【文章內(nèi)容簡介】 是一種高性能 8位單片微型計算機。它把構(gòu)成計算機的中央處理器 CPU、存儲器、寄存器、 I/O接口制作在 一塊集成電路芯片中，從而構(gòu)成較為完整的計算機。 方案二： C8051F005單片機是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片，具有與 AT89S52兼容的微控制器的內(nèi)核，與 MCS51指令完全兼容。除了具有標準 AT89S52的數(shù)字外設(shè)部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其他數(shù)字外設(shè)及功能部件。 方案二中 C8051F005芯片系統(tǒng)內(nèi)結(jié)構(gòu)復雜，不易控制，芯片成本高，對于本系統(tǒng)而言利用率低， AT89S52芯片簡單易控制，成本低，性能穩(wěn)定故采用 AT89S52芯片。 本次設(shè)計的 智能函數(shù)信號發(fā)生器波形的產(chǎn)生是通過 單片機執(zhí)行相應(yīng)的程序。而我這次使用的是 AT89S52單片機微處理器。 AT89S52的主要性能有 與 MCS51單片機產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器、 1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz、三級加密程序存儲器、 32個可編程 I/O口線、三個 16位定時器 /計數(shù)器、八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符。 功能特性描述 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(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 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52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。 AT89S52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 位定時第三章 硬件設(shè)計 7 器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 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(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 引腳結(jié)構(gòu) ，如圖 31 圖 31 管腳功能的介紹 ： VCC : 電源 GND: 地 P0 口： P0口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL邏輯電平。對 P0端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復用。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表 （ 1） 所示。 表 1 在 flash編程和校驗時， P1口接收低 8位地址字節(jié) 引腳號 第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX(定時器 /計數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制 ) MOSI(在系統(tǒng)編程用 ) MISO(在系統(tǒng)編程用 ) SCK(在系統(tǒng)編程用 ) P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯 電平。對 P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口茂名學院本科畢業(yè) 設(shè)計（論文）：智能函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計 8 使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。在 flash編程和校驗時， P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。P3口亦作為 AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表 （ 2） 所示。 表 2 在 flash編程和校驗時， P3口也接收一些控制信號 引腳號 第二功能 RXD(串行輸入 ) TXD(串行輸出 ) INTO （外部中斷 0） INTO （外部中斷 0） T0（定時器 0外部輸入） T1（定時器 1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST: 復位輸入。晶振工作時， RST腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后， RST 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/PROG： 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（ PROG）也用作編程輸入脈沖。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，通過將地址為 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 MOVC指令時 有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址為 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN:外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當 AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN將不被激活。 EA/VPP: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， EA必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA應(yīng)該接 VCC。在 flash編程期間， EA也接收 12伏 VPP電壓。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 第三章 硬件設(shè)計 9 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器 (SFR)的地址空間映象如表 1所示。并不是所有的地址都被定義了。片上沒有定義的地址是不能用的。讀這些地址，一般將得到一個隨機數(shù)據(jù)；寫入的數(shù)據(jù)將會無效。用戶不應(yīng)該給這些未定義的地址寫入數(shù)據(jù)“ 1”。由于這些寄存器在將來可能被賦予新的功能，復位后，這些位都為“ 0”。 定時器 2 寄存器： 寄存器 T2CON 和 T2MOD 包含定時器 2 的控制位和狀態(tài)位（如表 2 和表 3所示），寄存器對 RCAP2H和 RCAP2L是定時器 2的捕捉 /自動重載寄存器。 中斷寄存器： 各中斷允許位在 IE寄存器中，六個中斷源的兩個優(yōu)先級也可在 IE中設(shè)置。如表（ 3）、表（ 4）： 表 3 T2CON：定時器 /計數(shù)器 2控制寄存器 T2CON地址為 0C8H位可尋址 復位值： 0000 0000B TF2 EXF2 RLCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2 7 6 5 4 3 2 1 0 表 4 六個中斷源的兩個優(yōu)先級設(shè)置 符號 功能 TF2 定時器 2溢出標志位 ，軟件必須清“ 0”， RCLK=1或 TCLK=1時， TF2不用置位。 EXF2 定時器 2外部標志位， EXEN=1時， T2EX上的負跳變而出現(xiàn)捕捉或重載時， EXF2會被硬件置位。定時器 2打開， EXF2=1時，將引導 CPU執(zhí)行定時器 2中斷程序。 EXF2必須如見清“ 0”。在向上 /向下技術(shù)模式（ DCEN=1） 下 EXF2不能引起中斷。 RCLK 串行口接收數(shù)據(jù)時鐘標志位。若 RCLK=1,串行口將使用定時器 2溢出脈沖作為串行口工作模式 1和 3的串口發(fā)送時鐘； TCLK=0,將使用定時器 1計數(shù)溢出作為串口接收時鐘。 TCLK 串行口發(fā)送數(shù)據(jù)時鐘標志位。若 RCLK=1,串行口將使用定時器 2溢出脈沖作為串行口工作模式 1和 3的串口發(fā)送時鐘； TCLK=0,將使用定時器 1計數(shù)溢出作為串口發(fā)送時鐘。 EXEN2 定時器 2外部允許標志位。當 EXEN=1時，如果定時器 2沒有用作串行時鐘，T2EX()的負跳變見引起定時器 2捕捉和重載。若 EXEN2=0,定時器 2將視 T2EX端的信號無效。 TR2 開始 /停止控制定時器 2。 TR2=1,定時器 2開始工作。 C/T2 定時器 2定時 /計數(shù)選擇標志位。 C/T2=0,定時： C/T2=1,外部 事件計數(shù)（下降沿觸發(fā)） CP/RL2 捕捉 /重載選擇標志位。當 EXEN=1時， CP/RL2=1。 T2EX出現(xiàn)負脈沖，會引起捕捉茂名學院本科畢業(yè) 設(shè)計（論文）：智能函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計 10 操作：當定時器 2溢出或 EXEN2=1時 T2EX出現(xiàn)負跳變，都會出現(xiàn)自動重載操作。CP/RL2=0將引起 T2EX的負脈沖。當 RCKL=1此標志位無效，定時器 2溢出時，強制做自動重載工作。 存儲器結(jié)構(gòu) 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。 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 AT89S52，如果 EA 接 VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲器（地址為 0000H～ 1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為： 2021H~FFFFH。 數(shù)據(jù)存儲器 AT89S52 有 256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。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 的地址時，尋址方式?jīng)Q定 CPU 訪問高 128 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）。 定時器 2 定時器 2是一個 16位定時 /計數(shù)器，它既可以做定時器 ，又可以做事件計數(shù)器。其工作方式由特殊寄存器 T2CON中的 C/T2位選擇。定時器 2有三種工作模式：捕捉方式、自動重載（向下或向上計數(shù)）和波特率發(fā)生器。工作模式由 T2CON中的相關(guān)位選擇。定時器 2 有 2 個 8位寄存器： TH2和 TL2。在定時工作方式中，每個機器周期， TL2 寄存器都會加 1。由于一個機器周期由 12 個晶振周期構(gòu)成，因此，計數(shù)頻率就是晶振頻率的1/12。 如表（ 5） 表 5 定時器 2工作模式 RCLK+TCLK CP/RL2 TR2 MODE 0 0 1 16位自動重載 0 1 1 16位捕捉 1 1 波特率發(fā)生器 0 （不用） 在計數(shù)工作方式下，寄存器在相關(guān)外部輸入角 T2 發(fā)生 1 至 0 的下降沿時增加 1。在這種方式下，每個機器周期的 S5P2期間采樣外部輸入。一個機器周期采樣到高電平，而 下一個周期采樣到低電平，計數(shù)器將加 1。在檢測到跳變的這個周期的 S3P1 期間，新 的計數(shù)值出現(xiàn)在寄存器中。因為識別 1－ 0的跳變需要 2個機器周期（ 24個晶振周期），所以，最大的計數(shù)頻率不高于晶振頻率的 1/24。為了確保給定的電平在改變前采樣到一次，電平應(yīng)該至少在一個完整的機器周期內(nèi)保持不變。 波 特率發(fā)生器 通過設(shè)置 T2CON（見表）中的 TCLK或 RCLK可選擇定時器 2 作為波特率發(fā)生器。如果定時器 2作為發(fā)送或接收波特率發(fā)生器，定時器 1可用作它用，發(fā)送和接收的波特率可以不同。如圖 35示，設(shè)置 RCLK 和（或） TCLK 可以使定時器 2 工作于波特率產(chǎn)生模式。波特率產(chǎn)生工作模式與自動重載模式相似，因此， TH2 的翻轉(zhuǎn)使得定時器 2 寄存器重載被軟件預置 16位值的 RCAP2H和 RCAP2L中的值。模式 1和模式 3的波特率由定時器第三章 硬件設(shè)計 11 2溢出速率決定， 16定時器 2溢出率定時器可設(shè)置成定時器，也可為計數(shù)器。在多數(shù) 應(yīng)用情況下，一般配置成定時方式（ CP/T2=0）。定時器 2 用于定時器操作與波特率發(fā)生器有所不同，它在每一機器周期（ 1/12晶振周期）都會增加；然而，作為波特率發(fā)生器，它在每一機器狀態(tài)（ 1/2晶振周期）都會增加。定時器 2 作為波特率發(fā)生器，如圖 32示。圖中僅僅在 T2CON 中 RCLK 或 TCLK＝ 1才有效。特別強調(diào)， TH2的翻轉(zhuǎn)并不置位 TF2，