1、 教學目標,第11章 80C51系列單片機,介紹Philips公司的8C552單片機的結構特點與主要型號。, 學習要求,掌握8C552 和AT89系列單片機基本功能，了解8C552 和AT89系列單片機的一般結構,介紹Atmel公司的AT89系列單片機的結構特點與主要型號。,11.1 PHILIPS 8C552單片機簡介,Philips公司的80C51系列中的典型產品是8C552，這是該公司的8位高性能增強型單片機，是在MCS-51單片機基礎上增加了A/D、D/A、捕捉輸入/定時輸出、I2C總線接口和監(jiān)視定時器（Watchdog Timer）等功能，是目前世界上最新型的8位單片機之一。8C55

2、2和MCS-51有相同的指令系統(tǒng)，并在其他功能上與Intel公司的MCS51系列單片機完全兼容。,8C552共有80C552、83C552和87C552三個品種。,1） 8C552單片機內部結構,在80C51系列里，所有產品都是以Intel公司的MCS-51中8051為核心發(fā)展起來的，都具有8051的基本結構和軟件特征。,單片機的型號采用了統(tǒng)一的命名規(guī)范8C，其中第1個為片內程序存儲器類型：“0”為無ROM型，“3”為ROM型，“7”為EPROMOTP型，“9”為PEROM（flash memory）型。,在80C51里，8C552是該系列中最典型的單片機，它和Intel公司的8051完全兼容

3、。8051可以看作8C552中的一個核件。, 8051核件,8051核件是8C552的心臟部件，其內部結構在前面已作過詳細介紹。, 存儲器結構,8C552的存儲器的地址分配也有三個地址空間。, R0M存儲器地址空間（包括片內ROM和片外ROM），地址范圍是0000HFFFFH；, 片內RAM地址空間，地址范圍是00HFFH；, 片外RAM地址空間，地址范圍是0000HFFFFH。,8C552的特殊功能寄存器SFR（special function register）有56個，而8031或8051的SFR有21個；8052的SFR有26個。, I/O端口,I/O端口是8C552單片機對外部實現(xiàn)控

4、制和信息交換的必經(jīng)之路，是一個過渡的大規(guī)模集成電路，用于信息傳送過程中的速度匹配和增強它的負載能力。I/O端口有串行和并行之分。,并行I/O端口,8C552具有6個8位I/O，分別命名為P0、P1、P2、P3、P4和P5。在P0P4端口中，每個端口都有雙向I/O功能，8C552既可以從這5個并行I/O口中的任何一個輸出數(shù)據(jù)，也可以從他們那里輸入外部數(shù)據(jù)。,P0P4口還具有第二功能，而且第二功能和8C552中具體機器型號有關。,P5口功能和上述各端口不同，它專門用來輸入A/D轉換電路所需要的8路模擬量。,在P0P5端口中，只有P0口才是真正的雙向I/0口，故它具有較大的負載驅動能力，可以推動8個

5、LS型TTL門，其余均為準雙向I/0口，只能推動4個LS型TTL門。, 串行I/O端口,8C552有兩個串行I/O：一個是SIO0，稱為UART串行I/O口；另一個是SIO1，稱為串行I2C總線接口。,串行I2C總線接口（SIO1）是8C552的新增功能。SIO1可以通過P1.6和P1.7引腳同外部I2C總線相連，P1.6和I2C總線的SCL線相接；P1.7和I2C總線的SDA線相連。,8C552在和掛接在I2C總線上其他器件進行串行通信前應預先使P1.6和P1.7端口中相應數(shù)據(jù)輸出鎖存器置“1”。,為了配合P1.6和P1.7的I2C總線接口，8C552還專門增加了串行口1地址寄存器S1ADR

6、、串行口1數(shù)據(jù)寄存器S1DAT、串行口1控制寄存器S1CON和串行口1狀態(tài)寄存器S1STA等四個SFR。,用戶對S1ADR、S1DAT、S1CON和S1STA進行編程，便容易地實現(xiàn)8C552和掛接在I2C總線上的其他外圍器件之間的串行數(shù)據(jù)傳輸。, 定時器/計數(shù)器,8C552新增了一個16位定時器計數(shù)器T2和一個8位監(jiān)視定時器T3。,監(jiān)視定時器T3用作在8C552執(zhí)行用戶程序時的軟件看門狗，可以在用戶程序因靜電干擾出現(xiàn)軟件故障時使系統(tǒng)重新復位，以恢復用戶程序的正常運行。,定時器計數(shù)器T2同四個16位捕捉寄存器（CT3CT0）和三個16位比較寄存器（CM2CM0）配合，受捕捉控制寄存器CTCON和

7、定時器T2捕捉控制寄存器TM2CON所控制，共同為用戶提供了四個捕捉T2時間的功能和三個對T2時間計數(shù)值的比較功能。定時器T2由TMH2和TML2拼裝而成；捕捉寄存器CT3CT0分別由CTH3CTH0和CTL3CTL0拼裝而成；比較寄存器CM2CM0分別由CMH2CMH0和CML2CML0拼裝起來。,這些8位拼裝寄存器皆為特殊功能寄存器，捕捉控制寄存器CTCON、T2捕捉控制寄存器TM2CON和監(jiān)視定時器T3也屬SFR。, PWM和A/D轉換器,脈沖寬度調制器PWM（Pu1se Width Modutator）和A/D轉換器也是8C552的新增功能。,脈沖寬度調制器PWM共分PWM0和PWM1

8、兩路，分別用于在PWM0和PWM1引腳上產生頻率相同和寬度（占空比）可調的輸出脈沖。PWM0引腳上輸出脈沖的寬度和脈沖寬度寄存器PWM0中8位數(shù)字量成正比，PWM1引腳上輸出脈沖寬度和脈沖寬度寄存器PWM1中8位數(shù)字量成正比，脈沖寬度寄存器PWM0和PWM1中數(shù)字量可由用戶通過編程設定。因此，用戶只要把PWM0和PWM1引腳分別和外加運算放大器輸入端相連，就可構成兩個D/A轉換器。D/A轉換器的數(shù)字量由用戶通過編程送人脈沖寬度寄存器PWM0或PWM1，相應模擬量由運算放大器輸出端輸出。PWMP稱為脈寬寬度預分配器，又稱為預分頻常數(shù)寄存器，它配合PWM工作，是PWM的重要組成部分。,8C552含

9、有一個8路10位逐次比較型A/D轉換器，8路模擬量由P5口輸入，A/D 轉換完成后得到的10位數(shù)字量中的高8位存放在ADC高8位寄存器ADCH和低2位在ADC控制寄存器ADCON中；, 中斷系統(tǒng),8C552的中斷系統(tǒng)共能處理15個中斷源的中斷，其中，5個中斷和MCS-51完全兼容，其余10個中斷是：一個I2C總線中斷、一個ADC中斷、一個T2溢出中斷、四個T2捕捉中斷和三個T2比較中斷。,8C552的I2C總線中斷用于SIO1同掛接在I2C總線上的其他外圍器件間的數(shù)據(jù)傳輸。當SIO1借助于I2C總線進行外圍數(shù)據(jù)傳送而進入26種工作狀態(tài)中的某一狀態(tài)時，串行口1控制寄存器S1CON中的SI就置“1

10、”，并產生I2C總線中斷。8C552在進行外圍數(shù)據(jù)傳輸時常常需要一次又一次地響應I2C總線中斷，并根據(jù)不同狀態(tài)碼執(zhí)行不同的狀態(tài)服務程序。,ADC中斷是為8C552片內A/D轉換器而設置的，1O位A/D轉換器的8路模擬量由P5.7P5.0引腳輸入。每當A/D轉換器完成了8 路中任何一路的A/D轉換后，ADC控制寄存器ADCON中的ADCI位就置位，并向8C552發(fā)出ADC中斷請求，8C552響應ADC中斷后便可自動進入0053H執(zhí)行相應中斷服務程序，對A/D轉換后的10位數(shù)字量進行處理。,8C552為定時器T2提供了8級中斷系統(tǒng)，這8級中斷是一個T2溢出中斷、四個T2捕捉中斷和三個T2比較中斷。

11、,T2溢出中斷和T0/T1溢出中斷類似，是在T2從全“1”變?yōu)槿?”時向8XC552發(fā)出的中斷請求。,T2捕捉中斷是T2捕捉3T2捕捉0。T2捕捉3T2捕捉0分別受控于P13P10引腳上輸入的捕捉信號，這些捕捉信號既是被測信號，又是T2捕捉中斷的中斷請求信號。只要把被測信號加載到P1.3P10的任何一條引腳上，通過相鄰兩次T2捕捉中斷就能容易地測量出被加載信號的脈沖寬度。,T2的三個比較中斷是T2比較2T2比較0，是一種CM2CM0中內容和T2中內容相符合時產生的中斷。CM2CM0皆為16位的比較寄存器，用戶可在初始化程序中為它們設定不同的初值，以達到不同的時間比較效果。,如果用戶并不需要T

12、2的捕捉功能，T2捕捉中斷也可作為附加的外部中斷使用，其作用和INT0/INT1的完全相同。,2) 8C552單片機引腳功能, 端口線（68=48條）, P0.7P0.0, P1.7P1.0,8C552的P1口還有第二功能，這是MCS-51單片機所沒有的。第二功能主要用作控制，每個引腳并不完全相同 。, P2.7P2.0,87C552還具有另外的功能，即它可以配合P1.7P1.O傳送片內EPROM的13位地址中高5位地址。, P3.7P3.O, P4.7P4.0。,P4.7P4.0為準雙向I/O口，只有8C552才有，第一功能和上述各口的第一功能相同。各位第二功能如表：, P5.7P5.0,P

13、5為8位輸入口，用作8C552內部10位A/D轉換器的8路模擬量輸入線。, 電源線,VDD +5V電源線；,VSS 接地線。,AVDD 模擬量電源線；,AVSS 模擬量地線。,AVref+ A/D轉換器參考電源高端。,Vref- A/D轉換器參考電源低端。, 控制線, ALE/PROG、EAVPP、PSEN、RST/VPD、XTAL1和XTAL2, A/D轉換啟動線STADC,用于啟動8C552片內10位A/D轉換器工作。8C552內部的一個10位A/D轉換器有硬件和軟件兩種啟動方式。硬件啟動由STADC線上輸入啟動脈沖啟動工作，當A/D轉換電路在本機器周期結束期間檢測到STADC線上啟動脈沖

14、上升沿，將在下個機器周期開始時進入A/D轉換過程。STADC線不用時不得懸空。, 脈沖寬度調制器輸出線PWM0和PWM1。,PWM0和PWM1通常用于同外加運算放大器輸入端相連，用于把8C552內部兩個8位寄存器PWM0和PWM1中數(shù)字量轉換為模擬量從運算放大器輸出端輸出。, WATCHDOG時鐘使能線EW,EW稱為看門狗時鐘使能線，用于控制8C552內部監(jiān)視定時器T3是否有效。,EW=0，監(jiān)視定時器T3的看門狗功能有效； EW=1，T3的看門狗功能被硬件所禁止。,3）8C552單片機工作方式, 復位方式,單片機在開機時都要復位，以便CPU以及其他功能部件都處于一個特定的初始狀態(tài)，并從這個初始

15、狀態(tài)開始工作。, 程序執(zhí)行方式,程序執(zhí)行方式是單片機的基本工作方式，通?？煞譃閱尾綀?zhí)行和連續(xù)執(zhí)行兩種工作方式，8C552與MCS-51單片機的程序執(zhí)行工作方式完全相同。, 節(jié)電工作方式,節(jié)電方式是一種能減少單片機功耗的工作方式，通常分為空閑（等待）方式和掉電（停機）方式兩種，只有CHMOS型器件才有這種工作方式。CHMOS型單片機的節(jié)電方式是由特殊功能寄存器PCON控制的，8C552與MCS-51單片機的節(jié)電工作方式相同。, 編程和校驗方式,編程是指利用特殊手段對單片機內EPROM進行寫入的過程，校驗則是對剛剛寫入的程序代碼進行讀出驗證的過程。顯然，單片機的編程和校驗方式只有EPROM型的器件

16、才有（如8C552中的87C552）。,11.2 Atmel 89C51系列單片機,11.2.1 AT89系列單片機概況,Atmel 89系列單片機是以8031為核心構成的，和8051系列單片機是兼容的系列。對于熟悉8051的用戶來說，用Atmel公司的89系列單片機進行取代8051的系統(tǒng)設計是輕而易舉的事。, Atmel 89系列單片機的特點, 內部含F(xiàn)1ash存儲器, 與80C51引腳兼容, 靜態(tài)時鐘方式, 錯誤編程無廢品產生, 可反復進行系統(tǒng)試驗, Atmel 89系列單片機的結構,89系列單片機一共有9個型號，分別為:,AT89C1051的Flash存儲器容量最小，只有1K；,結構最簡

17、單的是AT89C1051，內部也不含串行接口；,AT89C51、AT89LV51、AT89C52、AT89LV52、AT89C55、AT89C1051、AT89C2051、AT89S53、AT89S8252。,AT89LV51和AT89LV52分別是AT89C51和AT89C52的低電壓產品，最低電壓可以低至2.7V。,AT89C1051和AT89C2051則是低檔型低電壓產品。引腳只有20腳，最低電壓也為2.7V。,AT89C55的F1ash存儲器容量最大，有20K。,最復雜的是AT89S8252它內部不但含標準的串行接口，還含有串行外圍接口SPI、Watchdog定時器、雙數(shù)據(jù)指針、電源下

18、降的中斷恢復等功能和部件。, Atmel 89系列單片機的分類,Atmel 89系列單片機可分成標準型號、低檔型號和高檔型號三類。, 標準型單片機,標準型單片機有89C51、89LV51、89C52、89LV52這4種型號。,內部含有4K或8K可重復編程的Flash存儲器； 可進行1000次擦寫操作；,全靜態(tài)工作0Hz24MHz；,3級程序存儲器加密；,內部含128256字節(jié)的RAM；,32條可編程的I/O端口；,23個16位定時器/計數(shù)器；,68級中斷；,UART通用串行接口；,低功耗空閑方式及掉電方式。,89C52的Flash存儲器容量為8K，16位定時器/計數(shù)器有3 個，中斷源有8個。,

19、89C51的Flash存儲器容量為4K，16位定時器/計數(shù)器有2個，中斷源只有6個。, 低檔型單片機,低檔型的單片機有AT89Cl051和AT89C2051兩種型號。,AT89Cl051的Flash存儲器只有1K，RAM只有64個字節(jié)，內部不含串行接口，內部的中斷源只有3個，加密位只有2位。,除了并行I/O端口數(shù)較少之外，其他部件結構基本和AT89C51差不多。,引腳只有20條，比標準型的40引腳少得多。,AT89C2051的Flash存儲器有2K，RAM有128個字節(jié)，加密鎖定位有2位。, 高檔型單片機,有AT89S8252、AT89S53等，他們是在標準型的基礎上增加了一些功能形成的。,8

20、K Flash存儲器有可下載功能，下載功能是通過AT89S8252的串行外圍接口SPI執(zhí)行的。,AT89S8252所增加的功能主要有如下幾點：,除了8K Flash存儲器之外，AT89S8252還含有一個2K的EEPROM，從而提高了存儲容量；,有9個中斷響應的能力；,有標準型和低檔型所不具有的SPI接口；,有Watchdog定時器；,有雙數(shù)據(jù)指針，,有從掉電方式的中斷恢復。,11.2.2 AT89系列單片機主要型號介紹,1) AT89C51LV51單片機,AT89C51和AT89LV51的內部結構和引腳都是相同的。它們之間的差別僅在于工作電壓范圍的不同。, AT89C51 Flash單片機,

21、AT89C51具有下列主要性能：, AT89LV51 Flash單片機,低電壓產品，結構和性能與AT89C51 Flash單片機一樣。,4KB F1ash程序存儲器（可寫入擦除l000次）； 全靜態(tài)工作: 0Hz24MHz； 三級程序存儲器加密； 128字節(jié)內部RAM； 32條可編程I/O線； 兩個16位定時器/計數(shù)器； 6個中斷源； 可編程UART串行； 片內時鐘振蕩電路。,特別之處是可以在低電壓的條件下工作，工作電壓范圍為27V6V。,AT89LV51和AT89C51的區(qū)別在于：, AT89C51可以在高達24MHz情況下工作，而AT89LV51最高 只能在12MHz情況下工作。, AT8

22、9C51一般在5V+20的條件下工作，而AT89LV51則可 以在2.7V6V的條件下工作。, AT89C51的編程頻率最高為24MHz，編程啟動電流為1mA。 AT89LV51的編程最高頻率為12MHz，編程啟動電流為25A,2) AT89C52/LV52單片機, AT89C52 Flash單片機, 89C52單片機的特點, 專用寄存器及數(shù)據(jù)存儲器, 定時器, 中斷, AT89LV52 Flash單片機,AT89LV52的內部結構與引腳功能與AT89C52相同，定時器、串行口，中斷系統(tǒng)和振蕩器工作方式及F1ash編程和檢驗方式也與AT89C52相同。AT89LV52是低電壓 。,AT89LV

23、52與AT89C52的差別在于：, AT89LV52的工作電壓為2.7V6V，即可在低電壓下工作。, AT89LV52振蕩器的最高頻率為12MHz，而AT89C52振蕩器最高頻率為24MHz。, AT89LV52與AT89C52的Flash編程和校驗特性在編程允許電壓和振蕩器頻率上不同。,3）AT89C1051/2051 Flash單片機, AT89C1051 Flash單片機,特點： 1K Flash程序存儲器：可寫/擦1000次； 2.7V6V的電壓范圍； 全靜態(tài)操作：0Hz24MHz； 兩級程序存儲器加密； 64字節(jié)SRAM； 15根可編程I/O引線； 一個16位定時器/計數(shù)器； 三個中

24、斷源； 直接LED驅動輸出； 片內模擬比較器， 低功耗空閑方式和掉電方式。,既不支持外部數(shù)據(jù)存儲器的訪問也不支持外部程序存儲器的執(zhí)行。程序中不應包括MOVX指令。, AT89C2051 Flash單片機,特點: 2K字節(jié)Flash程序存儲器，可寫擦1000次； 2.7V6V的電壓范圍； 全靜態(tài)操作：0Hz24MHz； 兩級程序存儲器加密； 128字節(jié)SRAM； 15根可編程I/O引線； 兩個16位定時器/計數(shù)器； 六個中斷源； 可編程UART串行口； 直接LED驅動輸出； 片內模擬比較器； 低功耗空閑方式和掉電方式。,程序存儲器物理范圍為000H至7FFH單元，內部數(shù)據(jù)存儲器包含128字節(jié)。既

25、不支持外部數(shù)據(jù)存儲器的訪問也不支持外部程序存儲器的執(zhí)行。程序中不應包括MOVX指令。,4）AT89系列其他型號單片機, AT89C55 WD Flash單片機,特點： 與MCS-51產品兼容； 20K字節(jié)片內F1ash存儲器，可寫/擦1000次； 4V5.5V電壓范圍； 全靜態(tài)操作：0Hz33MHz； 三級程序存儲器加密； 256字節(jié)內部RAM； 32根可編程I/O線： 3個16位定時器/計數(shù)器； 8個中斷源； 可編程的UART串行口； 低功耗空閑方式和掉電方式；通過中斷終止掉電方式； 硬件Watchdog定時器； 雙數(shù)據(jù)指針。, AT89S8252/53 Flash單片機, AT89S825

26、2 Flash單片機,特點： 與MCS-51產品兼容； 8K字節(jié)片內可向下裝載的F1ash存儲器； SPI串行口用于編程下載； F1ash存儲器可寫擦1000次； 2K字節(jié)EEPROM，可寫擦100000次； 全靜態(tài)操作：0Hz24MHz； 三級程序存儲器加密； 256字節(jié)內部RAM； 32根可編程I/O線； 3個16位定時器/計數(shù)器； 9個中斷源； 可編程的UART串行口； SPI串行口； 低功耗空閑方式和掉電方式；通過中斷終止掉電方式； 可編程Watchdog定時器； 雙數(shù)據(jù)指針。,AT89S8252帶有8K字節(jié)可向下裝載Flash編程可擦除只讀存儲器和2K字節(jié)EEPROM。采用Atmel

27、的高密度非易失性存儲器技術制造，與80C51的指令系統(tǒng)及引腳兼容，片內可向下裝載Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)內通過串行口改寫或用通用的非易失性存儲器編程器改寫。,AT89S8252的數(shù)據(jù)存儲器包括256字節(jié)的內部RAM，特殊功能寄存器（SFR），2K字節(jié)的片內EEPROM和可以擴展至64K的外部數(shù)據(jù)存儲器。,2K字節(jié)EEPROM是在片內，與低2K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲器地址重疊，它們用相同的指令訪問。EEPROM和外部數(shù)據(jù)存儲器都只能用間接尋址方式（MOVX指令）訪問。對片內EEPROM的訪問只能用16位地址指針DPTR。2K EEPROM的地址范圍是00H7FFH。,用EEMEN位來區(qū)分EEP

28、ROM和外部數(shù)據(jù)存儲器。訪問EEPROM，EEMEN置1，訪問外部數(shù)據(jù)存儲器， EEMEN清零。EEMEN是特殊功能寄存器WMCON（96H）中的一位。, AT89S53 Flash單片機,AT89S53是低功耗、高性能的COMS 8位微型計算機。,特點： 與MCS-51產品兼容； 12K字節(jié)可下載的F1ash存儲器； SPI串行口用于編程下載； F1ash存儲器可寫/擦1000次； 4V6V電壓范圍； 2K字節(jié)EEPROM，可寫擦100000次； 全靜態(tài)操作：0Hz24MHz； 三級程序存儲器加密； 256字節(jié)內部RAM； 32根可編程I/O線； 3個16位定時器計數(shù)器； 9個中斷源； 可編程的UART串行口；SPI串行口； 低功耗空閑方式和掉電方式，通過中斷終止掉電方式； 可編程watchdog定時器；雙數(shù)據(jù)指針。,小 結,Philips公司的80C51系列中的典型產品是8C552，是在MCS-51單片機基礎上增加了A/D、脈沖寬度調制輸出（PWM）、捕捉輸入/定時輸出、I2C總線接口和監(jiān)視定時器（Watchdog Timer）等功能，并對中斷系統(tǒng)（由5個中斷源擴展到15