【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 芯片 ,而是把一個(gè) 單片機(jī)系統(tǒng)連接到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了 I/O 設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線， 還有和硬盤作用相同的 存儲(chǔ)器 件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過 10 元即可用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、 VCD 等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。 它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離 線式計(jì)算機(jī)的（比如家用 PC）的主要區(qū)別。 單片機(jī)是靠 程序 運(yùn)行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用 美國(guó) 50 年代開發(fā)的 74 系列，或者 60 年代的 CD4000 系列這些純硬件來(lái)搞定的話， 電路 一定是一塊大 PCB板！但是如果要是用美國(guó) 70 年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性 ！ 由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的 軟件 還是最低級(jí) 匯編 語(yǔ)言，它是除了 二進(jìn)制 機(jī)器碼以上最低級(jí)的語(yǔ)言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語(yǔ)言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡(jiǎn)單，就是單片機(jī)沒有家用計(jì)算機(jī)那樣的 CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備 。一個(gè)可視化 高級(jí)語(yǔ)言 編寫的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十 K 的尺寸！對(duì)于家用 PC 的硬盤來(lái)講沒什么，可是對(duì)于單片機(jī)來(lái)講是不能接受的。 單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的 操作系 統(tǒng) 和應(yīng)用軟件拿到家用 PC 上來(lái)運(yùn)行，家用 PC 的也是承受不了的?？梢哉f(shuō)，二十世紀(jì)跨越了三個(gè) “ 電 ” 的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指 個(gè)人計(jì)算機(jī) ，簡(jiǎn)稱 PC 機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的 最小系統(tǒng) 只用了一片 集成電路 ，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積基于單片機(jī)的搖搖棒設(shè)計(jì) 4 小，通常都藏在被控機(jī)械的 “ 肚子 ” 里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如 智能儀表 、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “ 智能型 ” ，如智能 型洗衣機(jī) 等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā) 者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它 可編程邏輯器件 上。 單片機(jī)的工作過程 單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來(lái)，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問題編成 一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件 —— 存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱為存儲(chǔ)單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中 的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個(gè)部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器 PC（包含在 CPU 中），在開始執(zhí)行程序時(shí)，給 PC 賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令， PC 在 其 中的內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)增加，增加量由本條指令長(zhǎng)度決定，可能是 2 或 3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。 基于單片機(jī)的搖搖棒設(shè)計(jì) 5 2 AT89S52 單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89S52 為 ATMEL 所生產(chǎn)的一種低功耗 、 高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flsah 存儲(chǔ)器 。 AT89S52 主要功能 (1)、 擁有靈巧的 8 位 CPU 和 在系統(tǒng)可編程 Flash (2)、 晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） (3)、 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 （ ROM） 為 8KB (4)、 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ RAM） 為 256 字節(jié) (5)、 32 個(gè)可編程 I/O 口線 (6)、 8 個(gè)中 斷向量源 (7)、 三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 (8)、 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 (9)、 全雙工 UART 串行通道 AT89S52 各引腳功能 VCC： AT89S52 電源正端輸入 ， 接 +5V。 基于單片機(jī)的搖搖棒設(shè)計(jì) 6 VSS： 電源地端 。 XTAL1： 單芯片系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端 。 XTAL2： 系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。 RESET： AT89S52 的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間 ， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。 EA/Vpp： EA為英文 External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說(shuō)當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來(lái)執(zhí)行程序。因此在8031 及 8032 中 ， EA 引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM 時(shí)，可 以利用此引腳來(lái)輸入 21V 的燒錄高壓 （ Vpp） 。 ALE/PROG： ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫 ， 表示地址鎖存器啟用信號(hào)。 AT89S52 可以利用這支引腳來(lái)觸發(fā)外部的 8 位 鎖存器（如 74LS373），將端口 0 的地址總線 （ A0～ A7） 鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)?AT89S52 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí) ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6， 因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄 8751 程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來(lái)使用。 PSEN： 此 為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng) 8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí) （ EA=0）， 會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM 的 OE 腳。AT89S52 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分別啟用存在外部的 RAM 與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程基于單片機(jī)的搖搖棒設(shè)計(jì) 7 序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用 64K 的定址范圍。 PORT0（ ～ ）： 端口 0 是一個(gè) 8 位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個(gè)位， 表示位0， 表示位 1， 依此類推。其他三個(gè) I/O 端口（ P P P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0在當(dāng)做 I/O 用時(shí)可以推動(dòng) 8 個(gè) LS 的 TTL 負(fù)載。如果當(dāng) EA 引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）， P0 就以多工方式提供地址總線（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0～D7）。設(shè)計(jì)者必須外加一鎖存器將端口 0 送出的地址栓鎖住成為 A0～ A7，再配合端口 2 所送出的 A8～ A15 合成一完整的 16 位地址總線，而定址到 64K 的外部存儲(chǔ)器空間。 PORT2（ ～ ）： 端口 2 是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4 個(gè) LS 的 TTL 負(fù)載，若將端口 2 的 輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。 P2 除了當(dāng)做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S52 擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個(gè)時(shí)候 P2 便不能當(dāng)做 I/O 來(lái)使用了。 PORT1（ ～ ） ： 端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4 個(gè) LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當(dāng)做定時(shí)器 2的外部脈沖輸入腳，而 可以有 T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。 PORT3（ ～ ） ： 端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? 其引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。 ： TXD，串行通信輸出。 ： INT0，外部中斷 0 輸入。 ： INT1，外部中斷 1 輸入。 ： T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 0 輸入。 基于單片機(jī)的搖搖棒設(shè)計(jì) 8 ： T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1 輸入。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，