【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 AM ETC 定時(shí)器 1 定時(shí)器 0 計(jì)數(shù)器 輸入 CPU 振蕩器 總線控制 4I/O 端口 P0 P1 P2 P3 串行端口 TXD RXD 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 *8 位內(nèi)部 RAM 可編程 I/O 線 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 個(gè)中斷源 另外， AT89C51 是用靜態(tài)邏輯來(lái)設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到 0Hz，并提供兩種可用軟件來(lái)選擇的省電方式 ——空閑方式（ Idle Mode）和掉電方式（ Power Down Mode）。在空閑方式中， CPU 停止工作，而 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式中 ，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被 “凍結(jié) ”，使一切功能都暫停，故只保存片內(nèi) RAM 中的內(nèi)容，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止 [4]。 2）引腳功能說(shuō)明 AT89C51 引腳圖及實(shí)物圖如圖 所示 : 圖 AT89C51 單片機(jī)實(shí)物圖級(jí)引腳排列圖 VCC：供電電壓。 VSS：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 8 個(gè) TTL 門電流。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 低 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。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 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。 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： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（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） /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(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 指令是 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。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 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 振蕩器電路的設(shè)計(jì) 89 系列單片機(jī)的內(nèi)部振蕩器電路如圖 所示，由一個(gè)單級(jí)反相器組成。XTAL1 為反相器的輸入， XTAL2 為反相器的輸出?？梢岳盟鼉?nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘，只要在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接一個(gè)晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個(gè)完整的振蕩信號(hào)發(fā)生器，如圖 示，此方法稱為內(nèi)部方式。 另一種使用方法如圖 示，由外部時(shí)鐘源提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到 XTAL1 端輸入，而 XTAL2 端浮空。在組成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，多數(shù)采用圖 所示的方法，這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。 振蕩器的等效電路如圖 上部所示。在圖中給出了外接元件，即外接晶體及電容 C1， C2，并組成并聯(lián)諧振電路。在電路中，對(duì)電容 C1 和 C2 的值要求不是很嚴(yán)格，如果用高質(zhì)的晶振，則不管頻率為多少， C1， C2 通常都選擇 30pF。有時(shí)，在某些應(yīng)用場(chǎng)合，為了降低成本，晶體振蕩器可用陶瓷振蕩器代替。如果使用陶瓷振蕩器，則電容 C1， C2 的值取 47pF。 圖 AT89C51 單片機(jī)內(nèi) 部振蕩器電路 XTAL2 XTAL1 內(nèi)部定時(shí) /PD 400? D1 D2 Q1 Rf Q2 VCC Q3 Q4 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 外部時(shí)鐘接法 圖 片內(nèi)振蕩器等效電路 通常，在單片機(jī)中對(duì)所使用的振蕩晶體的參數(shù)要求如下： ESR（等效串聯(lián)電阻）：根據(jù)所需頻率按圖 選取。 C0（并聯(lián)電容）：最大 。 CL（負(fù)載電容）： 30pF+3pF。 通常，其誤差及溫度變化的范圍要按系統(tǒng)的要求來(lái)確定 。 在本設(shè)計(jì)中，采用的是內(nèi)部方式，即如圖 所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接一個(gè) 12MHZ 的晶振及兩個(gè) 47pF 的電容組成 [6]。 XTAL2 XTAL1 GND NC CMOS 門 外部振蕩信號(hào) XTAL1 XTAL2 89 系列單片機(jī) GND 內(nèi)部定時(shí) VCC /PD Rf 石英晶體或 陶瓷振蕩器 C1 C2 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 ESR 與頻率的關(guān)系曲線 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 89 系列單片機(jī)與其他微處理器一樣，在啟動(dòng)的時(shí)候都需要復(fù)位，使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開(kāi)始工作。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如 RST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24個(gè)振蕩周期），則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位時(shí)序如圖 3－ 7 所示，因外部的復(fù)位信號(hào)是與內(nèi)部時(shí)鐘異步的，所以在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 都對(duì) RST 引腳上的狀態(tài)采樣。當(dāng)在 RST 端采樣到 “ 1”信號(hào)且該信號(hào)維持 19 個(gè)振蕩周期以后，將 ALE 和 /PSEN 接成高電平 ，使器件復(fù)位。在 RST 端電壓變低后，經(jīng)過(guò)12 個(gè)機(jī)器周期后退出復(fù)位狀態(tài)，重新啟動(dòng)時(shí)鐘，并恢復(fù) ALE 和 /PSEN 的狀態(tài)。如果在系統(tǒng)復(fù)位期間將 ALE 和 /PSEN 引腳拉成低電平，則會(huì)引起芯片進(jìn)入不定狀態(tài)。 圖 內(nèi)部復(fù)位定時(shí)時(shí)序 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | S4 | S5 | S6 | S1 | S2 | S3 | RST： INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ADDR INST ALE： /PSEN： P0： 11 振蕩周期 19 振蕩周期 600 500 400 300 200 100 0 4 8 12 16 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 1） 手動(dòng)復(fù)位 手動(dòng)復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平。一般采用的辦法是在RST 端和正電源 VCC 之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則 VCC 的 +5V 電平就會(huì)直接加到 RST 端。由于人的動(dòng)作 很快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，保證能滿足復(fù)位的時(shí)間要求。手動(dòng)復(fù)位的電路如圖 所示。 圖 手動(dòng)復(fù)位電路 2） 上電復(fù)位 AT89C51 的上電復(fù)位電路如圖 所示，只要在 RST 復(fù)位輸入引腳上接一電容至 VCC 端，下接一個(gè)電阻到地即可。對(duì)于 CMOS 型單片機(jī)，由于在 RST端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至 1uF。 上電復(fù)位的過(guò)程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加給 RST 端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著 Vcc 對(duì)電容的充電過(guò)程而逐漸回落，即 RST 端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。 上電時(shí)， Vcc 的上升時(shí)間約為 10ms，而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時(shí)間為 1ms；晶振頻率為 1MHz，起振時(shí)間則為 10ms。 在圖 的復(fù)位電路中，當(dāng) Vcc 掉電時(shí)，必然會(huì)使 RST 端電壓迅速下降到 0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“ 1”態(tài)。 如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則在程序計(jì)數(shù)器 PC 中將得不到一個(gè)合適的初值，因此， CPU 可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開(kāi)始執(zhí)行程序。 Vcc AT89C51 RST GND 10uF + Vcc 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 上電復(fù)位電路 3） 復(fù)位后寄存器的狀態(tài) 當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表 所列，即在 SFRS 中，除了端口鎖存器、堆棧指針 SP 和串行口的 SBUF 外，其余的寄存器全部清 0，端口鎖存器的復(fù)位值為 0FFH，堆棧指針值為 07H， SBUF 內(nèi)為不定值。內(nèi)部 RAM 的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時(shí)， RAM 的內(nèi)容是不定的。 表 各特殊功能寄存器的復(fù)位值 專用寄存器 復(fù)位值 專用寄存器 復(fù)位值 PC 0000H TCON 00H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0P3 FFH IP 00000B IE 0 00000B TMOD 00H TH0 00H TL0 00H TH1 00H TL1 00H SCON 00H SBUF 不定 PCON（ CHMOS） 0 0000B 在本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用的是上電復(fù)位，即如圖 所示 單片機(jī)最小系統(tǒng) 如圖 所示 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位和晶振圖 Vcc AT89C51 RST 10uF + Vcc GND 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 單片機(jī)晶振復(fù)位電路圖 語(yǔ)音模塊電路設(shè)計(jì) ISD4004 系列語(yǔ)音芯片工作電壓為 +3V,單片錄放時(shí)間 8 到 16 分鐘 ,音質(zhì)好 ,適用于移動(dòng)電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用 CMOS 技術(shù) ,內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存儲(chǔ)陳列。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制 ,操作命令可通過(guò)串行通信接口 (SPI 或 Microwire)送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù) , 每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器中 ,因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音、音樂(lè)、音調(diào)和效果聲 ,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮 造成的量化噪聲和金屬聲。采樣頻率可以是 , 或 ，頻率越低 ,錄放時(shí)間越長(zhǎng) ,