【文章內(nèi)容簡介】 ytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲 技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash 程序存儲器，既可在線編程（ ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8位微處理器于單片芯片中， ATMEL公司的功能強大，低價 at89s51 單片機可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 AT89S51 提供以標(biāo)準(zhǔn)功能 :4K 字節(jié) Flash 閃速存儲器 ,128 字節(jié)內(nèi)部RAM,32 個 I/O 口線 ,看門狗 (WDT),兩個數(shù)據(jù)指針 ,兩個 16 位定時 /計數(shù)器 ,一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu) ,一個全雙工串行通信口 ,片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時， AT89S51 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 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(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，但振蕩器停止工作直到下一個硬件復(fù)位。 主要性能參數(shù) 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4K 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ ISP） Flash 閃速存儲器 1000 次擦寫周期 的工作電壓范圍 全靜態(tài)工作模式： 0HZ33MHZ 三級程序加密鎖 128*8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個可編程 I/O 口線 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 6 個中斷源 全雙 工串行 UART 通道 第 8 頁 共 48 頁 低功耗空閑和掉電模式 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng) 看門狗（ WDT）及雙數(shù)據(jù)指針 掉電標(biāo)識和快速編程特性 靈活的在系統(tǒng)編程（ ISP字節(jié)或頁寫模式） 圖 17 單片機的引腳 引腳功能說明 VCC：電源電壓 GND：地 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動 8個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端使用。在訪問外部存儲器或程序存儲器時，這組 I/O 口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部 上拉電阻。在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1口： P1 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可以作為輸入口。作為輸入口時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收 8位地址。 P2口： P2 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動 第 9 頁 共 48 頁 （吸收或輸 出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 Flash 編程或校驗時， P2亦接收高位地址和其他控制信號。 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 級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可以作為輸入端口。作為輸入端時，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口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： 表 11 P3 口的第二功能列表 P3口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序效驗的控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址 8EH）可打開或關(guān)閉該功能。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。 ALE/PROG:當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可以對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可以通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH單元的 D0位置，可以禁止 ALE 操作。 該位置后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)該設(shè)置 ALE 無效。 PSEN:程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲區(qū)的讀選通信號，當(dāng) AT89S51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每當(dāng)機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 第 10 頁 共 48 頁 當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 PSEN 信號。 EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（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)位時內(nèi) 部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 中斷寄存器：各中斷允許控制位于 IE 寄存器， 5 個中斷源優(yōu)先級控制于 IP 寄存器。 雙時鐘指針寄存器：為了更方便地訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲器，提供了兩個 16位數(shù)據(jù)指針寄存器： DP0 位于 SFR（特殊功能寄存器）區(qū)塊中的地址 82H、 83H 和 DP1位于地址 84H、 85H，當(dāng) SFR 中的位 DPS=0 選擇 DP0 ，而 DPS=1 則選擇 DP1。用戶應(yīng)該在訪問相應(yīng)的數(shù)據(jù)指針寄存器前初始化 DPS 位。 電源空閑標(biāo)志：電源空閑標(biāo)志（ POF）在特殊功能寄存器 SFR 中 PCON 的第 4位，電源打開時 POF置“ 1”，它可以由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復(fù)位所影響。 存儲器結(jié)構(gòu)： MCS51 單片機內(nèi)核采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結(jié)構(gòu)，均具有 64KB 外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。 程序存儲器：如果 EA 引腳接地（ GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在 AT89S51,假如 EA 接至 VCC(電源正 )，程序首先執(zhí)行地址從 0000H0FFFH 內(nèi)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為 1000HFFFFH 的外部程序存儲器。 數(shù)據(jù)存儲器： AT89S51 的具有 128 字節(jié)的內(nèi)部 RAM，這 128 字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可以利用間接尋址方式進(jìn)行， 128 直接均可以設(shè)置為堆棧區(qū)空間。 看門狗定時器：看門狗定時器是為了解決 CPU 程序運行時可能進(jìn)入混亂或死循環(huán)而設(shè)置的，它由一個 14 比特的計數(shù)器和看門狗復(fù)位 SFR 構(gòu)成。外部復(fù)位時，看門狗定時器默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要打開看門狗定時器，用戶必須按順序?qū)?01EH 和 0E1H 寫到WDTRST 寄存器，當(dāng)啟動了 看門狗定時器，它會隨晶體振蕩器在每個機器周期計數(shù)，除硬件復(fù)位或看門狗定時器溢出復(fù)位外沒有其它方法關(guān)閉看門狗定時器，當(dāng)看門狗定時器溢出，將會使 RST引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖。 UART：通用異步通信口。 定時器 0 和定時器 1： 在單片機中有兩個特殊功能寄存器與定時 /計數(shù)有關(guān) ,這就是 TMOD 和 TCON。 TMOD 和 TCON 是名稱 ,在寫程序時就可以直接用這個名稱來指定它們 ,當(dāng)然也可以直接用它們的地址 89H 和 88H 來指定它們 。 TMOD 被分成兩部份 ,T1 和T0 每部份 4 位 .分別用于控制 T1 和 T0, TCON 也被分成兩部份 ,高 4 位用于定時 /計數(shù)器 ,低 4 位則用于中斷 。 第 11 頁 共 48 頁 中斷 ： 中斷由特殊功能寄存器、中斷入口、順序查詢邏輯電路等組成 ,包括 5個中斷請求源 ,4 個用于中斷控制的寄存器 IE、 IP、 ECON 和 SCON 來控制中斷類弄、中斷的開、關(guān)和各種中斷源的優(yōu)先順序確定 。 晶體振蕩器的選擇 AT89S51 中有一個用語構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路如下圖。 外接石英晶體（或陶瓷諧振 器）及電容 C C2 接在放大器的反饋賄賂中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩器頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。 10Pf,而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。10Pf。 用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖所示。這種情況下，外部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小 高電平持續(xù)時間和最大的地電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 因為本系統(tǒng)為無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，為了減小外部干擾對整個系統(tǒng)傳輸性能的影響以及符合無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的要求。本系統(tǒng)單片機的晶振采用 6MHZ 的晶振。因為晶振頻率高時，容易對傳輸系統(tǒng)進(jìn)行干擾。 圖 18 晶振振蕩電路 QwikRadio174。射頻發(fā)射模塊（ Transmitter Module） 無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的核心是無線收發(fā)控制電路．我們可以采用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊來構(gòu)成無線收發(fā)電路。在本系統(tǒng)中，我們采用的收發(fā)模塊是 QwikRadio174。射頻發(fā)射模塊 和QwikRadio174。射頻 接收 模塊 。 QwikRadio174。射頻發(fā)射模塊 有以下特點： 第 12 頁 共 48 頁 ◆ 支持幅移鍵控 (ASK)/鍵控通斷 (OOK)調(diào)制方式 ◆ 數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 20Kbps ◆ 可與各種超再生和超外差接收器配合使用 ◆ 與 QwikRatio 系列接收器配合使用，能在實現(xiàn)可靠鏈接的同時，大大的降低系統(tǒng)成本 ◆ 待機電流極小，小于 ◆ 天線自動調(diào)諧功能 ,消除了模塊生產(chǎn)過程中的手工調(diào)諧工序 .也能自動適應(yīng)阻抗變化和觸摸效 應(yīng) 表 12 射頻發(fā)射模塊參數(shù)表 無線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)射芯片 MICRF102 的應(yīng)用說明 概述 MICRF102 是 Micrel 公司 QwikRatioTM 系列發(fā)射器（ Transmitter）的成員之一，工作在 300~470MHz ISM 頻段，適用于各種無線遙控 /數(shù)傳領(lǐng)域。它是一款真正的 單片“數(shù)據(jù)入，天線出”發(fā)射器，天線調(diào)諧在芯片內(nèi)部完成，無需手工調(diào)節(jié)；發(fā)射功率自動控制；高度集成，外圍元件極少，應(yīng)用非常簡單；穩(wěn)定性好，性價比優(yōu)異。 MICRF102 支持幅移鍵控（ ASK ） /鍵控通斷（ OOK）調(diào)制方式，可與各種超再生和超外差接收器配合使用。數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 20kbps。 MICRF102 與 QwikRatioTM 系列接收器配合使用，能在實現(xiàn)可靠鏈接的同時，大大的縮短產(chǎn)品研發(fā)周期和降低系統(tǒng)成本。 特征 完整的單片 UHF 發(fā)射器 300MHz~440MHz ISM 頻段 數(shù)據(jù)速率可達(dá) 20kbps 自動天線調(diào)諧，無需手工調(diào)節(jié) 外圍元件極少 待機電流極小，小于 μ A FCC 認(rèn)證，安全可靠 應(yīng)用 遙控門鎖（ RKE/GDO ） 家電遙控 汽車防盜 ◆ 通過改變 PC端電壓可調(diào)節(jié)發(fā)射功率 ◆ 輸出消隱是保證 MICRF102 符合 FCC 等發(fā)射規(guī)定的關(guān)鍵 模塊型號 RFIC 發(fā)射功率 工作電流 數(shù)據(jù)速率 發(fā)射頻率 模塊尺寸(mm) 外圍元件 TX2F3A MICRF102BM 0dbm 8mA 20Kbps 315MHz X 16只 第 13 頁 共 48 頁 家居安防系統(tǒng) 無線數(shù)據(jù)鏈接 無線傳感 玩具 表 13 MICRF102BM 應(yīng)用參數(shù) 型號 工作溫度范圍 封裝形式 MICRF102BM 0~+85℃ 8Pin SOIC 典型應(yīng)用電路 圖 19 典型應(yīng)用電路 引腳定義 圖 110 SOP8 引腳 封裝 第 14 頁