权控江山沈阳理工大学单片机课程设计
3.应用软件简介
3.1单片机简介
单片机是一种集成在电芯路片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力
的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
诚然，单片机的应用意义远不限于它的应用范畴或由此带来的经济效益，更重要的是它已从根本上改变了传统的控制方法和设计思想。是控制技术的一次革命，是一座重要的里程碑
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
1. 在智能仪器仪表上的应用； 2. 在工业控制中的应用； 3. 在家用电器中的应用；
4. 在计算机网络和通信领域中的应用； 5. 单片机在医用设备领域中的应用； 6. 在各种大型电器中的模块化应用； 7. 单片机在汽车设备领域中的应用。
3.2 AT89C51单片机简介
AT89C51是ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写和只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元。其引脚图如图3-1所示。其主要性能参数为：
与MCS-51产品指令系统完全兼容 4k字节可重擦写Flash闪速存储器 1000次擦写周期 全静态操作：0Hz-24MHz 三级加密程序存储器
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128 X 8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
图3-1 AT89C51引脚图
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向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可隆至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一硬件复位。
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引脚功能说明:
Vcc：电源电压 GND：地
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总路线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线从那时起转换地址(低8位)和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
外部中断 ETC 片内 RAM 定时器1 定时器0 计数器
输出
片内Flash 存储器 中断控制 CPU 振荡器 总线控制 I/O接口 串行接口 P0 P2 P1 P3 TXD RXD
图3-2 AT89C51内部结构图
P1口:P1是一个内部带上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可
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，些时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
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Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。
P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动(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，些时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX @DPTR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MOVX @RI指令)时，P2口线上的内容(也即特殊功能寄存器(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亦接收高位地址和其它控制信号。P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动(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，些时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下所示：
I/O口线 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 专用功能 RxD(串行数据接收) TxD(串行数据发送) INT0(外部中断0请求输入) INT1(外部中断1请求输入) T0(定时器0外部计数脉冲输入) T1(定时器1外部计数脉冲输入) WR(外部数据存储器写信号) RD(外部数据存储器读信号) 表3-1 P3口功能
P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存许器)。输出脉冲用于锁存地址的低8位字节.即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6
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输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。
如有必要，可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被除数激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。
PSEN:程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令(或数据)时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。
EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH)，EA端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平(接Vcc端)，CPU则执行内部程序存储器中的指令。
Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vcc，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vcc。
3.3 Proteus软件介绍
本软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。PROTEUS 是单片机课堂教学的先进助手。
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