【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 15 第 二 章 硬件設(shè)計(jì) 2. 1 單片機(jī)部分 AT89C52 特點(diǎn)： ● 與 MCS51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 ● 8K 字節(jié)可重擦寫(xiě) FLASH 閃存 ● 1000 次擦寫(xiě)周期 ● 全靜態(tài)操作： 0Hz24MHz ● 三級(jí)加密程 序存儲(chǔ)器 ● 256X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM ● 32 個(gè)可編程 I/O 口線(xiàn) ● 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ● 8 個(gè)中斷源 ● 可編程串行 UART 通道 ● 低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述 ： AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié) FLASH 閃存， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O 口線(xiàn)，3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 AT89C52 的芯片管腳圖如圖 31 山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 16 引腳功能說(shuō)明 ： VCC—— 電源電壓 GND—— 地 P0 口 —— P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，也 即地址 /數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口 P0 寫(xiě)“ 1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在 FLASH 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 —— P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平， 此時(shí)可作輸出口。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。 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ），參見(jiàn)下表。 FLASH 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。 山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 17 和 的第二功能 引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí) /計(jì)數(shù) 2 捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制） P2 口 —— P2 是一個(gè)帶內(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(mén)電路。對(duì)端口 P2 寫(xiě)“ 1”，通過(guò)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。 在訪(fǎng)問(wèn)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(fǎng)問(wèn) 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 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 FLASH 編 程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 口 —— P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 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(mén)電路。對(duì) P3 口寫(xiě)入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INTO(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0) T1(定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 18 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是單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG—— 當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程存儲(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)。 一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸 出固定的脈沖信號(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(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。對(duì) FLASH 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(guò)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 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 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 禁止位無(wú)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) AT89C52 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，在此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN 信號(hào)。 EA/VPP—— 外部訪(fǎng)問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000HFFFFH），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)器的指令。 FLASH 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編 程電壓 Vpp。 單片機(jī)硬件資源分配 P2． 4 連接按鍵 P2． 5 連接按鍵 P2． 6 連接按鍵 P2． 7 連接按鍵 P3． 4 連接蜂鳴器 P3． 5 接繼電器 P1． 4 連接 X5045 的 SO 端 P1． 5 連接 X5045 的 /CS 端 P1． 6 連接 X5045 的 CLK 端 山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 19 P1． 7 連接 X5045 的 SI 端 2. 2 存儲(chǔ)器部分 在上一章我已選定了存儲(chǔ)器芯片 X5045，下面對(duì)其作進(jìn)一步的介紹： 特點(diǎn)： 可編程的看門(mén)狗定時(shí)器上電復(fù)位及低 VCC 檢測(cè)，即在上電和 VCC 低于檢測(cè)門(mén)限時(shí)，輸出復(fù)位信號(hào)。輸出復(fù)位高電平有效，直至 VCC=1V 復(fù)位信號(hào)仍有效 SPI 接口方式，最高可達(dá) 1MHZ 的串行時(shí)鐘頻率 512*8 位串行 EEPROM 低功耗 CMOS， 3mA 工作電流， 10uA 備用電流 電源電壓： 分塊鎖定，可保護(hù) 1/4， 1/2 或所有 EEPROM 列 防止偶然性寫(xiě)保護(hù) 高可靠性，數(shù)據(jù)可保存 100 年，每字節(jié)可擦除次數(shù)可達(dá)到 10 萬(wàn)次 可編程的復(fù)位門(mén)限。需要加高電壓（ 1518V 加在 WP 引腳）及一個(gè)專(zhuān)門(mén)的時(shí)序 8 引腳小型 DIP 封裝 圖 (如圖 32) 引腳說(shuō)明： CS(1)：片選輸入 SO(2)：串行輸出 SI(3)：串行輸出 SCK(4)：串行時(shí)鐘輸入 WP(5)：寫(xiě)保護(hù)輸入 Vss(6)： 接 地 Vcc(7)：電源電壓 山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 20 RESET(8)：復(fù)位輸出 使用說(shuō)明： 串行輸出（ SO） SO 是一個(gè)推 /拉串行數(shù)據(jù)輸出引腳，在讀周期時(shí)間內(nèi)，數(shù)據(jù)從這個(gè)引腳輸出，串行時(shí)鐘脈沖下降沿時(shí)數(shù)據(jù)輸出。 串行輸入（ SI） SI 是串行數(shù)據(jù)輸入引腳，所有的操作碼，字節(jié)，地址及數(shù)據(jù)都通過(guò)這個(gè)引腳寫(xiě)入存儲(chǔ)器，串行時(shí)鐘脈沖上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存。 串行時(shí)鐘（ SCK） 串行時(shí)鐘控制串行總線(xiàn)為數(shù)據(jù)的輸入和輸出計(jì)時(shí)， SI 引腳的操作碼，地址或數(shù)據(jù)在時(shí)鐘輸入上 升沿時(shí)被鎖存， SO 引腳的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘輸入上升沿時(shí)被改寫(xiě)。 片選（ /CS） 當(dāng) /CS 為高電平時(shí) ,X5043/45 被檢測(cè) ,SO 輸出引腳處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，除非內(nèi)部寫(xiě)操作在進(jìn)行中的時(shí)候， X5045 將處于后備電源模式。 /CS 為低電平時(shí)，可以使 X5943/45 處于工作電源模式，應(yīng)特別注意，在電源上電以后，需要在開(kāi)始任何操作以前完成 /CS 引腳上高電平到低電平的轉(zhuǎn)換。 寫(xiě)保護(hù)（ /WP） 當(dāng) /WP 為低電平時(shí)，對(duì)于 X5045 不能完成非易失性寫(xiě)操作，但是在其他方面工作正常。當(dāng) /WP 被拉成高電平時(shí)，所有的功能，包括非易 失性寫(xiě)操作都能正常工作。當(dāng) /WP 變成高電平， /CS 仍然是低電平時(shí)，將中斷對(duì) X5045 的寫(xiě)操作，如果內(nèi)部寫(xiě)周期已經(jīng)開(kāi)始， /WP 變成低電平將對(duì)寫(xiě)操作沒(méi)有影響。 復(fù)位（ RESET） X5045 的 RESET 分別工作在高電平 /低電平，對(duì)外輸出一直工作到 VCC 降至最小電壓以下，將一直工作 200ms 直到 VCC 升高大于最小電壓。如果看門(mén)狗定時(shí)時(shí)間已定， /CS 保持高電平或低電平的時(shí)間超過(guò)看門(mén)狗的定時(shí)時(shí)間， RESET 也同樣有效。當(dāng) /CS 下降沿時(shí)可使看門(mén)狗定時(shí)器復(fù)位。 工作原理 山東華宇職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 21 X5045 是設(shè)計(jì)成直接與許多微控 制器系列的同步串行外設(shè)接口（ SPI）相接的512*8EEPROM。 X5045 包括一個(gè) 8 位指令寄存器，可以通過(guò) SI 輸入來(lái)訪(fǎng)問(wèn)，數(shù)據(jù)在 SCK 上升延由時(shí)鐘同步輸入，在整個(gè)工作期間內(nèi)， /CS 必須低電平且 /WP 輸入必須是高電平。 復(fù)位電源： 給 X5045 上電將使復(fù)位電路有效，這個(gè)電路使 RESET 引腳有效， RESET 可以阻止系統(tǒng)微處理機(jī)在不充足的電壓或振蕩器穩(wěn)定之前開(kāi)始操作，當(dāng) VCC 超過(guò)裝置的 Vtrip200ms（理論值）電路將解除 RESET，允許資料處理機(jī)開(kāi)始處理代碼。 設(shè)定 Vtrip 電壓時(shí)序（ VCC=要設(shè)定的值） 低電壓控制： 在操作過(guò)程中， X5045 監(jiān)測(cè) VCC 標(biāo)準(zhǔn)并檢測(cè) RESET，如果提供的電壓低于預(yù)先設(shè)置的最小 Vtrip 值，在電源供電不足或節(jié)電狀態(tài)， RESET 會(huì)發(fā)信號(hào)阻止微處理機(jī)操作， RESET信號(hào)有效一直到電壓降至 1V。并且仍有效到 VCC 恢復(fù)并超 過(guò) Vtrip200ms。 看門(mén)狗定時(shí)： 看門(mén)狗電路通