情況下它參與運算的一方并存放運算的結(jié)果。 寄存器 B：進行乘除運算時，寄存器 B有特定的用途，在乘時存放一個乘數(shù)以及積的最高位， A 中存放另一個乘數(shù)以及積的低位。除法時， B中存放除數(shù)及余 數(shù)，而在 A中存放被除數(shù)和商，其他情況可作為普通寄存器用。 堆棧指針 SP：在子程序調(diào)用或中斷時，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它按先進后出的原則存儲數(shù)據(jù)，它是一個八位寄存器它指出堆棧頂部在片內(nèi) RAM 中的位置，系統(tǒng)復位后， SP變成 07H，使堆棧從 00單元開始。； 數(shù)據(jù)指針 DPTR：由兩個字節(jié)組成， DPH 字地址由 83H， DPL 由 82H，存放一個 16 位的二進制數(shù)做地址用。 程序狀態(tài)字 PSW： 8位寄存器，存放程序執(zhí)行過程中的各種信息。 Flash 閃速存儲器 的編程 并行編程 AT89s51 單片機內(nèi)部有 4k 字節(jié)的可快速編程的 Flash 存儲陣列。編程方法可通過傳統(tǒng)的 EPROM 編程器使用高電壓 （ +12V）和協(xié)調(diào)的控制信號進行編程。AT89S51 的代碼是逐一字節(jié)進行編程的。 (一 ) 編程方法： 編程前，須按編程模式表 （表 27） 和圖 21 圖 215 所示設置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號 ， AT89S51 編程方法如下： 1 ．在地址線上加上要編程單元的地址信號。 2 ．在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。