【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(bǔ)償 ) 單片機(jī) AT89S51 本設(shè)計(jì)采用 ATMEI 公司的 AT89S51 芯片作為微控制器。 AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)。 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(chǔ)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(jí)程序加密鎖 128 8字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè)可編程 I /O 口線 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 17 6 個(gè)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(biāo) 識(shí)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(jī) AT89S51 的 結(jié)構(gòu)及組成 AT89S51 是由 CPU、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM、內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 ROM、并行輸入 /輸出（ I/O）口、 串口 口、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時(shí)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(dǎo)體芯片上，即組成了單片微型計(jì)算機(jī)。結(jié)構(gòu)圖如圖 212 圖 212 AT89S51 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 單片機(jī) 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(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)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(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上 拉電阻。 在 F1ash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口： Pl 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， Pl 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫 “ l”， 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL ）。 Flash 編程和程序校驗(yàn)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(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1 ”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL ）。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令） 時(shí)， 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(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX@Ri 指令）時(shí)， 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(gè)訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。 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(jí)可驅(qū)動(dòng) （吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3 口寫入“ l ”時(shí)，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(shí)，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(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 20 表 27 RST ：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 WDT 溢出將使 該引 腳輸出高電平，設(shè)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(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ,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(chǔ)器， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1 /6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。對(duì) F1ash 存儲(chǔ)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(duì)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(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。 PSEN ：程序儲(chǔ)存允許 (PSEN ）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令 (或數(shù)據(jù) )時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒有兩次有效的 PSEN 信號(hào)。 EA /VPP ：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)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(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)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(chǔ)器中的指令。 F1ash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，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(shí)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(jī)的工作常常會(huì)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(huì)打斷程序的正常運(yùn)行，從而使單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，造成整個(gè)系統(tǒng)陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)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(yùn)行時(shí)間，當(dāng)程序出現(xiàn)跑飛時(shí)而陷入死循環(huán)時(shí)，看門狗電路就會(huì)在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位，即程序從程序存儲(chǔ)器的起始位置開始執(zhí)行，這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位，使單片機(jī)可以在無人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作。 存儲(chǔ)器 AT89C51 內(nèi)核采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)器 用于存放編制好的程 序和表格。 ROM的 0000H002AH 單元預(yù)留給上電復(fù)位后引導(dǎo)程序地址及 5 個(gè)中斷服務(wù)程序的入口地址，在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，主程序的存放從 002BH 單元開始。 在程序存儲(chǔ)器中有六個(gè)單元有特定的含義： 0000H～ 0002H：單片機(jī)復(fù)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(shí)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(shí)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(shí)常在這些入口外安放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到擁護(hù)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(shè)計(jì)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(chǔ)器。 若 EA 接 Vcc，程序首先執(zhí)行地址從 0000H0FFFH (4KB)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，再執(zhí)行地址為 1000HFFFFH（ 60KB） 的外部程序存儲(chǔ)器。 數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放運(yùn)算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)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(gè)單元組成通用寄存器 R0～ R7，任何時(shí)候都由其中一組作為當(dāng)前工作寄存器，通過 RS0， RS1的內(nèi)容來決定選擇哪一個(gè)工作寄存器。 22 片內(nèi) RAM 不夠用時(shí)，須擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。此時(shí)單片機(jī)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(hào)，再由 P0口寫入或讀出數(shù)據(jù)。寫時(shí)用 ，讀時(shí)用 做外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選通信號(hào) 。 特殊功能寄存器 SFR 在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的 80H～ FFH 的高 128B 單元中 有 21 個(gè) 特殊功能寄存器SFR， 其余單元現(xiàn)無定義，用戶不能對(duì)這些單元進(jìn)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(chǔ)單元方式被讀寫的，專用寄存器雖有名稱，但尋址時(shí)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(yùn)算的一方并存放運(yùn)算的結(jié)果。 寄存器 B：進(jìn)行乘除運(yùn)算時(shí)，寄存器 B有特定的用途，在乘時(shí)存放一個(gè)乘數(shù)以及積的最高位， A 中存放另一個(gè)乘數(shù)以及積的低位。除法時(shí)， 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(shí)，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它按先進(jìn)后出的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它是一個(gè)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(fù)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(gè)字節(jié)組成， DPH 字地址由 83H， DPL 由 82H，存放一個(gè) 16 位的二進(jìn)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(chǔ)器 的編程 并行編程 AT89s51 單片機(jī)內(nèi)部有 4k 字節(jié)的可快速編程的 Flash 存儲(chǔ)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(hào)進(jìn)行編程。AT89S51 的代碼是逐一字節(jié)進(jìn)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(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào) ， 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(hào)。 2 ．在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。