【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器供使用者使用的只有前 128 個(gè)單元（ 007FH）， CPU在運(yùn)行時(shí)可以隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，但是斷電時(shí)，里邊的信息將會(huì)丟失，所以其對(duì)數(shù)據(jù)的操作是在 CPU 工作時(shí)進(jìn)行的，其后 128 個(gè)單元（ 80H0FFH）只能被專用寄存器所占用。所以人們常說(shuō)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器是指其前 128個(gè)單元。 (3) 程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部 ROM） ROM 用來(lái)存放固定的程序和數(shù)據(jù)，所以我們可以把它叫做程序存儲(chǔ)器。 (4) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 為了實(shí)現(xiàn)其定時(shí)和計(jì)數(shù)的功能，一般必須有兩個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，在本設(shè)計(jì)的AT89S52 中存在 3 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0、 T T2，我們一般使用 T0 和 T1，它們各有四種工作方式。 CPU在其工作時(shí)必須將一些命令寫入其中，之后它就會(huì)按照設(shè)定的工作模式獨(dú)立運(yùn)行，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn)行操作控制。 時(shí) 鐘電路 程序存儲(chǔ)器 4 KB ROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 256 B RAM/SFR 3 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 AT89S52 CPU 64 KB 總線 擴(kuò)展控制器 并行 I/O 串行口 中斷控制系統(tǒng) 熱釋電紅外防盜報(bào)警器 8 (5) 并行 I/O 口 AT89S52 共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3 口），可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入 /輸出，通過(guò)它連接外部設(shè)備。 (6) 串行口 AT89S52 上存在著一個(gè)全雙工的可編程串行口，它可以使單片機(jī)和其他設(shè)備的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送。其功能比較強(qiáng)，不僅可以用來(lái)當(dāng)作同步移位寄存器使用，而且還可以作為全雙工異步通信收發(fā)器使用。 (7) 中斷控制系統(tǒng) AT89S52 的中斷系統(tǒng)功能較強(qiáng)，可以滿足一般控制應(yīng)用的需要。它共有 6 個(gè)中斷源：2 個(gè)外部中斷源 /INTO 和 /INT1 ； 3 個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷， 1 個(gè)串行口中斷。 (8) 時(shí)鐘電路 AT89S52 單片機(jī)芯片 內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。時(shí)鐘電路工作時(shí)生成時(shí)鐘脈沖序列， 12MHz 是系統(tǒng)允許的最高晶振頻率。 管腳說(shuō)明 AT89S52 是一種高效微控制器 。采用 40 引腳雙列直插封裝（ DIP）形式，如圖 34 所示。 AT89S52 單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有特殊功能。 圖 34 AT89S52 引腳圖 河北北方學(xué)院 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 9 GND：接地。 在本設(shè)計(jì)中， P1^2 控制綠色安全指示燈； P1^4 控制危險(xiǎn)報(bào)警燈； P1^6 控制人體傳感接口； P1^7 作為備用可接震動(dòng)等傳感器，也可不用。 P3 口： 它是 雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 寫 “1”時(shí) ，它們?yōu)楦唠娖?， 用作輸入。 在 作為輸 出時(shí) ，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 。在本設(shè)計(jì)中 P3^2 控制紅外線接收頭端口， P3^3 控制蜂鳴報(bào)警器。 P3 口也可作為 AT89S52 的一些特殊功能口，如下所示： (1)P3 口管腳 備選功能 (2) RXD（串行輸入口） (3) TXD（串行輸出口） (4) /INT0（外部中斷 0） (5) /INT1（外部中斷 1） (6) T0（記時(shí) 器 0 外部輸入） (7) T1（記時(shí)器 1 外部輸入） (8) /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） (9) /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） (10)P3 口同時(shí) 還可以 為編程校驗(yàn) 和 閃爍編程接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。 使 RST 腳 持續(xù) 兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間 就可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行復(fù)位操作。 ALE/PROG：當(dāng) 讀取 外部存儲(chǔ)器 的數(shù)據(jù) 時(shí)，地址鎖存允許 端 的輸出電平 就 用 來(lái) 鎖存地址的地 址 字節(jié)。在 FLASH 編程 的時(shí)候 ，編程脈沖 使用 ALE/PROG 引腳 來(lái) 輸入 內(nèi)容， 它可 用來(lái)實(shí)現(xiàn) 定時(shí) 的功能或者是 用作對(duì)外部輸出的脈沖 。然而 需 要 我們 注意的是：每當(dāng) 把它用作 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 就會(huì)跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 在 SFR8EH 的地址上置 0，我們便可以禁止ALE 的輸出 。此時(shí)， ALE 只對(duì) 執(zhí)行 MOVC， MOVX 這兩條 指令起作用。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào) 端 。外部程序存儲(chǔ)器 讀 取指 令時(shí) ， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期兩次有效 。 相反， 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ，它的 兩次有效信號(hào) 不存在 。 EA/VPP： 外部訪問(wèn)允許。 當(dāng) EA 端口一直持續(xù)在 低電平時(shí)，外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH）在 這段時(shí)間則無(wú)需在意 是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 值得注意的是：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)。 當(dāng) EA 接 高電平， CPU 執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 在FLASH 存儲(chǔ)器 編程 時(shí) ，此引腳 將加上 12V編程電源（ VPP） 。 XTAL1：內(nèi)部時(shí)鐘 發(fā)生器 電路 及 反向振蕩放大器的輸入 端口 。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 熱釋電紅外防盜報(bào)警器 10 振蕩器特性 AT89S52 單片機(jī)中有一個(gè)高增益的反向放大器，其功能是用來(lái)組成內(nèi)部振蕩器。片內(nèi)振蕩器可以用這個(gè)反向放大器來(lái)配置。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別 用來(lái)當(dāng)做 反向放大器的輸入和輸出 端 。 振蕩器如圖 35 左： 并聯(lián)振蕩電路由外接石英晶體和接在 放大器上的電容 C C2 的反饋回路組成。 CC2 的電容大小會(huì)對(duì)保持溫度的穩(wěn)定、起振的難度、振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定產(chǎn)生一定影響。 當(dāng)然，我們也可以 采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， 如圖 35 右：此時(shí)，內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生 器的 內(nèi)部振蕩電路 外部振蕩電路 圖 35 振蕩器 輸入端（ XTAL1 端）與外部時(shí)鐘脈沖相連接， XTAL2 則懸空 。 AT89S52 單片機(jī)的工作 周期 在軟件和硬件的支持下，單片機(jī)在控制器信號(hào)下可以進(jìn)行各種操作，但是為了讓計(jì)算機(jī)內(nèi)部必須有一個(gè)準(zhǔn)確的定時(shí)脈沖 ，所以控制器發(fā)出的控制信號(hào)必須定時(shí)發(fā)出。晶體振蕩器會(huì)產(chǎn)生定時(shí)脈沖，同時(shí)會(huì)生成下列幾種工作周期，如圖 36 所示。 圖 36 振蕩周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期 河北北方學(xué)院 2021 屆 本科生 畢業(yè)論文 11 振蕩周期 ：是指為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)的振蕩源的周期。即由單片機(jī)的晶體振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖的周期。 狀態(tài)周期 ：一個(gè)狀態(tài)周期有兩個(gè)時(shí)鐘脈沖： P P2，震蕩周期經(jīng)過(guò)二分頻得到狀態(tài)周期，所以它由兩個(gè)震蕩周期組成。 機(jī)器周期 ： 6 個(gè)狀態(tài)周期即 S1~S6 組 成一個(gè)機(jī)器周期。在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi) , CPU 可以完成一個(gè)獨(dú)立的操作。 指令周期 ：它是指 CPU 完成一 條操作所需的全部時(shí)間。 AT89S52 單片機(jī)的工作過(guò)程和工作方式 單片機(jī)工作過(guò)程遵循現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的工作原理（馮 諾依曼原理），即程序存儲(chǔ)和程序控制。程序存儲(chǔ)指的是，人們事先借助一些軟硬件 ,并通過(guò)某些特定的方式把計(jì)算機(jī)執(zhí)行所需要的程序和數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器芯片上 ,此外通過(guò)特定方式把程序或數(shù)據(jù)保存在芯片上。程序控制是指計(jì)算機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中能夠自動(dòng)地按照某種特定順序取出程序中的指令，加以分析后執(zhí)行其規(guī)定的操作。 單片機(jī)的工作方式有：復(fù)位、程序執(zhí)行、掉電保護(hù)和低功耗、編程、校驗(yàn)與加密等方式。 (1)復(fù) 位方式 單片機(jī)的復(fù)位操作可以分為正常初始化和非正常初始化。前者是單片機(jī)的正常操作，后者是程序運(yùn)行出錯(cuò)或者是因?yàn)椴僮魇д`而使系統(tǒng)處于無(wú)限循循環(huán)時(shí)所執(zhí)行的操作。復(fù)位就是通過(guò)某種操作使每個(gè)寄存器的值返回到初始狀態(tài)。復(fù)位對(duì)片內(nèi) RAM 已存放的內(nèi)容沒(méi)有影響 , 但是 ALE 在復(fù)位的時(shí)候?qū)?huì)輸出高電平。單片機(jī)執(zhí)行復(fù)位后，特殊功能寄存器和程序計(jì)數(shù)器（ PC）復(fù)位的狀態(tài)入表 32 所示。依圖可知 ,復(fù)位后： 表 32 PC與 SFR 復(fù)位狀態(tài)表 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H A 00H T2CON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P0~P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF XXH IE 0X000000B PCON (0XXX0000B) TMOD 00H 熱釋電紅外防盜報(bào)警器 12 ○ 1 （ PC） =0000H，代表復(fù)位后 0000H 是程序的入口地址。 ○ 2 （ PSW） =00H，其中 RS1()=0， RS0()=0，表示復(fù)位后單片機(jī)選擇工作寄存器 0 組； ○ 3 （ SP） =07H ，表示復(fù)位后堆棧在片內(nèi) RAM 的 08H 單元處建立； ○ 4 P1~P3 代表鎖存器，當(dāng)他們的狀態(tài)都是 1 時(shí)，表示不用在向它們寫 1 了。在復(fù)位后，可以直接把它們作為輸入口來(lái)使用。 RST/VPD 端在時(shí)鐘電路工作以后 ,持續(xù)輸出 2 個(gè)機(jī)器周期 的高電平 ,就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位操作。一般來(lái)說(shuō)，復(fù)位正脈沖的寬度應(yīng)大于 10ms。例如使用晶振頻率為 12MHz時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于 2us。 復(fù)位方法一般有 三種類型：外部手動(dòng)按鍵復(fù)位、上電自動(dòng)復(fù)位和 “看門狗 ”復(fù)位。前兩種如圖 37 所示。 “看門狗 ”電路是為了防止程序跑飛而出現(xiàn)死機(jī)設(shè)計(jì)的一種電路，它集成了單片機(jī)的按鍵復(fù)位、電源監(jiān)測(cè)以及可以對(duì)程序的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控這些功能。 圖 37（ a）上電復(fù)位電路 。 （ b） 上電 /外部復(fù)位電路 (2) 程序執(zhí)行方式 程序執(zhí)行方式就是單片機(jī)的基本工作方式。在復(fù)位后， PC 總是為 0000H，所以把 0000H當(dāng)成程序執(zhí)行的開(kāi)始地址。 (2) 編程和校驗(yàn)方式 對(duì)于內(nèi)部集成有 EPROM 可以進(jìn)入編程或校驗(yàn)方式。 ○ 1 內(nèi)部 EPROM 編 程 編寫程序時(shí)，時(shí)鐘頻率的范圍應(yīng)在 3MHz6MHz，其余引腳的用法和接法如下所示： P1 口和 P2 口的 ~ 為 EPROM 的 4k 地址輸入， P1 為 8 位地址； ~ 以及 PSEN 應(yīng)為低電平； P0 口為編程數(shù)據(jù)輸入； 和 RST 應(yīng)為高電平； RST 的高電平可為 ，其余的都以 TTL 的高低電平為準(zhǔn)； EA/VPP 端必須加 +21V的編程脈沖，此電壓要求不能大于 ，保持穩(wěn)定，否則會(huì) 導(dǎo)致 EPROM 出現(xiàn)損壞。在出現(xiàn)正脈沖期間， ALE/PROG 端加上 50ms 的負(fù) 脈沖，完成一次寫入。 河北北方學(xué)院 2021 屆 本科生 畢業(yè)