[解析]stc89c52单片机介绍

[解析]stc89c52单片机介绍 STC89C52单片机介绍 ========================================第1页 ======================================== STC89C52 单片机介绍: 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能 集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件: CPU 、 内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、 定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图 像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器( Microcontroler )，是因为它最早被用在工业控制 领域。单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通 过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成 进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。 INTEL 的 Z80 是最早按照这种思 想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。 早期的单片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031 ，因为简 单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列单 片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领 域要求的提高，开始出现了 16 位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛 的应用。 90 年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。 随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用， 32 位单片机迅速取 代 16 位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的 8 位单片机的性能也 得到了飞速提高，处理能力比起 80 年代提高了数百倍。目前，高端的 32 位单片 机主频已经超过 300MHz ，性能直追 90 年代中期的专用处理器，而普通的型号 出厂价格跌落至 1 美元，最高端的型号也只有 10 美元。当代单片机系统已经不 再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应 用在全系列 的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用 专用的 Windows 和 Linux 操作系统。 单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。 事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子 和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、 掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有 1-2 部单片机。而个人电脑中也会有为数 不少的单片机在工作。汽车上一般配备 40 多部单片机，复杂的工业控制系统上 ========================================第2页======================================== 甚至可能有数百台单片机在同时工作～单片机的数量不仅远超过 PC 机和其他计 算的综合，甚至比人类的数量还要多。 单片机又称单片微控制器 , 它不是完成某一个逻辑功能的芯片 , 而是把一个计 算机系统集成到一个芯片上。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积 小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用 单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如 CPU ，内存，并行总线，还 有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电 脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过 10 元即可 ...... 用它来做一些控制电器 一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、 VCD 等等的家电里面都可以看到它的身影～它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的 抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的(比如家用 PC )的主要区 别。 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其 是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是 花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国 50 年代开发的 74 系列，或者 60 年代的 CD4000 系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大 PCB 板～但是如果要是用美国 70 年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有 天壤之别～只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高 可靠性～ 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语 言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用 呢,很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢,原因很简单， 就是单片机没有家用计算机那样的 CPU ，也没有像硬盘那样的海量存储设备。 一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十 K 的 尺寸～对于家用 PC 的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单 片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使 用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用 PC 上来 运行，家用 PC 的也是承受不了的。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已 进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC 机。它由主 机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算 机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。顾名思义，这种计算机 ========================================第3页 ======================================== 的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通 常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用， 它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如 智能仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了 单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智 能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞 出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因， 可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。 STC89C52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可檫除只读存储器 ( FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory )的 低电压，高性能 COMOS8 的微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 搞密 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。 单片机总控制电路如下图 4 — 1 : ========================================第4页 ======================================== 图 图图 图 4 — —— — 1 单片机总控制电路 单片机总控制电路 单片机总控制电路 单片机总控制电路 1. 时钟电路 STC89C52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 RXD 和 TXD 分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部 方 式产生。内部方式的时钟电路如图 4 — 2(a) 所示，在 RXD 和 TXD 引脚上外接 定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体 和电容组成 的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在 1.2 , 12MHz 之间选择，电容值在 5 , 30pF 之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。 外部方式的时钟电路如图 4 — 2 ( b )所示， RXD 接地， TXD 接外部振荡器。 对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低 于 12MHz 的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟 P1 和 P2 ， 供单片机使用。 示， RXD 接地， TXD 接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求 保证脉冲宽度，一般采用频率低于 12MHz 的方波信号。片内时钟发生器把振荡 频率两分频，产生一个两相时钟 P1 和 P2 ，供单片机使用。 RXD 接地， TXD 接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证 脉冲宽度，一般采用频率低于 12MHz 的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率 两分频，产生一个两相时钟 P1 和 P2 ，供单片机使用。 ( (( ( a ) )) )内部方式时钟电路 内部方式时钟电路 内部方式时钟电路 内部方式时钟电路 ( (( ( b ) )) )外部方式时钟电路 外部方式时钟电路 外部方式时钟电路 外部方式时钟电路 图 图图 图 4 — —— — 2 时钟电路 时钟电路 时钟电路 时钟电路 2. 复位及复位电路 ( 1 )复位操作 ========================================第5页======================================== 复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化为 0000H ，使单 片机从 0000H 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程 序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新 启动。 除 PC 之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表一 所示。 表 表表 表一 一一 一 一些寄存器的复位状态 一些寄存器的复位状态 一些寄存器的复位状态 一些寄存器的复位状态 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0-P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H ( 2 )复位信号及其产生 RST 引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持 续 24 个振荡周期 ( 即二个机器周期 ) 以上。若使用颇率为 6MHz 的晶振，则复位 信号持续时间应超过 4us 才能完成复位操作。 产生复位信号的电路逻辑如图 4 — 3 所示: ========================================第6页======================================== 图 图图 图 4 — —— — 3 复位信号的电路逻辑图 复位信号的电路逻辑图 复位信号的电路逻辑图 复位信号的电路逻辑图 整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号 (RST) 送至 施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的 S5P2 时刻对施密特触发器 的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。 复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。 上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图 4 — 4 ( a )所示。这佯，只要电源 Vcc 的上升时间不超过 1ms ，就可以实现自动上 电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。 按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通 过使复 位端经电阻与 Vcc 电源接通而实现的，其电路如图 4 — 4 ( b )所示;而按键脉 冲复位则是利用 RC 微分电路产生的正脉冲来实现的， 其电路如图 4 — 4 ( c )所示: ( (( ( a ) )) )上电复位 上电复位 上电复位 上电复位 ( (( ( b ) )) )按键电平复位 按键电平复位 按键电平复位 按键电平复位 ( (( ( c ) )) )按键脉冲复位 按键脉冲复位 按键脉冲复位 按键脉冲复位 图 图图 图 4 — —— — 4 复位电路 复位电路 复位电路 复位电路 上述电路图中的电阻、电容参数适用于 6MHz 晶振，能保证复位信号高电 ========================================第7页 ======================================== 平持续时间大于 2 个机器周期。 本系统的复位电路采用图 4 — 4 ( b )上电复位方式。 STC89C52 具体介绍如下: ? 主电源引脚( 2 根) VCC(Pin40) :电源输入，接， 5V 电源 GND(Pin20) :接地线 ?外接晶振引脚( 2 根) XTAL1(Pin19) :片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20) :片内振荡电路的输出端 ?控制引脚( 4 根) RST/VPP(Pin9) :复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机 复位。 ALE/PROG(Pin30) :地址锁存允许信号 PSEN(Pin29) :外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31) :程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读 指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 ?可编程输入 / 输出引脚( 32 根) STC89C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别位 P0 、 P1 、 P2 、 P3 口，每个口有 8 位( 8 根引脚)，共 32 根。 PO 口( Pin39 , Pin32 ): 8 位双向 I/O 口线，名称为 P0.0 , P0.7 P1 口( Pin1 , Pin8 ): 8 位准双向 I/O 口线，名称为 P1.0 , P1.7 P2 口( Pin21 , Pin28 ): 8 位准双向 I/O 口线，名称为 P2.0 , P2.7 P3 口( Pin10 , Pin17 ): 8 位准双向 I/O 口线，名称为 P3.0 , P3.7 STC89C52 主要功能如表二所示。 表二 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系统 8K 可反复擦写 Flash ROM ========================================第8页 ======================================== 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时 / 计数器中断 时钟频率 0-24MHz 2 个串行中断 可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源 共 6 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能