第2章 單片機(jī)技術(shù)概述及單片機(jī)芯片AT89C51

1、第2章 單片機(jī)技術(shù)概述及單片機(jī)芯片AT89C512.1 單片機(jī)技術(shù)概述2.1.1 單片機(jī)簡介單片機(jī)是一種集成電路芯片，采集超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力（如算數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微型處理器,隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀程序存儲(chǔ)器（ROM）、輸入/輸出電路（I/O）,可能還包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口（SCI）、顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD或LED驅(qū)動(dòng)電路）、脈寬調(diào)制電路（PWM）、模擬多路轉(zhuǎn)化器及A/D轉(zhuǎn)化器等電路集成到一片芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小而又完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效的完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。由此看來，單片機(jī)有著微處理器所不

2、具備的功能，它可以單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。然而單片機(jī)又不同于單板機(jī)，芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強(qiáng)的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個(gè)最小的完整的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它與單板機(jī)或個(gè)人電腦（PC）有著本質(zhì)的區(qū)別。單片機(jī)的應(yīng)用屬于芯片級應(yīng)用，需要用戶了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的理論與技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使該芯片具備特定的功能。不同的單片機(jī)有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用戶要使用某種單片機(jī)，必須了解該型產(chǎn)品是

3、否滿足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)。這里的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊中得到。軟件特性是指指令系統(tǒng)特性和開發(fā)支持環(huán)境，指令特性即我們熟悉的單片機(jī)的尋址方式、數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方式，輸入輸出特性及對電源的要求等等。開發(fā)支持的環(huán)境包括指令的兼容及可移植性，支持軟件（包括可支持開發(fā)應(yīng)用程序的軟件資料）及硬件資料。要利用某型號(hào)單片機(jī)開發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)，掌握其結(jié)構(gòu)特性和技術(shù)特性是必需的。單片機(jī)的應(yīng)用極為廣泛，它涉及智能儀器儀表、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信以及醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域。它以無與倫比的高性能、低價(jià)位贏得了廣大電子開發(fā)者的喜愛。單片機(jī)的應(yīng)用意義遠(yuǎn)

4、不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計(jì)思想，是控制技術(shù)的一次革命，是一個(gè)重要的里程碑。2.1.2 單片機(jī)發(fā)展概況單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代。所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元（Center Processing Unit, CPU）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器及其I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元、定時(shí)單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛。20世紀(jì)70年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時(shí)期，各種新材料新工藝尚未成熟，單片

5、機(jī)仍處在初級的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡單，一般均把CPU、RAM，有的還包括了一些簡單的I/O口集成到芯片上，像Farichild公司就屬于這一類型，它還需配上外圍的其他處理電路才構(gòu)成完整的計(jì)算系統(tǒng)。類似的單片機(jī)還有Zilog公司的Z80處理器。1976年Inter公司推出了MCS-48單片機(jī)，這個(gè)時(shí)期的單片機(jī)才是真正的8位單片微型計(jì)算機(jī)，并推向市場。它以體積小、功能全、價(jià)格低贏得了廣泛的應(yīng)用，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑。在MCS-48的帶領(lǐng)下，其后，各半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機(jī)，像Zilog公司的Z8系列。到了20世紀(jì)80年代初，單

6、片機(jī)已發(fā)展到了高性能階段，像Inter公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rockwell公司的6501及6502系列等，此外，日本的著名電氣公司NEC和HITACHI都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機(jī)。20世紀(jì)80年代，世界各大公司均競相研制出品種多，功能強(qiáng)的單片機(jī)，約有幾十個(gè)系列，300多個(gè)品種，此時(shí)的單片機(jī)均屬于真正的單片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、數(shù)目繁多的I/O接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)。2.1.3 單片機(jī)的分類目前，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，單片機(jī)產(chǎn)品也種類繁多，性能各異。通常可按照指令集、制造工藝、片內(nèi)存儲(chǔ)器

7、與所能處理的數(shù)據(jù)寬度等幾個(gè)方面的差異來對單片機(jī)進(jìn)行分類。1、按指令集分類單片機(jī)中的中央處理器是依靠指令來計(jì)算和控制整個(gè)系統(tǒng)的，中央處理器在設(shè)計(jì)時(shí)就規(guī)定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統(tǒng)。指令集，顧名思義就是中央處理器在指令的集合。單片機(jī)從指令集的角度可分為CISC(復(fù)雜指令集)單片機(jī)與RISC(精簡指令集)單片機(jī)兩大類。CISC單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的馮.諾依曼（von Neumann architecture）型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)與指令共同使用同一條總線進(jìn)行傳輸。CISC單片機(jī)的指令豐富，功能較強(qiáng)。但這類單片機(jī)中，指令與數(shù)據(jù)的傳輸操作不能同時(shí)進(jìn)行，工作速度將受到一定的限制，而且價(jià)格也相對較高

8、。RISC單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是新型的哈佛（Harvard）型結(jié)構(gòu)，即雙總線型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的單片機(jī)內(nèi)部，指令總線與數(shù)據(jù)總線分離，使得指令與數(shù)據(jù)的傳輸可以同時(shí)進(jìn)行，從而提高了單片機(jī)的運(yùn)行速度。一般在控制關(guān)系比較簡單的小型電路中可使用RISC單片機(jī)，而在控制關(guān)系復(fù)雜的環(huán)境中應(yīng)采用CISC單片機(jī)。2、按制造工藝分類按芯片的制造工藝，可將單片機(jī)分為HMOS工藝和CHOMS工藝兩大類。HMOS工藝是指高密度短溝道的MOS（金屬氧化物半導(dǎo)體）工藝，采用這種工藝制造出的芯片具有高速度和高密度的特點(diǎn)；CHMOS工藝是指互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS工藝，采用這種工藝制造出的芯片除了具有HMOS型芯片的特點(diǎn)外，還具有低

9、功耗的特點(diǎn)。通常型號(hào)中帶有“C”字樣的單片機(jī)為CHMOS型，其余則為HMOS型。例如8051單片機(jī)就是HMOS型，而80C51則是CHMOS型。3、按片內(nèi)程序存儲(chǔ)器分類單片機(jī)是通過指令程序來控制各種電路的，這種指令程序存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中。單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器稱為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，按照片內(nèi)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)，可將單片機(jī)分為：片內(nèi)無ROM型、片內(nèi)帶掩膜ROM型、片內(nèi)EPROM型、片內(nèi)一次可編程型、片內(nèi)帶Flash型等。下面對該分類中所出現(xiàn)的技術(shù)名詞進(jìn)行解釋。l ROM是只讀存儲(chǔ)器的縮寫，這種存儲(chǔ)器中的內(nèi)容通過特殊方法寫入后就不能隨意更新，但可以隨時(shí)讀取，而且斷電后ROM中的內(nèi)容仍然會(huì)被保留。l 掩膜是一

10、種半導(dǎo)體制造工藝，一般ROM中的內(nèi)容是可以通過特殊方法來改變的，而掩膜ROM中的內(nèi)容則在出廠前寫好后就無法改變。l EPROM是可擦寫、可編程的只讀存儲(chǔ)器（Erasable Programmable Read_Only Memory）的縮寫，它是一種可以重復(fù)利用的ROM。l 一次可編程（One Time Program，OTP），是指僅允許用戶完成一次寫入操作。l Flash是閃速存儲(chǔ)器，簡稱閃存，是一種可擦寫、可編程的ROM。Flash內(nèi)部包含IOS（一種為國際互聯(lián)服務(wù)的操作系統(tǒng)）及微代碼。與EPROM相比，F(xiàn)lash的存儲(chǔ)速度更快。4、按所能處理的數(shù)據(jù)寬度分類按照CPU一次可處理的數(shù)據(jù)寬度

11、（數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)），單片機(jī)可分為4位機(jī)、8位機(jī)、16位機(jī)、32位機(jī)和64位機(jī)。目前應(yīng)用最廣，需求量最大的機(jī)型是4位機(jī)和8位機(jī)。2.1.4 常用單片機(jī)簡介目前，市場上常見的單片機(jī)主要有以下幾個(gè)系列。如圖2-1所示是各類芯片圖2-1 各類芯片1、51系列單片機(jī)MCS_51系列單片機(jī)由Intel公司生產(chǎn)，其中8051是一系列的典型代表。8051單片機(jī)推出后，很多公司都購買了它的內(nèi)核，使得以8051為內(nèi)核的微控制器系列單片機(jī)在全世界的產(chǎn)量最大，應(yīng)用也最為廣泛。有人推測8051可能最終形成世界上的標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片。2、AVR系列單片機(jī)1997年，ATMEL公司為了充分發(fā)揮其Flash的技術(shù)優(yōu)勢，推出了全

12、新配置的精簡指令集單片機(jī)，簡稱AVR。該系列單片機(jī)一進(jìn)入市場，就以其卓越的性能大受歡迎。3、Motorola單片機(jī)Motorola是世界上最大的單片機(jī)廠商。與Intel單片機(jī)相比，Motorola單片機(jī)的高頻噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，更適合工作在惡劣的環(huán)境。4、PIC系列單片機(jī)PIC系列單片機(jī)Microchip公司的產(chǎn)品，其突出的特點(diǎn)是體積小，功耗低，精簡指令集，抗干擾性好，可靠性高，有較強(qiáng)的模擬接口，代碼保密性好。在一些小型的應(yīng)用中，比傳統(tǒng)的51單片機(jī)更加靈活，因而也得到了廣泛的應(yīng)用。5、MDT20XX系列單片機(jī)MDT20XX系列是由Micon公司生產(chǎn)的工業(yè)級OTP（一次性可編程）單片機(jī)，該系列

13、單片機(jī)與PIC系列的管腳一致。我國海爾集團(tuán)的電冰箱控制器、TCL的通信產(chǎn)品就采用這種單片機(jī)。6、SX系列單片機(jī)SX系列單片機(jī)是8位RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，由Scenix公司推出。SX系列單片機(jī)與Intel公司的Pentium 等一起被Electronic Industry Yearbook 1998（電子工業(yè)年鑒1998）評選為1998年世界十大處理器。SX系列單片機(jī)采用雙時(shí)鐘設(shè)置，其指令運(yùn)行速度可達(dá)50/75/100MIPS(MIPS指每秒執(zhí)行百萬條指令)。7、SMC系列單片機(jī)EPSON公司生產(chǎn)的SMC系列單片機(jī)以低電壓、低功耗和內(nèi)置LCD（液晶顯示器）驅(qū)動(dòng)器特點(diǎn)而受到市場的歡迎，其廣泛應(yīng)用于

14、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、家用電器、儀器儀表、通信設(shè)備和手持式消費(fèi)類產(chǎn)品等領(lǐng)域。8、Z8系列單片機(jī)Z8系列單片機(jī)是Zilog公司的產(chǎn)品，該系列單片機(jī)的開發(fā)工具價(jià)廉物美，價(jià)格便宜，主要面向低端應(yīng)用。通過以上單片機(jī)的簡介，8051單片機(jī)的在應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)很運(yùn)用的的很廣泛，其8051單片機(jī)的微控制器比其它的單片機(jī)功能強(qiáng)大。其中也包括AT89C51系列的單片機(jī)，它可以適用于很多領(lǐng)域的應(yīng)用。2.1.5 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能I

15、C卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 1、在智能儀器儀表上的應(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、長度、硬度、元素、壓力等

16、物理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 2、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)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 3、在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。4、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

17、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)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對講機(jī)等。 5、單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 6、在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用 某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機(jī)，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的

18、原理。如：音樂信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號(hào)（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。 7、單片機(jī)在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，ABS防抱死系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)等等。 此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。2.2 8051單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu)2.2.1 8051單片機(jī)的引腳結(jié)構(gòu)常見的8051單片機(jī)芯片一般為PDID封裝（一種芯片封裝模式）

19、，這種芯片上共有40個(gè)引腳，各個(gè)引腳的名稱如圖2-2所示。圖2-2 8051單片機(jī)的引腳結(jié)構(gòu)2.2.2 8051單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大模塊，同時(shí)還包含數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，如圖2-3所示。圖2-3 8051單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1、中央處理器中央處理器是整個(gè)8051單片機(jī)的核心部件，它是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，即能夠一次處理8位（以下均指二進(jìn)制位）的數(shù)據(jù)或代碼。中央處理器負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，使各部分器件協(xié)調(diào)工作，并完成一些運(yùn)算功能。在中央處理器內(nèi)部含有很多寄存器，

20、這些寄存器擁有非常高的讀寫速度，這些寄存器用于緩存一些狀態(tài)變量或計(jì)算機(jī)的中間變量，在寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送速度非?？?。2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8051單片機(jī)的內(nèi)部還有一個(gè)容量為256字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。其中有128個(gè)字節(jié)作為特殊功能寄存器，這些寄存器與單片機(jī)的各部件直接相關(guān)：其余128個(gè)字節(jié)的空間可用于存放用戶數(shù)據(jù)，或一些計(jì)算時(shí)的中間變量。當(dāng)8051單片機(jī)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量無法滿足開發(fā)要求時(shí)，還可通過引腳外接容量為64KB的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。3、程序存儲(chǔ)器(ROM)8051單片機(jī)的芯片內(nèi)部設(shè)置了4KB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，用于存放指令程序及一些原始數(shù)據(jù)。與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同，8051單片機(jī)也可以通過引腳外接片

21、外程序存儲(chǔ)器。4、定時(shí)/計(jì)數(shù)器8051單機(jī)中有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，它們可用來實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。5、并行輸入輸出（I/O）口8位并行傳輸是指利用8條線路同時(shí)傳送每個(gè)字節(jié)信號(hào)的8個(gè)二進(jìn)制位（一個(gè)字節(jié)等于8個(gè)二進(jìn)制位）。8051單片機(jī)中，共有4個(gè)8位并行I/O接口，分別是P0口（引腳P0.0P0.7）、P1口（引腳P1.0P1.7）、P2口（引腳P2.0P2.7）、P3口（引腳P3.0P3.7）。這些I/O接口用于單片機(jī)與外部電路的數(shù)據(jù)傳送。6、全雙工串行口串行輸出是指用一條線路逐位的傳送每個(gè)字節(jié)信號(hào)的各個(gè)二進(jìn)制位，全雙工串行傳輸是指用兩條串行線路來實(shí)現(xiàn)同時(shí)雙向地傳輸數(shù)據(jù)，即A向B發(fā)送

22、信息的同時(shí)，B也可以向A發(fā)送信息。8051單片機(jī)內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通訊口，用于與其他設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送。7、時(shí)鐘電路8051內(nèi)置了一個(gè)時(shí)鐘電路，其最高頻率可達(dá)12MHz。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)運(yùn)行所需的脈沖時(shí)序。8051單片機(jī)的時(shí)鐘電路正常工作，需要通過引腳外接振蕩電容。8051單片機(jī)也可以通過引腳直接外接時(shí)鐘電路。2.3 AT89C51的結(jié)構(gòu)和性能AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KB的可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器和128B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）,器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置

23、通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C51單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。2.3.1 主要性能參數(shù)l 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容l 4KB可反復(fù)擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器l 1000次擦寫周期l 時(shí)鐘頻率范圍：0Hz24MHzl 3級加密程序存儲(chǔ)器l 128*8B內(nèi)部RAMl 32個(gè)可編程I/O接口線l 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器l 6個(gè)中斷源l 可編程串行UART通道l 低功耗空閑和掉電模式2.3.2 功能特性概述AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4KB的Flash閃速存儲(chǔ)器，128B內(nèi)部RAM,32個(gè)I/O接口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級中斷結(jié)

24、構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。2.3.3 引腳功能如圖2-4所示AT89C51芯片引腳圖VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0

25、口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，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(shí)，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(chǔ)器或

26、16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，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(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)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：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0

27、）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。圖2-4 AT89C51芯片引腳圖RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)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(hào)，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(chǔ)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，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通