【正文】 器 ★ .壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) ★ .數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ★ .全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz ★ .三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ★ .128 8 位內(nèi)部 RAM ★ .32可編程 I/O 線 ★ .兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ★ .5個(gè)中斷源 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 13 ★ .可編程串行通道 ★ .低功耗 的閑置和掉電模式 ★ .片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 （二） 管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。由于將多功能 8 位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。 第 2 章 系統(tǒng)硬件原理及設(shè)計(jì) 一、 核心器件 AT89C51 介紹 AT89C51 是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh 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)。由于時(shí)間及 條件限制，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單的音樂(lè)播放器，其核心器件采用 AT89C51 單片機(jī)，本播放器具有電路簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，易于拓展等特點(diǎn)?；谶@個(gè)思想，我設(shè)計(jì)了一款特殊的 音樂(lè)播放器 ，本播放器可實(shí)現(xiàn)播放、暫停、復(fù)位等功能。 四、 課題概述 基于單片機(jī)的音樂(lè)播放器可應(yīng)用于 mp3， MP4，擴(kuò)音器等很多方面，并可作為很多系統(tǒng)的輔助功能，作為單片機(jī)的重要硬件資源之一，利用定時(shí)器可以產(chǎn)生各種固定頻率的方波信號(hào)，也可以產(chǎn)生包括 Do、 Re、 Me等音階在內(nèi)的各種頻率聲音。芯片向高度集成化、低功耗方向的發(fā)展，使得單片機(jī)在大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、高級(jí)通信系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制、高級(jí)機(jī)器人以及局域網(wǎng)等方面得到大量應(yīng)用。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個(gè)單片機(jī)一 統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)、相輔相成、共同發(fā)展的道路。而 Microchip公司的 PIC精簡(jiǎn)指令集合（ RISC）也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國(guó)臺(tái)灣的 HOLTEX 公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，與其底價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。 （三） 主流與多品種共存 : 現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以 80C51 為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有 PHILIPS公司的產(chǎn)品， ATMEL公司的產(chǎn)品和中國(guó)臺(tái)灣的 Winbond系列單片機(jī)。 CMOS 雖然功耗低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而 CHMOS 則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于要求低功耗像電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合。 （二） 低功耗 CMOS 化 : MCS51 系列 的 8031 推出時(shí)的功耗達(dá) 630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在 100mW 左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低，現(xiàn)在的各 個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了 CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。 此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小。 縱觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有： （一） 微型單片化 : 現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器（ CPU）、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（ RAM）、只讀程序存儲(chǔ)器（ ROM）、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型 的單片機(jī)集成了如 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PMW（脈寬調(diào)制電路）、 WDT（看門狗）、有些單片機(jī)將 LCD（液晶）驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 10 單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。 此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、國(guó)防航空等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 （四） 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 : 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)、電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。 內(nèi) 部 時(shí) 鐘電路GNDX T A L 1R1RfVCCC1 C2X T A L 2石 英 晶 體 或陶 瓷 振 蕩 器( 外部 )PD四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 9 （三） 在工業(yè)控制中的應(yīng)用 : 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 圖 4 內(nèi)部振蕩器等效電路圖 二、 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 （一） 在智能儀器儀表的應(yīng)用 : 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度 、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。 圖 3 89C51內(nèi)部振蕩器電路圖 VCCR STVSS8 9 C 5 1＋ 5 VC1 0 ? FR8 . 2 k?VCCR STVSS8 9 C 5 1＋ 5 VC1 0 ? FR8 . 2 k?VCCR STP 1 . 08 9 C 5 1＋ 5 VW D IM A X 7 5 0W D OP E S E T1 0 k?1 0 ? F12( a ) ( b ) ( c )1 k?8 9 C 5 1內(nèi)部時(shí)鐘電路VCCQ2RfQ3Q4GNDX T A L 2Q1D1D2R1X T A L 1PD四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 8 引腳 XTAL1 為反相器輸入端， XTAL2 為反相器輸出端。而產(chǎn)生這種基本節(jié)拍的電路就是振蕩器和時(shí)鐘電路。 12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221(T2) P 1 . 0(T 2 E X ) P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R S T( R X D ) P 3 . 0( T X D ) P 3 . 1( T 0 ) P 3 . 4( T 1 ) P 3 . 5X T A L 2X T A L 1G N D( T N T 0 ) P 3 . 2( T N T 1 ) P 3 . 3( W R ) P 3 . 6( R D ) P 3 . 7VCCP 0 . 0 ( A D 0 )P 0 . 1 ( A D 1 )P 0 . 2 ( A D 2 )P 0 . 3 ( A D 3 )P 0 . 4 ( A D 4 )P 0 . 5 ( A D 5 )P 0 . 6 ( A D 6 )P 0 . 7 ( A D 7 )P 2 . 7 ( A 1 5 )P 2 . 6 ( A 1 4 )P 2 . 5 ( A 1 3 )P 2 . 4 ( A 1 2 )P 2 . 3 ( A 1 1 )P 2 . 2 ( A 1 0 )P 2 . 1 ( A 9 )P 2 . 0 ( A 8 )E A / VPPA L E / P R O GP S E NP 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R S T( R X D ) P 3 . 0NC( T X D ) P 3 . 1( I N T 0 ) P 3 . 2( I N T 1 ) P 3 . 3( T 0 ) P 3 . 4( T 1 ) P 3 . 5P 0 . 4 ( A D 4 )P 0 . 5 ( A D 5 )P 0 . 6 ( A D 6 )P 0 . 7 ( A D 7 )E A / VPPNCA L E / P R O GP S E NP 2 . 7 ( A 1 5 )P 2 . 6 ( A 1 4 )P 2 . 5 ( A 1 3 )7891011121314151617393837363534333231302918 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28P1.4P1.3P1.2P1.1(T2EX)P1.0(T2)NC VCCP0.0(AD0)P0.1(AD1)P0.2(AD2)P0.3(AD3)(WR)P3.6(RD)P3.7XTAL2XTAL1GNDNC(A8)P2.0(A9)P2.1(A10)P2.2(A11)P2.3(A12)P2.46 5 4 3 2 144 43 42 41 40( a ) ( b )四川師范大學(xué)成都學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 2． 常用復(fù)位電路 : 一般有上電復(fù)位、手動(dòng)開(kāi)關(guān)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位電路三種，如圖所示。復(fù)位后， PC程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為 0000H，其他特殊功能寄存器的復(fù)位狀態(tài)如表 所示。復(fù)位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。其封裝形式有兩種：雙列直插封裝 (DIP)形式和方形封裝形式，如圖所示。 （ 六 ） 89C51 單片機(jī)引腳及其功能 : 89C51 有 40 條引腳，與其他 51 系列單片機(jī)引腳是兼容的。采用總線結(jié)構(gòu)可以減少 信息傳輸線的根數(shù)，提高系統(tǒng)可靠性，增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性?？偩€可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。 89C51 的中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷允許控制器 IE、中斷優(yōu)先級(jí)控制器 IP、定時(shí)器控制器 TCON(中斷標(biāo)志寄存器 )等構(gòu)成， IE、 IP、 TCON 均為 SFR 特殊功能寄存器 (見(jiàn)表 )。 四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì) 5 （ 四 ） 中斷系統(tǒng) : 單片機(jī)中的中斷是指 CPU 暫 停正在執(zhí)行的原程序轉(zhuǎn)而為中斷源服務(wù) (執(zhí)行中斷服務(wù)程序 )，在執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后再回到原程序繼續(xù)執(zhí)行。 T0 和 T1 在 TCON 和 TMOD 的控制下可工作在定時(shí)器模式或計(jì)數(shù)器模式下 ，每種模式下又有不同的工作方式。 （ 三 ） 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 : 89C51 內(nèi)部有兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，簡(jiǎn)稱為定時(shí)器 0(T0)和定時(shí)器1(T1)， T0 和 T1 分別由兩個(gè) 8 位寄存器構(gòu)成，其中 T0 由 TH0(高 8 位 )和 TL0(低 8 位 )構(gòu)成， T1 由 TH1(高 8位 )和 TL1(低 8位 )構(gòu)成。 （ 1） 并行 I/O 端口 : 89C51 有四個(gè) 8 位并行 I/O 端口，分別命名為 P0 口、 P1 口、 P2口和 P3 口，它們都是 8位準(zhǔn)雙向口，每次可以并行輸入或輸出 8 位二進(jìn)制信息。 89C51 單片機(jī)對(duì)外部電路進(jìn)行控制或交換信息都是通過(guò) I/O 端口進(jìn)行的。 程序存儲(chǔ)器是可讀不可寫(xiě)的，用于存放編好的程序和表格常數(shù)。它們的邏輯空間是分開(kāi)的，并有各自的尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式。 專用寄存器組主要用來(lái)指示當(dāng)前要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址，存放特定的操作數(shù)，指示指令運(yùn)行的狀態(tài)等。 3． 寄存器陣列 : 寄存器陣列是單片機(jī)內(nèi)部的臨時(shí)存儲(chǔ)單元或固定用途單元，包括通用寄存器組和專用寄存器組。指令譯碼器 ID 是用于分析指令操作的部件，指令操作碼經(jīng)譯碼后產(chǎn)生相應(yīng)于某一特定操作的信號(hào)。 CPU 就是根據(jù) PC 中的地址到 ROM 中去讀取程序指令碼和數(shù)據(jù)，并送給指令寄存器 IR 進(jìn)行分析?？刂破髦饕沙绦蛴?jì)數(shù)器 PC、指令寄存器 IR、指令譯碼器 ID 和定時(shí)控制邏輯電路等構(gòu)成 。 (4) 狀態(tài)寄存器 (PSW)： PSW 是一個(gè) 8 位標(biāo)志寄存器，用來(lái)存放 ALU 操作結(jié)果的有關(guān)狀態(tài) 。 (2) 累加器 (ACC)： 用來(lái)存放參與算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的一個(gè)操作數(shù)或運(yùn)算的結(jié)果。運(yùn)算器主要由算術(shù)邏輯單元 (ALU)、累加器 (ACC)、暫存寄存器 (TMP TMP2)和狀態(tài)寄存器 (PSW)組成。 （二） 中央處理器