单片机串行通信发射机5555

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1、湖南大学毕业设计（论文）12 硬件硬件2.1 硬件的基本组成：单片机 89C51、6M 晶震、30pF 电容、22uf/10V 电容、1K 电阻、共阳极数码显 示管、按键。2.2 电路图 （见附录 A）2.3 硬件介绍2.3.1 单片机概述单片机也被称作“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“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

2、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。2.3.1.1 单片机的发展历史 如果将 8 位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可以分为以下 几个阶段： 第一阶段（19761978）：单片机的探索阶段。以 Intel 公司的 MCS-48 为代表。 MCS-48 的推出是在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有 Motorola、Zilog 等。 都取得了满意的效果。这就是 SCM 的诞生年代， “单片机”一词即由此而来。 第二阶段（19781982）：单片机的完善阶段。Intel

3、 公司在 MCS-48 基础上推 出了完善的、典型的单片机系列 MCS-51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总 线型单片机体系结构。 1.完善的外部总线。MCS-51 设置了经典的 8 位单片机的总线结构，包括 8 位数 据总线、16 位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。 2.CPU 外围功能单元的集中管理模式。 3.体现工控特性的地址空间及位操作方式。 4.指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。 第三阶段（19821990）：8 位单片机的巩固发展及 16 位单片机的推出阶段， 也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel 公司推出的 MCS-96 系列

4、单片机，将一些 用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单 片机的微控制器特征。 第四阶段（1990）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面、 深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的 8 位/16 位/32 位通用 型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。 2.3.1.2 单片机的发展趋势 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，今后单片机的发展趋势将是进 一步向着 CMOS 化、低功耗化、低电压化、低噪声与高可靠性、大容量化、高性能湖南大学毕业设计（论文）2化、小容量、低价格化、外围电路内装化和串行扩展技术。随着半导体集成工艺的 不断

5、发展，单片机的集成度将更高、体积将更小和功能将更强。 2.3.1.3 单片机的特点 单片机主要有如下特点： 1.有优异的性能价格比。 2.集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片 上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性和 抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环 境 下工作。 3.制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令系统中均有极丰富 的转移指令、I/O 口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度 均高于同一档次的微机。 4.低功耗、低电压，便于生产便携式产品。 5.外部总线增

6、加了 I2C（Inter-Integrated Circuit）及 SPI(Serial Peripheral Interface) 等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。 6.单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。2.3.1.4 单片机的应用 由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力 助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面： 1.单片机在智能仪表中的应用 2.单片机在机电一体化中的应用 3.单片机在实时控制中的应用 4.单片机在分布式多机系统中的应用 5.单片机在人类生活中的应用 单片机已成为计算机发展和应用的一个

7、重要方面，另一方面，单片机应用的重 要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须 由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能通过单片机来实现了。这种用 软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是对传统控制技术的一次革命。 A：由单片机组成控制器的结构和特点： 单片微型计算机是微型计算机发展中的一个重要分支，是把构成一台微型计算 机的主要部件如中央处理器(CPU)、存储器(RAM/ROM)和各种功能 I/O 接口集成在 一块芯片上的单芯片微型计算机(Single Chip Micro Computer),简称单片机.由于它的 结构与指令功能都是按工业控制要求设计的

8、,且近年来单片机着力扩展了各种控制功 能如 A/D、PWM 等,因此我们更多时候称其为一个单片形态的微控制器(Single Chip Micro Controller),或直接称其为微控制器(Micro Controller)。B：用单片机组成的微机控制系统具有以下特点:1.受集成度限制,片内存储器容量较小,一般片内 ROM 小于 48K 字节,片内 RAM 小于 256 字节;但可在外部进行扩展,如 MCS51 系列单片机的片外可擦可编 程只读存储器(EPROM)、静态随机存储器(SRAM)可分别扩展至 64K 字节。2.可靠性高。单片机芯片本身是按工业控制环境要求设计的,其抗工业噪声的能

9、力优于一般通用 CPU;程序指令及其常数、表格固化在 ROM 中不易破坏;常用信号通湖南大学毕业设计（论文）3道均在一个芯片内,故可靠性高。3.易扩展。片内具有计算机正常运行所必须的部件,芯片外部有许多供扩展用的 总线及并行、串行输入/输出端口,很容易构成各种规模的微机控制系统。4.控制功能强。为了满足工业控制要求,单片机的指令系统中有极丰富的条件分 支转移指令、I/O 口的逻辑操作以及位处理功能。一般来说,单片机的逻辑控制功能 及运行速度均高于同一档次的微处理器。5.一般的单片机内无监控程序或系统管理软件,软件开发工作量大。但近年来已 开始出现了片内固化有 BASIC 解释程序及 FROTH

10、 操作系统的单片机,使单片机系统 的开发提高了一个新水平。此外,单片机成本低、集成度高、控制功能多,可灵活地组装成各种智能控制装置,并 能有针对性设计成专用系统,解决从简单到复杂的各种需要,实现最佳的性价比。特别 是单片机与传统机械产品相结合,使原有机械产品的结构简化、控制智能化。如数控 机床就是典型实例。近年来,单片机发展极快,其产量占微机产量的 70%以上。目前， 至少有 50 个系列 400 余种机型，性能和结构各不相同, INTEL、MOTOROLA、ZILCG 等公司都有系列单片微型计算机。国内普及的几乎 都是 INTEL 公司的产品。2.3.2 AT89C51 单片机简介AT89C

11、51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能的 CMOS8 位单片机片内 4Kbytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 128bytes 的随机存储器 （RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失存储技术生产，兼容标准 MCS- 51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大。 AT89C51 单片机可为你提供许多高性价的应用场合，可灵活的应用于各种控制领域。AT89C51 图 2.1 单片机 AT89C51主要性能参数：湖南大学毕业设计（论文）4与 MCS-51 产品指令系统的全兼容 4k 字节可重擦写 Flash

12、闪速存储器 1000 次可擦写周期 全静态操作：0Hz-24MHz 三级加密程序存储器 1288 字节内部 RAM 32 个可编程 I/O 口线 2 个 16 位定时/计数器 6 个中断源 可编程串行 UART 通道 低功耗空闲和掉电模式 2.3.2.1 AT89C51 功能特性描述： AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，两个 16 位定时/计数器，一个 5 向量中断结构，一个全双工 串行通信口，片内震荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作， 并支持两种软件的可选的节电工作模式。空

13、闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，窜行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内 容，但震荡器停止工作并禁止所有部件工作直到下一个硬件复位。 （1） AT89C51 引脚功能说明： Vcc：电源电压 GND：地 P0 口：PO 口是一组 8 位漏极开路行双向 I/O 口，也既地址/数据总线复用口。 可作为输出口使用时，每位可吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑电路，对端口写 “1”可作为高阻抗输入输入端用。在访问外部数据存储器时，这组口线分时转换地址 （低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时，PO 口接收指令字节，

14、而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求接上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输入缓冲级可驱动 （吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端 口拉到高电平，此时可作输出口。作输入口时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚 被外部信号拉低时输出一个电流（I） 。Flash 编程和程序校验期间，P1 口接收 8 位地 址。 P2 口：P2 口是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输入缓冲极可 以驱动（输入或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口“1”，通过内部的上拉电阻 把端口拉到高电平，

15、此时和作为输出口，作输出口时，因为存在内部上拉电阻，某 个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部存储器或 1 位地址的外部数 据存储器（例如执行 MOVXDPTR 指令）时，P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVXRI 指令）时，P2 口线的内容（也既特 殊功能寄存器（SFR）区中 R2 寄存器的内容） ，在整个访问期间不改变。Flash 编程 或校验时，P2 亦接收高地址和其他控制信号。 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， ，P1 的输入缓冲级可 驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3

16、口写入“1”时，它们被内部上 拉电阻拉高并可作为输出端口。作输出端口时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输 出电流。P3 口除可作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表 2.1 所示：湖南大学毕业设计（论文）5P3 口还接收一些用于 Flas 闪速存储器编程和程序校验的控制信号图 2.2 AT89C51 方框图 RST：复位输出。当震荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平使 机器复位。 ALE/当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输PROG出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节，即使不访问外部字节，ALE 仍时钟震荡频率的 1/6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟脉冲或用于定时目的。要注意的 是：每次访问外部存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。对 Flash 存储器编程期间，该引脚还要输入编程脉冲（） 。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中PROG的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。