【文章內(nèi)容簡介】 制程序轉(zhuǎn)向。 并行輸入輸出 (I/O)口： 8051 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 全雙工串行口： 8051 內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。 中斷系統(tǒng)： 8051 具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時 /計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 時鐘電路： 8051 內(nèi)置最高頻率達 12MHz 的時鐘電路，用 于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 8051 單片機需外置振蕩電容。單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛 (Harvard)結構，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結構，即普林斯頓(Princeton)結構。 INTEL 的 MCS51 系列單片機采用的是哈佛結構的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS96 系列單片機則采用普林斯頓結構。 單片機的常用選型及其特點 MCS51 及其兼容系列 Intel、 ATMEL、 LG、 SIEMENS、 PHILIPS 等公 司的產(chǎn)品。其中英特爾公司的 MCS51系列單片機是目前應用最廣泛的 8 位單片機之一，并且 ATMEL、 LG、 SIEMENS、PHILIPS 等公司都有其兼容型號的芯片。這個系列的單片機具有運算與尋址能力強，存儲空間大，片內(nèi)集成外設豐富，功耗低等優(yōu)點，其中大部分兼容芯片都含有片內(nèi) FLASH 程序存儲器，價格便宜。適合應用于儀器儀表、測控系統(tǒng)、嵌入系統(tǒng)等開發(fā)。 Intel 公司 251 系列， 96 系列 英特爾公司的 251 系列單片機是增強型 8 位單片機，具有比 51 更強的尋址能力，沒有累加器的瓶頸限制，有 32 位元的加減法指令，并且有更大的存儲空間。 96 系列單片機是 16 位單片機。這兩個系列都適合復雜的控制系統(tǒng)、嵌入系 揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 3 統(tǒng)的開發(fā)。 Microchip 公司 PIC 系列，義隆公司 EM78 系列 Microchip 公司 PIC 系列單片機和義隆公司 EM78 系列單片機都是 CMOS 工藝的 RISC 結構 8 位單片機，這類單片機具有低功耗、體積小、 OTP、內(nèi)含看門狗和電源監(jiān)測、抗干擾能力強、價格低廉等特點，特別適合應用于家電、消費電子產(chǎn)品、儀表、玩具、計算機外設等領域。 ATMEL 公司 AVR 系列 ATMEL 公司 AVR90 系列單片機是基于 RISC 結構的 FLASH 單片機，其最大的特點是能夠在線編程。 華邦、義隆 4 位 LCD 驅(qū)動及語音系列 華邦、義隆 4 位 LCD 驅(qū)動及語音系列單片機特別適用于玩具、游戲機等電池供電、液晶顯示的消費電子產(chǎn)品。 TI 公司 MSP430 系列超低功耗系列 TI 公司 MSP430 系列超低功耗系列單片機是一種超低功耗的 16 位單片機，內(nèi)置 A/D 轉(zhuǎn)換器、串行通信接口、硬件乘法器、 LCD 驅(qū)動電路，具有極高的抗干擾能力。特別適合應用于智能儀表 、防盜系統(tǒng)、智能化家用電器、電池供電便攜式設備等產(chǎn)品。 USB 控制器系列 Intel、 SIEMENS、 Cypress、 ATMEL，常用的 USB 控制器有 Intel 公司的 i8x930系列、 SIEMENS、 Cypress、 ATMEL 等公司也有 USB 控制器產(chǎn)品，尤其是 Cypress公司的產(chǎn)品，價格低廉，特別適用于消費類計算機外設。 單片機的應用 單片機應用系統(tǒng)各種各樣，按使用單片機芯片數(shù)量的多少可分為單機應用和多機應用。 單機應用 在一個應用系統(tǒng)中，只是用一片單片機，這是目前應用最 多的方式。 （ 1）在智能儀表中的應用 用單片機改造原有的測量、控制儀表，提高其測量速度和精度，加強控制功能，簡化儀器儀表的硬件結構，便于使用、維修和改進。由單片機構成的智能儀表集測量、處理、控制功能于一體，賦予測量儀表以新的揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 4 面貌。 （ 2）在機電一體化中的應用 機電一體化是機械工業(yè)中發(fā)展的方向。機電一體化產(chǎn)品是指集機械技術、微電子技術、計算機技術于一體，具有智能化特征的機電產(chǎn)品。單片機作為機電產(chǎn)品中的控制器，由于它具有體積小、質(zhì)量輕、可靠性高、功能強、安裝方便等優(yōu)點，大大優(yōu)化了機電產(chǎn)品的功能，提高了產(chǎn)品的自動化、智能化程度。 （ 3）在實時控制中的應用 單片機廣泛應用于各種實時控制系統(tǒng)中，例如工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測、航空航天、尖端武器、機器人系統(tǒng)等各種實時控制系統(tǒng)，它們都是用單片機作為控制器。用單片機實時進行數(shù)據(jù)處理和控制，使系統(tǒng)保持最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 （ 4）在家用電器中的應用 目前國內(nèi)外各種家用電器已普遍采用單片機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電器。如洗衣機、電冰箱、空調(diào)器、微波爐、音響設備、電風扇及許多高級電子玩具都配上了單片機，廉價的單片機在家用電器中的應用前景十分廣闊。 多機應用 （ 1）功能集散系統(tǒng) 多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能要求而設置的多機系統(tǒng)。例如一個加工中心的計算機系統(tǒng)除了完成機床加工運行控制外，還要控制對刀系統(tǒng)、坐標系統(tǒng)指示、刀庫管理、狀態(tài)監(jiān)視、伺服驅(qū)動等機構。 （ 2）并行多機控制系統(tǒng) 為解決工程應用系統(tǒng)的快速性問題，常使用多單片機構成大型實時工程應用系統(tǒng)。這些系統(tǒng)有快速并行數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)以及實時圖象處理系統(tǒng)等。 （ 3）局部網(wǎng)絡系統(tǒng) 單片機網(wǎng)絡系統(tǒng)的出現(xiàn)，使單片機應用進入了一個新的水平。目前單片機構成的網(wǎng)絡系統(tǒng)主要是分布式測控系統(tǒng)。 AT89C51 單片機的介紹 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100 次。 該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 5 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式 控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 圖 12 是常用的一種單片機，型號為 AT89C51，它將計算機的功能都集成到這個芯片內(nèi)部去了，就這么一個小小的芯片就能構成一臺小型的電腦，因此叫做單 片機。 它有 40 個管腳，分成兩排，每一排各有 20 個腳，其中左下角標有箭頭的為第 1 腳，然后按逆時針方向依次為第 2 腳、第 3 腳??第 40 腳。 在 40 個管腳中，其中有 32個腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這 32 個腳叫做單片機的“端口”，在單片機技術中，每個端口都有一個特定的名 字，比如第一腳的那個端口叫做“ ”。 MCS51系列單片機的 40個引腳中有 2個專用于主電源的引腳， 2 個外接晶體的引腳， 4 個控制或與其它電源復用的引腳，以及 32 個輸入輸出 I/O 引腳。如圖 13是 AT89C51 的管腳分布圖。下面按引腳功能分為 4 部分敘述各引腳的功能 1）電源引腳 VCC 和 GND VCC（ 40 腳）：單片機工作電源的輸入端， +5V； VSS（ 20 腳）：電源的接地端。 2）外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2 圖 13 AT89C51 的管腳分布圖 圖 12 AT89C51芯片 揚州工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 6 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是反相放大 器的輸入端，這個放大器構成了片內(nèi)振蕩器； XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。 3）控制信號或與其它電源復用引腳 控制信號或與其它電源復用引腳有 RST、 ALE、 PSEN/和 EA/等 4 種形式。 RST（ 9 腳）： RST 即為 RESET，所以該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復位操作，使單片機回復到初始狀態(tài)； ALE（ 30 腳）：當訪問外部存儲器時，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， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時，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