【文章內(nèi)容簡介】 ，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)存儲器合二為一 的結構，即普林斯頓 (Princeton)結構。 INTEL的 MCS51系列單片機采用的是哈佛結構的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16位的 MCS96系列單片機則采用普林斯頓結構。下圖是 MCS51系列單片機的內(nèi)部結構示意圖如圖 ： 圖 內(nèi)部結構示意圖 STC89C52單片機的介紹 STC89C52是一種帶 8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器 (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。該器件采用 ATMEL高 密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容 [5]。 河南師范大學新聯(lián)學院本科畢業(yè) 設計 8 STC89C52 單片機各個功能模塊介紹 單片機功能模塊圖如 圖 所示： 圖 單片機功能模塊圖 主要特性 主要特性如下： 增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機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 ） /～ （ 3V單片機 ） 。 ? 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當于普通 8051的 0～ 80MHz，實際工作頻率可達 48MHz。 ? 用戶應用程序空間為 8K字節(jié)。 ? 片上集成 512字節(jié) RAM。 ? 通用 I/O口（ 32個），復位后為： P1/P2/P3/P4是準雙向口 /弱上拉， P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O口用時，需加上拉電阻。 ? ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可編程），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 16位定時器 /計數(shù)器。即定時器 T0、 T T2。 河南師范大學新聯(lián)學院本科畢業(yè) 設計 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） ，還可用定時器軟件實 現(xiàn)多個 UART。 ? 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級） /0～ 75℃ （商業(yè)級）。 ? PDIP封裝。 STC89C52RC 單片機的工作模式 ? 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)及便攜設備。 STC89C52 單片機主要功能 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存儲器。 使用高密度非易失性存儲器技術制造，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用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52 具有以下標準功能 :8K 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗 定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 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、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 8 位微控制器， 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。同時，該芯片還具有 PDIP、 TQFP和 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。單片機 STC89C52 芯片如圖 所示： 河南師范大學新聯(lián)學院本科畢業(yè) 設計 10 圖 單片機 STC89C52 芯片 STC89C52 主要功能 主要功能特性 ： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復擦寫 (1000 次 ） Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀 寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設置睡眠和喚醒功能 引腳功能 STC89C52RC 引腳圖如圖 所示： 河南師范大學新聯(lián)學院本科畢業(yè) 設計 11 圖 STC89C52RC引腳圖 定時 /計數(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口是一個漏極開路的 8位雙向 I/O口。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動 8個 TTL負載，對端口 P0寫入 “1”時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0口也可以提供低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)的復用總線 [6]。此時， P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在 Flash ROM編程時， P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。 P1端口 (～ ， 1～ 8引腳 )： P1口是一個帶內(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（吸收或者輸出電流方式） 4個 TTL輸入。對端口寫入 1時，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，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流 [6]。 此外， /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入 ()和定時器 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入 ()，具體參見下表在對 Flash ROM編程和程序校驗時 ， P1接收低 8河南師范大學新聯(lián)學院本科畢業(yè) 設計 12 位地址。如表 ： 表 引腳號 功能特性 T2（定時器 /計數(shù)器 2外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(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（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL輸入。對端口寫入 1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。 P2作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 在訪問外部程序存儲器和 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 “MOVX @DPTR”指令）時， P2送出高 8位地址。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 “MOVX @R1”指令）時，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），在整個訪問期間不會改變。在對 Flash ROM編程和程序校驗期間， P2也接收高位地址和一些控制信號。 P3端口 (～ ， 10～ 17引腳）： P3是一個帶內(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（吸收或輸出電流方式） 4個 TTL輸入。對端口寫入 1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 P3做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流 [7]。 在對 Flash ROM編程或程序校驗時， P3還接收一些控制信號。 P3口除作為一般 I/O口外，還有其他一些復用功能，如表 ： 表 P3口引腳復用功能 引腳號 復用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） （外部中斷 0） （外部中斷 1） T0（定時器 0的外部輸入） T1（定時器 1的外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST（ 9引腳）：復位輸入。當輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電 平時為有效，用來完成單片機的復位初始化操作?？撮T狗計時完成后， RST引腳輸出 96個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。 DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。 ALE（ 30引腳）：地址鎖存控制信號 (ALE)是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8位地址的輸出脈沖。在 Flash編程時，此引腳也用作編程輸入脈沖。 河南師范大學新聯(lián)學院本科畢業(yè) 設計 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器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE脈沖將會跳過。 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指令時有效。否則， ALE將被微弱拉高。這個 ALE使能標志位（地址位 8EH的 SFR的第 0位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN（ 29引腳）：外部程序存儲器選通信號是外部程序存儲器選通信號。當 AT89C52RC從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不被激活。 EA/VPP（ 31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H到 FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，必須接 GND。注意加密方式 1時，將內(nèi)部鎖定位 RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應該接 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)存儲器中， 80H～ FFH共 128個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個字節(jié)只有一部分被定義。還有相當一部分沒有定 義。對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，復位后這些單元數(shù)值總是 “0”。 存儲器結構 MCS51 器件有單獨的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器都可以 64K 尋址 [7]。 (1)程序存儲器 如果 EA 引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。對于 89C52，如果 EA 接 VCC，程序先從內(nèi)部存儲器（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。當一條指令訪問高于 7FH 的地址河南師范大學新聯(lián)學院本科畢業(yè) 設計 14 時，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 個中斷源：兩個外部中斷（ INT0 和 INT1），三個定時中斷定時器 0、 2 和一個串行中斷。每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。 IE 還包括一個中斷總控制位 EA，它能禁止所有中斷。 單片機最小系統(tǒng) 所謂單片機的最小系統(tǒng)是指使單片機能運行程序、正常工作的最簡單電路系統(tǒng)，是保證單片正常啟動、開始工作的必須電路，缺一不可。對于 51 系列的單片機來說，最小系統(tǒng)一般應該包括復位電路，晶振電路，和電源電路。 單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖 所示： 圖 單片機最小系統(tǒng)電路圖 復位電路 單片機的置位和復位，都是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài)，一般來說，單片機復位電路作用是把一個例如狀態(tài)機初始化到空狀態(tài)，而在單片機內(nèi)部，復位的時候單片機是把一些寄存器以及存儲設備裝入廠商預設的一個值。 單片機復位電路原理是在單片機的復位引腳 RST 上外接電 阻和電容，實現(xiàn)上電復位。當復位電路持續(xù)兩個機器周期以上時復位有效。復位電平的持續(xù)時間必須大于單片機的兩個機器周期 ， 具體數(shù)值可由