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1、第5章 80C51内核增强型单片机芯片,5.1 89C51RX系列单片机概述 5.2 P89C51RX引脚功能 5.3 P89C51RX系列片内存储器结构 5.4 可编程计数器阵列PCA及应用 5.5 89C51RX系列中断控制系统 5.6 硬件看门狗 5.7 P89C6XX2 系列 *5.8 P89C66X系列简介,5.1 89C51RX系列单片机概述,1. Philips公司第一代P89C51RXXH系列芯片,1999年3月，Philips 公司先后推出了以增强型MCS-51 CPU作为内核的新一代8位单片机芯片P89C51RC+H、P89C51RD+H、P89C51RA+H、P89C51
2、RB+H、P89C51RA2H、P89C51RB2H、P89C51RC2H、P89C51RD2H等(统称为第一代P89C51RX系列芯片，彼此之间只是片内存储器种类、容量以及编程电压不同)。P89C51RX系列具有如下特点：,(1) 采用增强型MCS-51内核，硬件资源、封装形式及引脚排列、指令系统与增强型80C51芯片保持100%兼容，即P89C51RX系列完全可以替换具有相同封装形式的8XC5X、8XC5XX2系列芯片。 (2) 扩充了片内RAM存储器容量，在89C51RX内部，除了256字节的内部RAM外，还集成了256768字节的内部扩展RAM(简称ERAM)。 (3) 集成了与Int
3、el 8XC51FX系列完全兼容的5模块可编程计数器阵列PCA。 (4) 可以使用与 MCS-51相同的每机器周期12个时钟模式(在标准时钟模式下，晶振频率为033 MHz)，也可以采用每机器周期6时钟模式(晶振频率为020 MHz，指令执行时间快一倍)。 (5) 提供了硬件看门狗计数器WDT。 (6) 具有7个中断源(4个中断优先级)。,2. Philips公司第二代P89C51RX系列芯片 2002年5月，Philips公司推出了第二代P89C51RX系列芯片，主要特征是器件型号中没有字母“H”，与第一代P89C51RX系列芯片相比，做了如下改进： (1) 第一代P89C51RX芯片时钟模
4、式配置位FX2的记录载体为OTP ROM，缺省时为6时钟模式，可编程为12时钟模式，但编程后不能再使用6时钟模式；而第二代P89C51RX系列芯片时钟模式配置位FX2的记录载体为Flash ROM，缺省时为12时钟模式，可编程为6时钟模式，可通过并行编程方式擦除，恢复为12时钟模式。,(2) 增加了时钟模式选择特殊功能寄存器CKCON。即当FX2位处于擦除或未编程状态(即FX2位为1)时，可通过软件修改CKCON的X2位选择系统时钟模式(但值得注意的是，位于Flash ROM保密字节内的系统时钟配置位FX2比CKCON寄存器内的X2位优先，即当FX2位被编程后，X2位无效)。 (3) 当CPU
5、运行在“6时钟/机器周期”状态时，可通过CKCON寄存器选择外设时钟模式，如图5-1所示。,图5-1 CKCON寄存器各位含义,表5-1 第二代P89C51RX系列芯片CPU和外设时钟选择关系,表5-2 P89C51RX系列常见型号,3. Atmel公司T89C51RX系统芯片 Atmel公司也于2000年前后推出以Flash ROM作为片内程序存储器的T89C51RX系列芯片、以OTP ROM作为片内程序存储器的TS87C51RX系列芯片。 T89C51RX芯片硬件资源、引脚排列与P89C51RX系列保持100%，但资源比P89C51RX系列多，主要体现在： (1) 片内集成了2 KB、可擦
6、写10万次的E2PROM存储器，方便了系统运行参数的保存。 (2) 在PLCC68封装、VQFP64封装的T89C51RX芯片品种中，增加了P4、P5两个8位I/O口，即I/O引脚数目为48根（6口8位）。,(3) 工作电压范围宽。P89C51RX系列电源电压为5.0V10%，而T89C51RX系列电源电压为3.05.5 V；对低电压版本，电源电压为2.73.6 V。 (4) 改进了X2时钟模式，即在6时钟/机器周期状态下，可以选择每一外设的时钟频率。即T89C51RX系列芯片内CKCON寄存器各位含义与Philips第二代P89C51RX系列芯片相同。 (5) 可以改变外部RAM读选通 、写
7、选通 脉冲宽度。缺省状态下，读选通、写选通 脉冲宽度为6时钟周期，但在T89C51RX中，可以选择30时钟周期，以便读写存取速度慢的RAM存储器。,5.2 P89C51RX引脚功能,图5-2 P89C51RX系列芯片封装形式及引脚排列 (a) DIP封装；(b) LQFP封装；(c) LCC封装,图5-2 P89C51RX系列芯片封装形式及引脚排列 (a) DIP封装；(b) LQFP封装；(c) LCC封装,5.3 P89C51RX系列片内存储器结构,表5-3 89C51RX系列特殊功能寄存器,表5-3 89C51RX系列特殊功能寄存器,表5-3 89C51RX系列特殊功能寄存器,表5-3
8、89C51RX系列特殊功能寄存器,5.3.1 片内程序存储器 89C51RX系列采用Flash ROM作为片内程序存储器，容量从864 KB，无须通过EPROM、Flash ROM芯片扩展外部程序存储器，因此引脚一般通过2.0 k电阻接高电平。 可以在通用编程器上对89C51RX系列芯片编程，也可以用ISP、IAP方式进行编程。,5.3.2 片内数据存储器,图5-3 89C51RX/87C51RX存储器结构,256字节内部RAM、外部RAM读写方法与增强型MCS-51相同；内部扩展RAM地址空间与外部RAM地址空间重叠，也是通过MOVX指令读写。为了区别MOVX指令的读写对象内部扩展RAM或外
9、部RAM，89C51RX系列辅助功能寄存器AUXR中增加了EXTRAM选择位。EXTRAM为0，MOVX指令读写对象为内部扩展RAM；EXTRAM为1，MOVX指令读写对象为外部RAM。由于复位时，AUXR寄存器内容为xxxxxx00B，因此复位后，MOVX指令读写对象为内部扩展RAM。当需要读写外部RAM时，须通过如下指令，将EXTRAM位置1。,OR AUXR, #00000010B ; 由于AUXR寄存器不具有位寻址 功能，只能通过或指令将指 ; 定位置1 MOV DPTR, #XXXX ; 外部RAM地址送DPTR MOVX A, DPTR ; 读外部RAM单元内容,【例5.1】 编写
10、一段程序，将外部RAM中2000H200FH单元内容送内部扩展RAM的0000000FH单元。 参考程序如下：,MOV DPTR, #2000H ; 外部RAM单元首地址送DPTR MOV R7, #10H ; 传送字节数送R7 INC AUXR1 ; 切换数据指针 MOV DPTR, #0000H ; 将内部扩展RAM首地址送另一数据指针 NEXT: INC AUXR1 ; 切换数据指针，使DPTR指向外部单元,OR AUXR, #00000010B MOVX A, DPTR ; 读外部RAM单元内容到Acc INC DPTR ; 指向外部RAM下一单元 INC AUXR1 ; 切换数据指针
11、，使DPTR指向内部扩展RAM ANL AUXR, #11111101B ; 将EXTRAM位为0，使MOVX指令读写对象 为ERAM MOVX DPTR, A ; 数据送内部扩展RAM INC DPTR ; 指向内部扩展RAM下一单元 DJNZ R7, NEXT ; R7不为0时循环,5.4 可编程计数器阵列PCA及应用,图5-4 可编程计数器阵列PCA,5.4.1 PCA结构及控制,图5-5 PCA计数器及控制,图5-6 PCA中断控制逻辑,1. PCA模式寄存器CMOD PCA模式寄存器CMOD各位含义如下：,CMOD(OD9H),B7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0,(1)
12、CPS1、CPS0用于选择PCA计数器计数脉冲来源。PCA内五个模块共用一个16位加法计数器（CH和CL），计数脉冲来源由CMOD寄存器的CPS1、CPS0位决定： CPS1、CPS0 计数脉冲源 00 内部时钟信号fosc/6（6时钟模式）或fosc/12（12时钟模式） 01 内部时钟信号fosc/2（6时钟模式）或fosc/4（12时钟模式） 10 定时器T0的溢出脉冲 11 来自ECI/P1.2引脚的外部脉冲(在6时钟模式下，外部脉冲最 高频率为fosc/4；在12时钟模式下，外部脉冲最高频率为 fosc/8),(2) ECFPCA计数器CH/CL溢出中断允许。当PCA计数器溢出时，P
13、CA控制寄存器CCON的溢出标志CF有效。如果ECF=1，且中断允许寄存器IE的EC、EA位为1，则CPU将响应PCA计数器溢出中断。 (3) CIDL节电状态下PCA运行控制。当CIDL=0时，在节电状态下，PCA计数器继续计数（图5-5中的与非门输出恒为1，与PCON寄存器节电运行控制位IDL内容无关）；反之，当CIDL=1时，在节电状态下，PCA计数器停止计数（由于CIDL位为1，图5-5中与非门输出状态由PCON寄存器节电运行控制位IDL决定，当IDL位为1时，与非门输出为0，PCA计数器停止计数）。 (4) WDTE禁止/允许模块4看门狗工作。,2. PCA计数器（CH和CL） 16
14、位加法计数器，计数脉冲由CMOD寄存器的CPS1、CPS0位定义，每来一个脉冲，计数器加1，当CH溢出时，CCON寄存器内的溢出标志CF置位。,3. PCA控制寄存器CCON,CCOD(OD8H),B7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0,(1) CCF4CCF0分别是模块4模块0的中断标志位。当产生匹配（比较）或捕捉时由硬件置1。但CPU响应PCA中断请求后，不能自动清除，需要软件清零。 (2) CRPCA计数器启动控制位。在正常状态下，CR=1时，计数脉冲开关闭合，每来一个计数脉冲，计数器加1；当CR=0时，PCA计数器停止计数。 (3) CFPCA计数器溢出标志。当PCA计数器溢出
15、时，CF自动置1（不自动清除，需要软件清零）。,4. 模块比较/捕捉寄存器（CCAPnH和CCAPnL）和模块模式寄存器CCAPMn 每一模块对应一个16位比较/捕捉寄存器（即高8位CCAPnH和低8位CCAPnL）、模块工作方式寄存器CCAPMn。 每一模块的工作方式由对应模块的工作方式寄存器CCAPMn决定，如模块0的工作方式由模块0的工作方式寄存器CCAPM0决定、模块1的工作方式由模块1的工作方式寄存器CCAPM1决定，依此类推，模块4的工作方式由模块4的工作方式寄存器CCAPM4决定。模块工作方式寄存器CCAPM0CCAPM4结构、各位含义相同，如下所示：,B7 b6 b5 b4 b
16、3 b2 b1 b0,CCAPM0 (0DAH) CCAPM1 (0DBH) CCAPM2 (0DCH) CCAPM3 (0DDH) CCAPM4 (0DEH),其中： ECOMn比较器允许/禁止位。 CAPPn 上升沿捕捉允许/禁止位。 CAPNn 下降沿捕捉允许/禁止位。 MATn匹配允许/禁止位。如果MATn=1，则当PCA计数器当前值与对应模块的比较/捕捉寄存器相同时，将CCON寄存器中对应中断标志位置1。 TOGn触发输出允许/禁止位。如果TOGn=1，则当PCA计数器当前值与对应模块的比较/捕捉寄存器相同时，触发相应模块的CEX引脚翻转。 PWMn脉冲宽度调制允许/禁止位。 ECCFn允许/禁止CCF中断。,表5-4 PCA模块工作方式,5.4.2 PCA模块初始化步骤 PCA模块初始化步骤包括： (
