【正文】 和輸出端。（4） 時鐘引腳XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。注意加密方式 1 時， 將內(nèi)部鎖定為 RESET；A當(dāng) 端保持高電平時，將執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 信號將無效。PROG ：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高，如果單片機(jī)在執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 位無效。如想禁止 ALE 的輸出可在（SFR）中的8EH 單元上 D0 位置位。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。 ALE/ ：當(dāng)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低 8PROG位字節(jié)。（3） 控制線引腳RST：復(fù)位輸入。作為輸入端時，由于外部下拉為低電平，P3 口將用上拉電阻輸出電流（ILL ） 。 P3 口：P3 口管腳是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個TTL 門電路。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。這時，P2 口的管腳被外部信號拉低，并輸出一個電流。在本設(shè)計(jì)的 Flash 編程和校驗(yàn)時，P1 口作為低八位地址接收。P1 口緩沖器能接收輸出 4個 TTL 門電流。在本設(shè)計(jì)的 Flash 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) Flash 進(jìn)行校驗(yàn)時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部電阻必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 “1”時，被定義為高阻輸入。（2） I/O 引腳 P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口。下圖是其引腳圖（其結(jié)構(gòu)框圖與上面介紹的 MCS51 系列的單片機(jī)一樣） 。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AT89C51 是一種高效微控制器。8 AT89C51 簡介AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)。 圖 32　MCS51 結(jié)構(gòu)框圖ATMEL 公司推出的 AT89Cxx 系列兼容 MCS51 系列單片機(jī)的單片機(jī)，完美地將Flash(非易失閃存技術(shù))EEPROM 與 80C51 內(nèi)核結(jié)合起來，仍采用 C51 的總體結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，F(xiàn)lash 的可反復(fù)擦寫程序存儲器能有效地降低開發(fā)費(fèi)用，并能使單片機(jī)作多次重復(fù)使用。因此，在工業(yè)測控系統(tǒng)中，使用單片機(jī)是最理想的選擇。它把微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，可靠性更高，運(yùn)行速度更塊?！　∠卤硎?MCS51 系列單片機(jī)的主要分類及功能特性： 表 31　MCS51 系列單片機(jī)的主要分類及功能特性系列 典型芯片I/O 口 定時/計(jì)數(shù)器 中斷源串行通信口片內(nèi) RAM 片內(nèi) ROM 說明80C31 4x8 位 2x16 位 5 1 128 字節(jié) 無 80C51 4x8 位 2x16 位 5 1 128 字節(jié) 4kB 掩膜ROM 87C51 4x8 位 2x16 位 5 1 128 字節(jié) 4kBEPROM 51 系列89C51 4x8 位 2x16 位 5 1 128 字節(jié) 4kBEEPROM 80C32 4x8 位 2x16 位 6 1 256 字節(jié) 無 52 系列 80C51 4x8 位 2x16 位 6 1 256 字節(jié) 8kB 掩膜ROM 787C52 4x8 位 2x16 位 6 1 256 字節(jié) 4kBEPROM 89C52 4x8 位 2x16 位 6 1 256 字節(jié) 4kBEEPROM MCS51 系列單片機(jī)具有比較大的尋址空間，地址線寬達(dá) 16 條，即外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的尋址范圍達(dá) 216=64kB，這作為單片機(jī)控制來說已是比較大的，這同時具備對 I/O 口的訪問能力。單一+5V 電源供電 [4]MCS51 系列單片機(jī)以其典型的結(jié)構(gòu)和完善的總線專用寄存器的集中管理，眾多的邏輯位操作功能及面向控制的豐富的指令系統(tǒng)，堪稱為一代“名機(jī)” ，為以后的其它單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。邏輯操作位尋址功能 外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間為 64kB 5 個中斷源，2 個優(yōu)先級 21 個專用寄存器 32 條 I/O 口線 4kbytes 程序存儲器(ROM) MCS51 系列單片機(jī)主要包括 8038051 和 8751 等通用產(chǎn)品，其主要功能如下：6 圖 31　MCS51 系列單片機(jī)3 MCS51 系列單片機(jī)簡介（包括 AT89C51） MCS51 系列單片機(jī)簡介MCS51 系列單片機(jī)是美國 INTE 公司于 1980 年推出的產(chǎn)品，與 MCS48 系列單片機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令，指令數(shù)達(dá) 111 條，MCS51 系列單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS51 系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與 MCS51 單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí) [3]。（5） 波特率設(shè)置通信線路上所有的位信號都保持一致的信號持續(xù)時間，每一位的寬度都由數(shù)據(jù)傳送速率確定，也就是我們說的波特率。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。選擇奇校驗(yàn)，組成數(shù)據(jù)位和奇偶位的邏輯“1”的個數(shù)就必須是奇數(shù)；而選擇偶校驗(yàn)，邏輯“1” 的個數(shù)必須是偶數(shù)。（2） 數(shù)據(jù)位設(shè)備在接收到起始位后，接著收到的就是數(shù)據(jù)位，MCS51 系列單片機(jī)串行口一般采用的就是 8 位或 9 位的數(shù)據(jù)傳送，這些數(shù)據(jù)在移位寄存器中構(gòu)成傳送數(shù)據(jù)字符，傳送過程都是從低位開始發(fā)送，到了接收設(shè)備中就依次被轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)。而串行通信的包括同步通信協(xié)議和異步通信協(xié)議兩種，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的討論的主要是異步串行通信，所以在此只詳細(xì)給出異步串行通信的協(xié)議。異步通信的傳送速率在 50 到 19200 波特之間，常用于計(jì)算機(jī)到 CRT 終端，以及雙機(jī)、多機(jī)之間的通信等 [2]。例如數(shù)據(jù)的傳送速率是 150b/s，每個字符包括 11 個代碼位（1 個起始位、1 個終止位、1 個奇偶檢驗(yàn)位、8 個數(shù)據(jù)位） ，此時的波特率就為 11150b/s=1650b/s每一位代碼的傳送時間是波特率的倒數(shù)，如上面的就是：td ＝1/1650= 。其結(jié)構(gòu)圖如下所示： 圖 25　串行通信傳送方向圖 波特率在信息傳輸通道中，攜帶數(shù)據(jù)信息的信號單元叫碼元，每秒鐘通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)稱為碼元傳輸速率，簡稱波特率。異步通信方式簡單可靠，也容易實(shí)現(xiàn)，故廣泛地應(yīng)用于各種微型機(jī)系統(tǒng)中。存在空閑位正是異步通信的特征之一。最后傳送的是高電平的停止位，停止位可以是 1 位、 位或 2 位。接著傳送數(shù)據(jù)位，它可以是 5 位（D0D4） 、6 位、7 位或 8 位（D0D7） ，在傳輸時，按低位在前，高位在后的順序傳送。這種用起始位開始，停止位結(jié)束所構(gòu)成的一串信息稱為幀(frame)（注意：異步通信中的“幀”與同步通信中 “幀”是不同的，異步通信中的 “幀”只包含一個字符，而同步通信中“幀”可包含幾十個到上千個字符） 。數(shù)據(jù)是一幀一幀（包含一個字符代碼或一個字節(jié)數(shù)據(jù)）傳送的，其傳送一幀的數(shù)據(jù)格式如下： 圖 24　異步通信數(shù)據(jù)格式從圖中可以看出，在幀格式中，字符由起始位(start bit)、數(shù)據(jù)位(data bit)、奇偶校驗(yàn)位(parity)和停止位 (stop bit)組成。同步通信的優(yōu)點(diǎn)是可以提高傳送速率（達(dá) 56kb/s 或更高） ，但硬件比較復(fù)雜。在數(shù)據(jù)開始傳送前，用同步字符（單或雙）來表示，檢測到規(guī)定的同步字符（可以是用戶約定或者采用 ASCⅡ碼中規(guī)定的 SYN 代碼）后，就按順序來傳送數(shù)據(jù)，直到此段數(shù)據(jù)傳送完。但它要求在通信中保持精確的同步時鐘，所以其發(fā)送器和接收器比較復(fù)雜，成本也較高，一般用于傳送速率要求較高的場合。同步通信要求在傳輸線路上始終保持連續(xù)的字符位流，若計(jì)算機(jī)沒有數(shù)據(jù)傳輸，則線路上要用專用的“ 空閑”字符或同步字符填充。同步通信把許多字符組成一個信息組，或稱為信息幀，每幀的開始用同步字符來指示。下面簡單介紹一下常用的兩種基本串行通信方式：同步通信和異步通信及其數(shù)據(jù)格式。為此，串行通信對傳送數(shù)據(jù)的格式作了嚴(yán)格的規(guī)定。2　　　　　圖 21　并行通信方式連接圖　　　　　　　　　　圖 22　串行通信方式連接圖 串行通信的基本通信方式串行通信的數(shù)據(jù)是逐位傳送的，發(fā)送方發(fā)送的每一位都具有因定的時間間隔，這就要求接收方也要按照發(fā)送方同樣的時間間隔來接收每一位。其缺點(diǎn)是每次只能傳輸一個比特位，所以傳輸速度比較慢。串行通信使用一對數(shù)據(jù)信號線，數(shù)據(jù)在一對數(shù)據(jù)信號線上一位一位順序傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個固定的時間長度 [2]。但長距離時，由于分布參數(shù)的影響，傳輸波形會變差，從而影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃? 。另外一個問題涉及到比特傳輸所需要的時間。并行通信的主要優(yōu)點(diǎn)是速度快，但應(yīng)用到長距離的連接時就無優(yōu)點(diǎn)可言了。發(fā)送設(shè)備將這些數(shù)據(jù)位通過對應(yīng)的數(shù)據(jù)線傳送給接收設(shè)備，還可附加一位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。MCS51 系列單片機(jī)是具有串行和并行二種基本通信方式的 [2]。通常情況下，都是由信息傳送的距離遠(yuǎn)近來選擇其通信方式的，短距離的數(shù)據(jù)通信一般采用并行的方式，最常見的例子是計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的通信，如打印機(jī)，CPU、存儲器模塊和設(shè)備控制器之間的通信。1單片機(jī)串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)測中的應(yīng)用串行通信基礎(chǔ)知識 通信基礎(chǔ)從廣義上來說，通信就是信息的傳遞或交換，一臺計(jì)算機(jī)與另一臺計(jì)算機(jī)之間的信息交換傳遞，計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的信息交換等都是通信的一種 [1]。數(shù)據(jù)通信的方式主要有并行數(shù)據(jù)通信和串行數(shù)據(jù)通信（本設(shè)計(jì)主要研究的是串行數(shù)據(jù)通信） 。而一般當(dāng)通信距離大于 30 米的時候就要采用串行通信了，如公用電話系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)。并行通信是指數(shù)據(jù)的各個位同時傳送，可以以字或字節(jié)為單位并行進(jìn)行，同時在兩個設(shè)備之間傳輸。接收設(shè)備可同時接收到這些數(shù)據(jù)，不需要做任何變換就可直接使用。首先，在長距離上使用多條線路要比使用一條線路昂貴。短距離時，多個信道上同時傳輸?shù)谋忍貛缀蹩偸悄軌蛲瑫r收到。并行通信方式連接如圖 21[2]。其優(yōu)點(diǎn)是串行通信的收、發(fā)雙方只需要有一條傳輸信道（一對傳送線） ，比較便宜又易于實(shí)現(xiàn)，而且用在長距離連接中也比并行通信更加可靠。串行通信方式連接如圖22[2]。不僅如此，接收方還要確定一個信息組的開始和結(jié)束。不同的串行通信方式具有不同的數(shù)據(jù)格式 [1]。（1） 同步通信所謂同步通信是指在約定的通信速率下，發(fā)送端和接收端的時鐘信號頻率始終保持一致（同步）的通信，這就保證了通信雙方在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時具有完全一致的定時關(guān)系 [1]。由于發(fā)送和接收的雙方采用同一時鐘，所以在傳送數(shù)據(jù)的同時還要傳送時鐘信號，以便接收方可以用時鐘信號來確定每個信息位。同步通信傳送信息的位數(shù)幾乎不受限制，通常一次通信傳的數(shù)據(jù)有幾十到幾千個字節(jié)，通信效率較高。用于同步通信的數(shù)據(jù)格式有許多種，下面主要介紹的是單同步字符格式和雙同步字符格式（其數(shù)據(jù)格式如下圖） 。此過程中時鐘信號也要同時傳送。3圖 23　同步通信數(shù)據(jù)格式（2） 異步通信異步通信是指通信中兩個字符之間的時間間隔是不固定的一種串行通信方式，而在一個字符內(nèi)各位的時間間隔是固定的。起始位表示一個字符的開始，停止位則表示一個字符的結(jié)束。在傳送一個字符時，由一位的低電平起始位開始，起始位還被用作同步接收端的時鐘信號，以保證以后的接收能正確進(jìn)行。奇偶校驗(yàn)位用于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的傳送是否正確，也可以沒有，可由程序來指定。停止位結(jié)束到下一個字符的起始位之間的空閑位要由 2 位（邏輯 1）來填充（只要不發(fā)送下一個字符，線路上就始終為空閑位） 。從以上敘述可以看出，在異步通信中，每接收一個字符，接收方都要重新與發(fā)送方同步一次，所以接收端的時鐘信號并不需要嚴(yán)格地與發(fā)送方同步，只要它們在一個字符的傳輸時間范圍內(nèi)能保持同步即可，這意味著時鐘信號漂移的要求要比同步信號低得多，硬件成本也要低的多，但是異步傳送一個字符，要增加大約 20％的附加信息位，所以傳送效率比較低。 串行通信的傳送方式串行通信的傳送方式有三種：一種是單工（或單向）配置，信號只能向一個方向傳4輸，任何時候都不能改變信號的傳送方向；另一種是半雙工（或半雙向）配置，允許數(shù)據(jù)向兩個方向中的任一方向傳送，但必須是交替進(jìn)行，一個時間只能向一個方向傳送；第三種傳輸方式是全雙工（全雙向）配置，允許同時雙向傳送數(shù)據(jù)，因此，全雙工配置是一對單向配置，它要求兩段的通信設(shè)備都具有完整和獨(dú)立的發(fā)送和接收能力。也就是數(shù)據(jù)的傳送速率，它表示的