《基于89C51的单片机开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于89C51的单片机开发（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、物理与电子工程学院基于89C51的单片机开发设计报告设计者：张建祥摘 要89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。单片机也被称作“单片微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。单片机一词最初是源于
2、“Single Chip Microcomputer”,简称SCM。随着SCM在技术上、体系结构上不断扩展其控制功能，单片机已不能用“单片微型计算机”来表达其内涵。国际上逐渐采用“MCU”(Micro Controller Unit)来代替，形成了单片机界公认的、最终统一的名词。为了与国际接轨，以后应将中文“单片机”一词和“MCU”唯一对应解释。在国内因为“单片机”一词已约定俗成，故而可继续沿用。我们所做的是单片机板子，它在工作原理和结构上基本类似于单片机，是单片机的压缩型，便于我们需诶和研究。【关键词】：89C51，串行接口，发光二极管，数码管等。一、89C51单片机的基本组成图所示为89C
3、51系列单片机的基本结构框图。 在一小块芯片上，集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括： 频率基准源 计数器 内部总线 中断 中断 控制 并行I/O口 串行输入/输出振荡器及定时电路4K/8K字节程序存储器ROM128/256字节数据存储器RAM2个16位定时器/计数器8051CPU64K字节总线扩展控制可编程I/O口48位可编程串行口（1）一个8位的微处理器（CPU）。（2）片内数据存储器RAM(128B/256B)。存放可以读/写的数据-运算的中间结果、最终结果、欲显示的数据等。（3）片内程序存储器ROM/EPROM(4KB/8KB) 。存放程序，一些原始数据和表格。但也有一
4、些单片机内部不带ROM/EPROM，如8031，8032，80C31等。（4）四个8位并行I/O接口P0-P3。每个口既可以用作输入，也可以用作输出。（5）两个定时器/计数器。每个定时器/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。（6）五个中断源的中断控制系统。（7）一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口。用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。（8）片内振荡器和时钟产生电路。但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率12MHZ。以上各个部分通过内部数据总线相连接。二、 89C51单片机内部结
5、构189C51单片机内部结构图 8051/8751/8031芯片的外部引脚和指令系统完全兼容，其内部结构除ROM/EPROM不同外，其余完全相同。 一个完整的计算机应该由运算器，控制器，存储器（ROM及RAM）和I/O接口组成。一般微处理器（如Z80）只包括运算器和控制器两部分。和一般微处理器相比，89C51增加了四个8位I/O口，一个串行口，4KB ROM，128B RAM，很多工作寄存器及特殊功能寄存器（SFR）。各部分的功能简述如下. 2、中央处理单元（CPU） CPU是单片机的核心，是计算机的控制和指挥中心，有运算器和控制器等部件组成。 2.1运算器 运算器包括一个可进行8位算术运算和
6、逻辑运算的单元ALU，8位的暂存器1，暂存器2，8位的累加器ACC，寄存器B和程序状态寄存器PSW等。 ALU：可对4位（半字节），8位（一字节）和16位（双字节）数据进行操作。能作加、减、乘、除、加1、减1、BCD数十进制调整及比较等算术运算和与、或、异或、求补及循环移位等逻辑操作。 ACC：累加器ACC ，8位，一个运算数经暂存器2进入ALU的输入端，与另一个来自暂存器1的运算数进行运算，运算结果又送回 ACC。在指令中用助记符A来表示。 PSW：程序状态寄存器，用于指示指令执行后的状态信息，相当于一般微处理器的标志寄存器。PSW中各位状态供程序查询和判别用。 B：8位寄存器，在乘、除运算
7、时，B寄存器用来存放一个操作数，也用来存放运算后的一部分结果；若不做乘、除运算时，则可作为通用寄存器使用。 2.2控制器 控制器包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、振荡器及定时电路等。 程序计数器PC：由两个8位的计数器PCH及PCL组成，共16位。PC实际上是程序的字节地址计数器，PC中的内容是将要执行的下一条指令的地址。 指令寄存器IR及指令译码器ID：由PC中的内容指定ROM地址，取出来的指令经指令寄存器IR送至指令译码器ID，由ID对指令译码并送PLA产生一定序列的控制信号，以执行指令所规定的操作。 振荡器及定时电路：89C51单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和频
8、率微调电容（2个30pF左右），其频率范围为1.2MHz-12MHz。 3、存储器 89C51片内有ROM（程序存储器，只能读）和RAM（数据存储器，可读可写）两类，他们有各自独立的存储地址空间，与一般微机的存储器配置方式很不相同。 3.1、 程序存储器（ROM） 89C51及8751的片内程序存储器容量为4KB，地址从0000H开始，用于存放程序和表格常数。 3.2 、数据存储器（RAM） 89C51/8751/8031片内数据存储器均为128B，地址为00H-7FH，用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。 在这128B的RAM中，有32个字节单元可指定为工作寄存器，这同一般微处理
9、器不同。89C51的片内RAM和工作寄存器排在一个队列里统一编址。 由图1可见，89C51单片机内部还有SP，DPTR，PCON，IE，IP等特殊功能寄存器，它们也同128字节RAM在一个队列编址，地址为80HFFH。在这128字节RAM单元中有21个特殊功能寄存器（SFR），在这些特殊功能寄存器中还包括P0P3口锁存器。 3.3 、I/O接口 89C51有四个8位并行接口，即P0-P3。它们都是双向端口，每个端口有8条I/O线，均可输入/输出。P0-P3口四个锁存器同RAM统一编址，可以把I/O口当作一般特殊功能寄存器来寻址。4、管脚说明VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一
10、个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可
11、接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，
12、P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的
13、输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将
14、不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，
