【文章內(nèi)容簡介】 在我們分別加以說明： 中央處理器： 中央處理器 (CPU)是整個單片機的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) AT89C51 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的 ，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 程序存儲器 (ROM)： AT89C51 共有 4096 個 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 定時 /計數(shù)器 (ROM) ： AT89C51 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 并行輸入輸出 (I/O)口 ： AT89C51 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： AT89C51 內(nèi)置一個全雙工串行通信口，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) ： AT89C51 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： AT89C51 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 AT89C51 單片機需外置振蕩電容。 單片機的結(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算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存 6 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 系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 MCS51 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意如圖 1： 單片機主控電路的主要元件是 AT89C51，其外型如圖 2： 圖 1 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7 AT89C51 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），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) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的 AT89C51 提供了高性價比的解決方案。 AT89C51 是一個低功耗高性能單片機， 40 個引腳 ， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本 。 單片機特點及控制性 存儲器 ROM 和 RAM 是嚴(yán)格分工的。 ROM 用作程序存儲器，只存放程序、常數(shù)和數(shù)據(jù)表格，而 RAM 用作數(shù)據(jù)存儲器，存放臨時數(shù)據(jù)和變量。這樣的設(shè)計方案更適合于實時控制系統(tǒng)。配置較大的程序存儲空間 ROM,將已調(diào)試好的程序固 化其中。不僅斷電時程序不會丟失，還避免程序被破壞，從而保障了程序的安全性。實時控制僅需要容量較小的 RAM,用于存放少量的隨身數(shù)據(jù)，這樣有利于提高單片機的操作速度。 采用面向控制的指令系統(tǒng)。在實時控制方面，尤其在“位”操作方面單片機表現(xiàn)突出。 應(yīng)用注重現(xiàn)場工程，因此體積小。 品種規(guī)格系列化。屬于同一種產(chǎn)品系列的、不同型號的單片機，通常具有相同的內(nèi)核、相同或者兼容的指令系統(tǒng)。其主要的差別僅是在片內(nèi)配置一些不同種類或不同數(shù)量的功能部件，以適應(yīng)不同的被控對象。 單片機的硬件功能具有廣泛的通用性。同一種單片機用在不同的系統(tǒng)中。 功耗低，價格便宜。 圖 2 89C51 結(jié)構(gòu)圖 8 單片機控制系統(tǒng)發(fā)開的相應(yīng)軟件系統(tǒng) 單片機控制硬件系統(tǒng)開發(fā)。包括單片機與 PC 標(biāo)準(zhǔn)鍵盤及液晶顯示器的硬件接口及周圍相應(yīng)的電路設(shè)計； 單片機控制軟件系統(tǒng)開發(fā)。包括單片機對 PC 標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的初始化及控制、對液晶顯示器控制以及控制整個系統(tǒng)運行的軟件設(shè)計。 電路板設(shè)計軟件（如 PROTLE 等），并在此基礎(chǔ)上完成電路板的設(shè)計、加工、焊接工作。 進(jìn)行控制系統(tǒng)的軟硬件綜合測試，在仿真器環(huán)境下把軟、硬件兩部分有機的結(jié)合起來，通過調(diào)試實現(xiàn) PC 鍵盤和液 晶顯示在所設(shè)計的單片機環(huán)境下正常運行。 管腳 結(jié)構(gòu) 說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(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 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，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， 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)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用 內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 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： 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（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通