【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一 的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 INTEL的 MCS51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16位的 MCS96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。下圖是 MCS51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖 ： 圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 STC89C52單片機(jī)的介紹 STC89C52是一種帶 8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器 (FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能 COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL高 密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容 [5]。 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 8 STC89C52 單片機(jī)各個(gè)功能模塊介紹 單片機(jī)功能模塊圖如 圖 所示： 圖 單片機(jī)功能模塊圖 主要特性 主要特性如下： 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 ? 工作電壓： ～ （ 5V單片機(jī) ） /～ （ 3V單片機(jī) ） 。 ? 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051的 0～ 80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz。 ? 用戶應(yīng)用程序空間為 8K字節(jié)。 ? 片上集成 512字節(jié) RAM。 ? 通用 I/O口（ 32個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。 ? ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口 (RxD/,TxD/)直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一篇。 ? 具有 EEPROM功能。 ? 共 3個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、 T T2。 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 9 ? 外部中斷 4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路 ,Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。 ? 通用異步串行口 （ UART） ，還可用定時(shí)器軟件實(shí) 現(xiàn)多個(gè) UART。 ? 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級(jí)） /0～ 75℃ （商業(yè)級(jí)）。 ? PDIP封裝。 STC89C52RC 單片機(jī)的工作模式 ? 掉電模式：典型功耗 ,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行源程序。 ? 空閑模式：典型功耗 2mA。 ? 正常工作模式：典型功耗 4mA～ 7mA。 ? 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備。 STC89C52 單片機(jī)主要功能 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。 使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在線系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能 :8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗 定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 另外， STC89C52 可降至 0Hz靜 態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 8 位微控制器， 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。同時(shí)，該芯片還具有 PDIP、 TQFP和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。單片機(jī) STC89C52 芯片如圖 所示： 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 10 圖 單片機(jī) STC89C52 芯片 STC89C52 主要功能 主要功能特性 ： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次 ） Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀 寫中斷口線 3 級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 引腳功能 STC89C52RC 引腳圖如圖 所示： 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 11 圖 STC89C52RC引腳圖 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2控制寄存器各位功能說明 STC89C52RC引腳功能說明： VCC（ 40引腳 ） ：電源電壓 VSS (20引腳）：接地 P0端口 (～ ， 39～ 32引腳）： P0口是一個(gè)漏極開路的 8位雙向 I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL負(fù)載，對(duì)端口 P0寫入 “1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也可以提供低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線 [6]。此時(shí)， P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在 Flash ROM編程時(shí)， P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1端口 (～ ， 1～ 8引腳 )： P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。 P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式） 4個(gè) TTL輸入。對(duì)端口寫入 1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉 到高電位，這是可用作輸入口。 P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流 [6]。 此外， /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入 ()和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入 ()，具體參見下表在對(duì) Flash ROM編程和程序校驗(yàn)時(shí) ， P1接收低 8河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 12 位地址。如表 ： 表 引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù) 器 2捕獲 /重裝觸發(fā)和方向控制） P2端口 (～ ， 21～ 28引腳）： P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL輸入。對(duì)端口寫入 1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。 P2作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 在訪問外部程序存儲(chǔ)器和 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 “MOVX @DPTR”指令）時(shí)， P2送出高 8位地址。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 “MOVX @R1”指令）時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器 (SFR)區(qū)中的 P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。在對(duì) Flash ROM編程和程序校驗(yàn)期間， P2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3端口 (～ ， 10～ 17引腳）： P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口。 P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4個(gè) TTL輸入。對(duì)端口寫入 1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。 P3做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流 [7]。 在對(duì) Flash ROM編程或程序校驗(yàn)時(shí)， P3還接收一些控制信號(hào)。 P3口除作為一般 I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能，如表 ： 表 P3口引腳復(fù)用功能 引腳號(hào) 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） （外部中斷 0） （外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0的外部輸入） T1（定時(shí)器 1的外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST（ 9引腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電 平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。看門狗計(jì)時(shí)完成后， RST引腳輸出 96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE（ 30引腳）：地址鎖存控制信號(hào) (ALE)是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8位地址的輸出脈沖。在 Flash編程時(shí)，此引腳也用作編程輸入脈沖。 河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 13 在一般情況下， ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE脈沖將會(huì)跳過。 如果需 要，通過將地址位 8EH的 SFR的第 0位置 “1”， ALE操作將無效。這一位置 “1”， ALE僅在執(zhí)行 MOVX或 MOV指令時(shí)有效。否則， ALE將被微弱拉高。這個(gè) ALE使能標(biāo)志位（地址位 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN（ 29引腳）：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) AT89C52RC從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不被激活。 EA/VPP（ 31引腳）：訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從 0000H到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，必須接 GND。注意加密方式 1時(shí)，將內(nèi)部鎖定位 RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接 VCC。在 Flash編程期間，也接收 12伏 VPP電壓。 XTAL1（ 19引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2（ 18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。 特殊功能寄存器 在 STC89C52RC片內(nèi)存儲(chǔ)器中， 80H～ FFH共 128個(gè)單元位特殊功能寄存器 （ SFR） ，SFR的地址空間。 并非所有的地址都被定義，從 80H～ FFH共 128個(gè)字節(jié)只有一部分被定義。還有相當(dāng)一部分沒有定 義。對(duì)沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。 不應(yīng)將 “1”寫入未定義的單元，由于這些單元在將來的產(chǎn)品中可能賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是 “0”。 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) MCS51 器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以 64K 尋址 [7]。 (1)程序存儲(chǔ)器 如果 EA 引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開始。對(duì)于 89C52，如果 EA 接 VCC，程序先從內(nèi)部存儲(chǔ)器（地址為 0000H—1FFFFH）開始，接著從外部尋址， 尋址范圍為：20xxH—FFFFH。 (2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 STC89C52 有 256 字節(jié) RAM。高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。也就是說高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。當(dāng)一條指令訪問高于 7FH 的地址河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 14 時(shí)，尋址方式?jīng)Q定 CPU 訪問高字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（ SFR)[8]。 (3)中斷 STC89C52 有 6 個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷（ INT0 和 INT1），三個(gè)定時(shí)中斷定時(shí)器 0、 2 和一個(gè)串行中斷。每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。 IE 還包括一個(gè)中斷總控制位 EA，它能禁止所有中斷。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 所謂單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指使單片機(jī)能運(yùn)行程序、正常工作的最簡(jiǎn)單電路系統(tǒng)，是保證單片正常啟動(dòng)、開始工作的必須電路，缺一不可。對(duì)于 51 系列的單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括復(fù)位電路，晶振電路，和電源電路。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖 所示： 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 復(fù)位電路 單片機(jī)的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個(gè)確定的狀態(tài)，一般來說，單片機(jī)復(fù)位電路作用是把一個(gè)例如狀態(tài)機(jī)初始化到空狀態(tài)，而在單片機(jī)內(nèi)部，復(fù)位的時(shí)候單片機(jī)是把一些寄存器以及存儲(chǔ)設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個(gè)值。 單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 上外接電 阻和電容，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電路持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時(shí)間必須大于單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周期 ， 具體數(shù)值可由