【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方框圖。它包含了作為微型計(jì)算機(jī)所需的基本功能部件 ，而 各部分功能部件通過(guò)片內(nèi)單一總線(xiàn)連成一個(gè)整體，集成在一塊芯片上。 圖 AT89C51 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 由圖 可知， AT89C51 單片機(jī)主要由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、 I/O 端口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)和內(nèi)部總線(xiàn)等組成。主要特性有： 時(shí)鐘電路 程序存儲(chǔ)器 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 中央處理 器 CPU 中斷系統(tǒng) 各種 I/O 定時(shí) /計(jì)數(shù)器CTC 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 6 ? 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ? 壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) ? 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 條 可編程 I/O 線(xiàn) ? 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 5 個(gè)中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 167。 引腳功能說(shuō)明 本系統(tǒng)選用的 89C51芯片有 40條引腳，與其他 51系列單片機(jī)引腳是兼容的。這 40條引腳可分為 I/O端口線(xiàn)、電源線(xiàn)、控制線(xiàn)、外接晶體線(xiàn)四部分。其雙列直插封裝形式如圖 。 圖 AT89C51 雙列直插式封裝和引腳分配圖 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計(jì) 7 一 . 管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外 部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。 P1 口管腳寫(xiě)入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2口： P2口 為 一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。當(dāng) P3口寫(xiě)入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，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。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 端 口 管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 0INT （外部中斷 0） 1INT （外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 8 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） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(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(fǎng)問(wèn)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低 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(guò)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、 MOVC 指令 時(shí) ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA /VPP ：當(dāng) EA 保 持低 電平 時(shí)， 則在 此期 間外 部程 序存 儲(chǔ) 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 二 、 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。 其 余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的 脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 ??3 。 三 、 芯片擦除： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持?jǐn)?shù)顯溫度控制儀的設(shè)計(jì) 9 ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě) “1” 且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行 ??3 。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM、 定時(shí)器 、 計(jì)數(shù)器 、 串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 167。 AT89C51 存儲(chǔ)器 AT89C51 單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)采用哈佛型結(jié)構(gòu)，即將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)，它們有各自獨(dú)立的存儲(chǔ)空間、尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式，其典型結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 AT89C51 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖 （ a）程序存儲(chǔ)器地址分配； （ b）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址分配 一、 程序存儲(chǔ)器 AT89C51 程序存儲(chǔ)器有片內(nèi)和片 外之分。片內(nèi)有 4KB 字節(jié)的 Flash 程序存儲(chǔ)器，地址范圍為 0000H～ 0FFFH。當(dāng)不夠使用時(shí)，可以擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器，因?yàn)?程序計(jì)數(shù)器 PC 和程序地址指針 DPTR 都是 16 位的，所以片外程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的最大空間是 64KB，地址范圍為 0000H～ FFFFH。無(wú)論片內(nèi)還是片外擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器，兩者的地址空間是統(tǒng)一的。 0000H～ 0FFFH 這 4KB 的地址空間為片內(nèi)和片外程序存儲(chǔ)器所共有，或片內(nèi)占用或者片外占用，但兩者不能同時(shí)占用。為了加以區(qū)分， AT89C51 提供了一個(gè)專(zhuān)用的控制引腳 EA 。 EA 引腳接高電平時(shí)，單片 外 部 內(nèi)部 EA=1 外部 EA =0 專(zhuān)用寄存器 內(nèi)部 RAM 外部 FFFFH 1000H 0FFFH 0000H 0000H 00H 80H 7FH 00H FFFFH 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 10 機(jī)程序從內(nèi)部 ROM 開(kāi)始執(zhí)行，當(dāng) PC值超出內(nèi)部 ROM 的容量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間。若 EA引腳接低電平，則程序從外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的 0000H地址開(kāi)始取指執(zhí)行，不管是否有內(nèi)部 Flash 存儲(chǔ)器 ??2 。 在 64KB 程序存儲(chǔ)器空間中，有六個(gè)單元具有固定用途。第一個(gè)是 0000H 單元，由于 AT89C51 復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器 PC 的內(nèi)容為 0000H， CPU 必須從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序，即 0000H 單元是整個(gè)系統(tǒng)程序的起始地址。而 0000H 單元與另一固定地址單元 0003H 之間只有 3 個(gè)字節(jié)空間，因此，一般在 0000H 單元中存放一條絕對(duì)轉(zhuǎn)移指令，用戶(hù)編寫(xiě)的程序從轉(zhuǎn)移地址開(kāi)始存放，這樣做的目的是為了跳過(guò)其他五個(gè)中斷入口地址。當(dāng)系統(tǒng)不使用中斷時(shí)，則無(wú)需跳轉(zhuǎn)，程序從 0000H 單元開(kāi)始順序存放即可 ??2 。 在系統(tǒng)需要擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口和 P2 口作為地址 /數(shù)據(jù)總線(xiàn)使用。P０口作為地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用總線(xiàn)使用，它先輸出 16位地址的低 8 位 （ PC 程序計(jì)數(shù)器低 8位）。當(dāng)系統(tǒng)不需擴(kuò)展，只用內(nèi)部 4KB 的 Flash 存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口和 P2 口可作為普通 I/O 口使用。 二、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 AT89C51 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也有片內(nèi)和片外之分。片內(nèi)有 256 個(gè)字節(jié) RAM，地址范圍為 00H～ FFH。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可擴(kuò)展 64KB 存儲(chǔ)空間，地址范圍為 0000H～FFFFH，但兩者的地址空間是分開(kāi)的，各自獨(dú)立的，結(jié)構(gòu)分配如圖 (b)所示。訪(fǎng)問(wèn)的指令也各不相同，訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，用 MOV 指令；訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，用 MOVX 指令。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為兩部分： 00H～ 7FH 單元 空間的 128 字節(jié)為 RAM 區(qū)； 80H～FFH 單元空間的 128 字節(jié)為專(zhuān)用寄存器 (SFR)區(qū)。兩部分的地址空間是連續(xù)的。 AT89C51 單片機(jī)可擴(kuò)展片外 64KB 空間的數(shù)據(jù)寄存器，地址范圍為 0000H～FFFH，它與程序存儲(chǔ)器的地址空間是重合的，但兩者的尋址指令和控制線(xiàn)不同。程序存儲(chǔ)器的訪(fǎng)問(wèn)指令為 MOVC，控制線(xiàn)為 PSEN ,而片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)指令為MOVX，讀寫(xiě)控制線(xiàn)為 WR 、 RD。所以，盡管地 址重合，也不會(huì)造成混亂。 值得注意的是，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與 I/O 端口及外圍設(shè)備是統(tǒng)一編址的，即任何擴(kuò)展的 I/O 端口以及外圍設(shè)備地址均占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址，因此使用時(shí)要合理安排數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計(jì) 11 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間。 167。 復(fù)位及其復(fù)位電路 單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復(fù)位。復(fù)位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。 AT89C51 單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，信號(hào)由 RESET(RST)引腳輸入，高電平有效，在振蕩器工作時(shí) ，只要保持 RST 引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)即可復(fù)位，復(fù)位后， PC程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為 0000H，片內(nèi) RAM 中的內(nèi)容不變 ??4 。 復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動(dòng)開(kāi)關(guān)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位電路三種，本設(shè)計(jì) 采 用的復(fù)位電路是手動(dòng)開(kāi)關(guān)復(fù)位，如圖 。 圖 手動(dòng)復(fù)位電路 手動(dòng)復(fù)位電路在有按鍵按下時(shí)，由于電容充電產(chǎn)生一點(diǎn)時(shí)間的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位 ??5 。 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 12 第 5 章 DS18B20 智能溫度控制器的介紹 DALLAS 最新單線(xiàn)數(shù)字 式 溫度傳感器 DS18B20 是一種新型的 “ 一線(xiàn)器件 ” ，其體積更小、更適用于各 種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。也是世界上第一片支持 “ 一線(xiàn)總線(xiàn) ” 接口的溫度傳感器。它將溫度傳感器、 A/D 傳感器、寄存器、接口電路集成在一個(gè)芯片中，可實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字化輸出和測(cè)試，并且有控制功能強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、微型化、微功耗、易于配微控制器（ MCU）或者微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及溫度控制的特點(diǎn)。 與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比， 它 能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。可以分別在 ms 和 750 ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，并且從DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根口線(xiàn)（單線(xiàn)接口）讀寫(xiě) ，溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線(xiàn)，總線(xiàn)本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無(wú)需額外電源 ??6 。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。 它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較 DS1820 有了很大的改進(jìn)，給用戶(hù)帶來(lái)了更方便的 使 用和更令人滿(mǎn)意的效果。 DS18B20 的主要特點(diǎn)有： ? 獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式： DS18B20 與微處 理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 ? 在使用中不需要任何外圍元件。 ? 可用數(shù)據(jù)線(xiàn)供電，電壓范圍： +~+ V。 ? 測(cè)溫范圍： 55 ~+125℃ 。固有測(cè)溫分辨率為 ℃ 。 ? 通過(guò)編程可