【正文】 具有哪些最重要的部分呢？ 我們以打算盤為例計算一道算術題。例： 36＋ 163 156－ 166247。 34。現在要進行運算，首先需要一把算盤，其次是紙和筆。我們把要計算的問題記錄下來，然后第一步先算 163 156，把它與 36 相加的結果記在紙上，然后計算 166247。 34，再把它從上一次結果中減去，就得到最后的結果。 現在，我們用單片機來完成上述過程，顯然，它首先要有代替算盤進行運算的部件，這就是“運算器”；其次，要有能起到紙和筆作用的器件，即能記憶原始題目、原始數據和中間結果，還要記住使單片機能自動進行運算而編制的各種命令。 這類器件就稱為“存貯器”。此外，還需要有能代替人作用的控制器，它能根據事先給定的命令發(fā)出各種控制信號，使整個計算過程能一步步地進行。但是光有這三部分還不夠，原始的數據與命令要輸入，計算的結果要輸出，都需要按先后順序進行，有時還需等待。如上例中，當在計算 163 156 時，數字 36就不能同時進入運算器。因此就需要在單片機上設置按控制器的命令進行動作的“門”，當運算器需要時，就讓新數據進入。 或者，當運算器得到最后結果時，再將此結果輸出，而中間結果不能隨便“溜出”單片機。這種對輸入、輸出數據進行一定管理的“門” 電路在單片機中稱為“口”（ Port）。 在單片機中，基本上有三類信息在流動，一類是數據，即各種原始數據（如上例中的 3 163 等）、中間結果（如 166247。 34 所得的商 余數 30 等）、程序（命令的集合）等。這樣要由外部設備通過“口”進入單片機，再存放在存貯器中，在運算處理過程中，數據從存貯器讀入運算器進行運算，運算的中間結果要存入存貯器中，或最后由運算器經“出入口”輸出。用戶要單片機執(zhí)行的各種命令（程序）也以數據的形式由存貯器送入控制器，由控制器解讀（譯碼）后變?yōu)楦鞣N控制信號，以便執(zhí)行如加、減、乘、除等功 能的各種命令。所以，這一類信息就稱為控制命令，即由控制器去控制運算器一步步地進行運算和處理，又控制存貯器的讀（取出數據）和寫（存入數據）等。第三類信息是地址信息，其作用是告訴運算器和控制器在何處去取命令取數據，將結果存放到什么地方，通過哪個口輸入和輸出信息等。 存貯器又分為只讀存貯器和讀寫存貯器兩種，前者存放調試好的固定程序和常智能溫度控制系統(tǒng)的概述 第 5頁（共 33頁） 數，后者存放一些隨時有可能變動的數據。 顧名思義，只讀存貯器一旦將數據存入，就只能讀出，不能更改（ EPROM、 E2PROM等類型的 ROM 可通過一定的方法來更改、寫入數據 —— 編者注）。而讀寫存貯器可隨時存入或讀出數據。 實際上，人們往往把運算器和控制器合并稱為中央處理單元—— CPU。單片機除了進行運算外，還要完成控制功能。所以離不開 計數和定時 。 到這里為止，我們已經知道了單片機的基本組成，即單片機是由中央處理器（即 CPU 中的運算器和控制器）、只讀存貯器（通常表示為 ROM）、讀寫存貯器（又稱隨機存貯器通常表示為 RAM）、輸入 /輸出口（又分為并行 口和串行口，表示為 I/O 口）等等組成。實際上單片機里面還有一個時鐘電路，使單片機在進行運算和控制時，都能有節(jié)奏地進行。另外，還有所謂的“中斷系統(tǒng)”，這個系統(tǒng)有“傳達室”的作用，當單片機控制對象的參數到達某個需要加以干預的狀態(tài)時，就可經此“傳達室”通報給 CPU，使 CPU 根據外部事態(tài)的輕重緩急來采取適當的應付措施。 現在，我們已經知道了單片機的組成，余下的問題是如何將它們的各部分連接成相互關聯的整體呢？ 實際上，單片機內部有一條將它們連接起來的“紐帶”，即所謂的“內部總線”。 此總線有如大城市的“干道” ，而 CPU、 ROM、 RAM、 I/O 口、中斷系統(tǒng)等就分布 在此“總線”的兩旁，并和它連通。從而，一切指令、數據都可經內部總線傳送，有如大城市內各種物品的傳送都經過干道進行。 AT89C51 的基本結構 和工作原理 AT89C51 單片機的主要工作特性： 內含 4KB 的 FLASH 存儲器，擦寫次數 1000 次； 內含 28 字節(jié)的 RAM； 具有 32 根可編程 I/O 線； 具有 2個 16 位可編程定時器； 具有 6個中斷源、 5個中斷矢量、 2 級優(yōu)先權的中斷結構； 具有 1個全雙工的可編程串行通信接口； 具有一個數據指針 DPTR。 兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式； 具有可編程的 3級程序鎖定定位； 基于 AT89C51 家庭溫度智能控制系統(tǒng)的設計與仿真 第 7 頁（共 40 頁） AT89C51 的工作電源電壓為 5（ 1177。 ） V且典型值為 5V,最高工作頻率為 24MHz. AT89C51 各部分的組成及功能： 1. 中央處理器 （ CPU）是單片機的核心，完成運算和操作控制，主要包括運算器和控制器兩部分。 振蕩器和時鐘電路 數據存儲器 128 字節(jié) 程序存儲器 14KB CPU 兩個 16 位定時器 計數器 中斷 控制 總線擴展控制器 并行可編程 I/O 口 可編程 串行口 內部總線 外部中斷 擴展控制 P0 P1 P2 P3 RXD TXD B 寄存 AC 暫存器 2 暫存器 1 PSW ALU 片內 ROM 地址寄存器 PC增量器 程序計數器 指令寄存器 指令譯碼器 定時及 控制 PSEN ALE EA RST 智能溫度控制系統(tǒng)的概述 第 7頁（共 33頁） (1)運算器 運算器主要用來實現算術、邏輯運算和位操作。其中包括算術和邏輯運算單元ALU、累加器 ACC、 B寄存器、程序狀態(tài)字 PSW和兩個暫存器等。 ALU 是運算電路的核心，實質上是一個全加器，完成基本的算術和邏輯運算。算術運算包括加、減、乘、除、增量、減量、 BCD 碼運算；邏輯運算包括“與”、“或”、“異或”、左移位、右移位和半字節(jié)交換，以及位操作中的位置位、位復位等。 暫存器 1和暫存器 2 是 ALU 的兩個輸入，用于暫存參與運算的數據。 ALU 的輸出也是兩個：一個是累加器，數據經運算后，其結果又通過內部總線返回到累加器；另一個是程序狀態(tài)字 PSW，用于存儲運算和操作結果的狀態(tài)。 累加器是 CPU 使用最頻繁的一個寄存器。 ACC 既是 ALU 處理數據的來源，又是 ALU運算結果的存放單元。單片機與片外 RAM 或 I/O 擴展口進行數據交換必須通過 ACC來進行。 B 寄存器在乘法和除法指令中作為 ALU 的輸入之一，另一個輸入來自 ACC。運算結果存于 AB寄存器中。 （ 2） 控制器 控制器是識別指令并根據指令性質協(xié)調計算機內各組成單元進行工作的部件，主要包括程序計數器 PC、 PC 增量器、指令寄存器、指令譯碼器、定時及控制邏輯電路等，其功能是控制指令的讀入、譯碼和執(zhí)行，并對指令執(zhí)行過程進行定時和邏輯控制。AT89C51 單片機中， PC是一個 16 位的計數器，可對 64KB 程 序存儲器進行尋址。復位時 PC 的內容是 0000H. (3)存儲器 單片機內部的存儲器分為程序存儲器和數據存儲器。 AT89C51 單片機的程序存儲器采用 4KB 的快速擦寫存儲器 Flash Memory,編程和擦除完全是電器實現。 （ 4）外圍接口電路 AT89C51 單片機的外圍接口電路主要包括： 4個可編程并行 I/O 口 ,1個可編程串行口， 2 個 16 位的可編程定時器以及中斷系統(tǒng)等。 AT89C51 的工作原理： AT89C51 的封裝形式有 PDIP,TQFP,PLCC 等，現以 PDIP 為例。 智能溫度控制系統(tǒng)的概述 第 8頁 （共 33頁） （ 1） I/O 口線 P0 口 —— 8位、漏極開路的雙向 I/O 口。 當使用片外存儲器及外擴 I/O 口時， P0 口作為低字節(jié)地址 /數據復用線。在編程時， P0 口可用于接收指令代碼字節(jié)；程序校驗時，可輸出指令字節(jié)。 P0 口也可做通用 I/O 口使用，但需加上拉電阻。作為普通輸入時，應輸出鎖存器配置 1。 P0口可驅動 8 個 TTL 負載。 P1 口 —— 8位、準雙向 I/O 口，具有內部上拉電阻。 P1 口是為用戶準備的 I/O 雙向口。在編程和校驗時，可用作輸入低 8 位地址。用作輸入時，應先將輸出鎖存器置 1。 P1口可驅動 4個 TTL負載。 P2—— 8 位、準雙向 I/O 口，具有內部上拉電阻。 當使用外存儲器或外擴 I/O 口時， P2 口輸出高 8 位地址。在編程和校驗時， P2口接收高字節(jié)地址和某些控制信號。 P3—— 8 位、準雙向 I/O 口，具有內部上拉電阻。 P3口可作為普通 I/O 口。用作輸入時，應先將輸出鎖存器置 1。在編程 /校驗時，P3口接收某些控制信號。它可驅動 4 個 TTL 負載。 （ 2）控制信號線 RST—— 復位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在 RST 腳施加兩個機器周期以上的高電平，將器件復位。 EA/VPP—— 外部程序存儲器訪問允許信號 EA. 當 EA信號接地時，對 ROM的讀操作限定在外部程序存儲器，地址為 0000HFFFFH。當 EA 接 VCC 時，對 ROM 的讀操作從內部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。在編程時，該引腳可接編程電壓 5V或 12V。在編程校驗時，該引腳可接 VCC。 PSEN—— 片外程序存儲器讀選通信號 PSEN，低電平有效。在片外程序存儲器取指期間，當 PSEN 有效時，程序存儲器的內容被送至 P0口；在訪問外部 RAM 時， PSEN 無效。 ALE/PROG—— 低字節(jié)鎖存信號 ， ALE 的下降沿將 P0 口輸出的低 8位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實現低字節(jié)地址和數據的分時傳送。此外， ALE 端連續(xù)輸出正脈沖，頻率為晶振頻率的 1/6，可做外部定時脈沖使用。 （ 3）外部晶振引線 智能溫度控制系統(tǒng)的概述 第 10 頁（共 40 頁） XTAL1—— 片內振蕩器反向放大器和時鐘發(fā)生線路的輸入端。使用片內振蕩器時，連接外部石英晶體和微調電容。 XTAL2—— 片內振蕩器反相放大器的輸出端。當使用片內振蕩器時，外接石英晶體和微調電容。 AT89C51 的存儲器將程序存儲器和數據存儲器分開，并有各自的存儲空間和訪問指令。它有 4 個存儲空間：片內存儲器、片外存儲器、片內數據存儲器及片外存儲器。 （ 1） 振蕩器電路原理 (2)振蕩電路的接法 AT89C51 是 一 種 帶 4K 字 節(jié) 閃 存 可 編 程 可 擦 除 只 讀 存 儲 器 （ FPEROM— FlashProgrammable and Erasable Read Only Memory）的 低電壓、 高性能 CMOS 8 位微處理 器，俗稱 單片 機。 AT89C20 51 是一種帶 2 K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的 可擦除 只讀存 儲器可 以反復 擦除 1000 次。該器件采振蕩器 amp。 Rf Q 247。 2 Q 247。 3 247。 6 PD XTAL1 C1 C2 XTAL2 XTAL1 CND XTAL2 XTAL1 GND NC 外部振蕩器信號 智能溫度控制系統(tǒng)的概述 第 10頁 （共 33頁） 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 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 AT89C51 是一 種高效 微控制 器， AT89C205 1 是它的 一種精 簡版本 。 AT89C 單片機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。 主要技指標和特性 與 MCS51 兼容 4 K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命 ： 1 000 寫 /擦循 環(huán) 數據 保留時 間： 10 年 全靜 態(tài)工作 ： 0 Hz24MHz 三級 程序存 儲器鎖 定 1 288 位內部 RAM 3 2 可編 程