【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(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)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(dāng)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(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)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(shí)鐘電路： 8051 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用 于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 8051 單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。 INTEL 的 MCS51 系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS96 系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 單片機(jī)的常用選型及其特點(diǎn) 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(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的 8 位單片機(jī)之一，并且 ATMEL、 LG、 SIEMENS、PHILIPS 等公司都有其兼容型號的芯片。這個(gè)系列的單片機(jī)具有運(yùn)算與尋址能力強(qiáng)，存儲空間大，片內(nèi)集成外設(shè)豐富，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，其中大部分兼容芯片都含有片內(nèi) FLASH 程序存儲器，價(jià)格便宜。適合應(yīng)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(jī)是增強(qiáng)型 8 位單片機(jī)，具有比 51 更強(qiáng)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(jī)是 16 位單片機(jī)。這兩個(gè)系列都適合復(fù)雜的控制系統(tǒng)、嵌入系 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jī)和義隆公司 EM78 系列單片機(jī)都是 CMOS 工藝的 RISC 結(jié)構(gòu) 8 位單片機(jī)，這類單片機(jī)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(qiáng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，特別適合應(yīng)用于家電、消費(fèi)電子產(chǎn)品、儀表、玩具、計(jì)算機(jī)外設(shè)等領(lǐng)域。 ATMEL 公司 AVR 系列 ATMEL 公司 AVR90 系列單片機(jī)是基于 RISC 結(jié)構(gòu)的 FLASH 單片機(jī)，其最大的特點(diǎn)是能夠在線編程。 華邦、義隆 4 位 LCD 驅(qū)動(dòng)及語音系列 華邦、義隆 4 位 LCD 驅(qū)動(dòng)及語音系列單片機(jī)特別適用于玩具、游戲機(jī)等電池供電、液晶顯示的消費(fèi)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(jī)是一種超低功耗的 16 位單片機(jī)，內(nèi)置 A/D 轉(zhuǎn)換器、串行通信接口、硬件乘法器、 LCD 驅(qū)動(dòng)電路，具有極高的抗干擾能力。特別適合應(yīng)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(shè)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(jià)格低廉，特別適用于消費(fèi)類計(jì)算機(jī)外設(shè)。 單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)各種各樣，按使用單片機(jī)芯片數(shù)量的多少可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用。 單機(jī)應(yīng)用 在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，只是用一片單片機(jī)，這是目前應(yīng)用最 多的方式。 （ 1）在智能儀表中的應(yīng)用 用單片機(jī)改造原有的測量、控制儀表，提高其測量速度和精度，加強(qiáng)控制功能，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，便于使用、維修和改進(jìn)。由單片機(jī)構(gòu)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(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 面貌。 （ 2）在機(jī)電一體化中的應(yīng)用 機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)中發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品。單片機(jī)作為機(jī)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(qiáng)、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，大大優(yōu)化了機(jī)電產(chǎn)品的功能，提高了產(chǎn)品的自動(dòng)化、智能化程度。 （ 3）在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各種實(shí)時(shí)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(jī)器人系統(tǒng)等各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，它們都是用單片機(jī)作為控制器。用單片機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)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(yīng)用 目前國內(nèi)外各種家用電器已普遍采用單片機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電器。如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)器、微波爐、音響設(shè)備、電風(fēng)扇及許多高級電子玩具都配上了單片機(jī)，廉價(jià)的單片機(jī)在家用電器中的應(yīng)用前景十分廣闊。 多機(jī)應(yīng)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(shè)置的多機(jī)系統(tǒng)。例如一個(gè)加工中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除了完成機(jī)床加工運(yùn)行控制外，還要控制對刀系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)指示、刀庫管理、狀態(tài)監(jiān)視、伺服驅(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu)。 （ 2）并行多機(jī)控制系統(tǒng) 為解決工程應(yīng)用系統(tǒng)的快速性問題，常使用多單片機(jī)構(gòu)成大型實(shí)時(shí)工程應(yīng)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(shí)時(shí)圖象處理系統(tǒng)等。 （ 3）局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn)，使單片機(jī)應(yīng)用進(jìn)入了一個(gè)新的水平。目前單片機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是分布式測控系統(tǒng)。 AT89C51 單片機(jī)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(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。 該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(gè)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(jià)廉的方案。 圖 12 是常用的一種單片機(jī)，型號為 AT89C51，它將計(jì)算機(jī)的功能都集成到這個(gè)芯片內(nèi)部去了，就這么一個(gè)小小的芯片就能構(gòu)成一臺小型的電腦，因此叫做單 片機(jī)。 它有 40 個(gè)管腳，分成兩排，每一排各有 20 個(gè)腳，其中左下角標(biāo)有箭頭的為第 1 腳，然后按逆時(shí)針方向依次為第 2 腳、第 3 腳??第 40 腳。 在 40 個(gè)管腳中，其中有 32個(gè)腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這 32 個(gè)腳叫做單片機(jī)的“端口”，在單片機(jī)技術(shù)中，每個(gè)端口都有一個(gè)特定的名 字，比如第一腳的那個(gè)端口叫做“ ”。 MCS51系列單片機(jī)的 40個(gè)引腳中有 2個(gè)專用于主電源的引腳， 2 個(gè)外接晶體的引腳， 4 個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32 個(gè)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?jǐn)⑹龈饕_的功能 1）電源引腳 VCC 和 GND VCC（ 40 腳）：單片機(jī)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(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反相放大 器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器； XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)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(fù)用引腳 控制信號或與其它電源復(fù)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(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)； ALE（ 30 腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時(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，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(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(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