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1、毕 业 设 计（论文）题 目：单片机制作万年历的研究摘 要 电子万年历是一种非常广泛日常计时工具，对现代社会越来越流行。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用AT89S51单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用35V电压供电。 本设计是基于51系列的单片机进行的电子万年历设计，可以显示年月日时分秒及周信息，具有可调整日期和时间功能。在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较
2、全面准备。在硬件与软件设计时，没有良好的基础知识和实践经验会受到很大限制，每项功能实现时需要那种硬件，程序该如何编写，算法如何实现等，没有一定的基础就不可能很好的实现。在编写程序过程中发现以现有的相关知识要独自完成编写任务困难重重，在老师和同学的帮助下才完成了程序部分的编写。万年历的设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件部分主要由AT89C51单片机，LED显示电路，以及调时按键电路等组成。在单片机的选择上本人使用了AT89C51单片机，该单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。显示器使用2片7SEG-MPX8-CA和一片7SEG-MPX4-CA。7SEG-MPX8-CA是一种八个共阳二极管
3、显示器，7SEG-MPX4-CA是一种四个共阳二极管显示器。为了能更轻松的控制这三片显示器，本人使用了3片74HC164来驱动。74HC164 是 8 位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。软件方面主要包括日历程序、时间调整程序，公历转阴历程序，显示程序等。程序采用汇编语言编写，以便更简单地实现调整时间及阴历显示功能。所有程序编写完成后，在wave软件中进行调试，确定没有问题后，在Proteus软件中嵌入单片机内进行仿真。最后总在老师同学的帮助以及自己的努力下完成了此次电子万年历的设计。关键词：时钟电钟；DS1302；DS18B20；动态扫描；单片机ABSTRACT E-cale
4、ndar day time is a very wide range of tools, increasingly popular in modern society. It can be year, month, day, Sunday, hours, minutes, seconds for time, but also has a leap year compensation to a variety of functions, and the DS1302s long life, small error. For the digital electronic calendar usin
5、g an intuitive digital display can simultaneously display year, month, day, Sunday, hours, minutes, seconds, and temperature and other information, but also a time-calibration and other functions. The circuit uses AT89S51 microcontroller as the core, power consumption, low-voltage work in 3V, the vo
6、ltage can choose 3 5V voltage supply.The design is based on 51 series of microcontrollers to the design of electronic calendar, you can display date information on when the minutes and seconds, and weeks, with adjustable date and time functions. At the same time in the design of the theoretical basi
7、s of the MCU and peripheral expansion of knowledge of the more comprehensive preparation. The hardware and software design, there is no good basic knowledge and practical experience will be greatly limited, each feature is required to achieve the kind of hardware, procedures, how to write, how to im
8、plement such algorithms, there is no certain foundation can not be good implementation. Found during the preparation process to the existing knowledge to complete the preparation of the task alone difficult,In the help of teachers and students to complete the program part of the preparation.Calendar
9、 of the design process in hardware and software to synchronize the design. Hardware mainly by the AT89C51 microcontroller, LED display circuit, and the tune composed of the circuit when the button. In the SCM choice I used the AT89C52 microcontroller, which is suitable for many of the more complex c
10、ontrol applications. Monitor the use of two 7SEG-MPX8-CA and a 7SEG-MPX4-CA. 7SEG-MPX8-CA is a total of eight-yang diode display, 7SEG-MPX4-CA is a total of four-yang diode display. In order to more easily control the three monitors, I use three 74HC164 to drive.74HC164 is an 8-bit edge-triggered sh
11、ift register, serial input data, and parallel output. The software includes calendar program, time to adjust procedures, turn the lunar calendar programs, display programs. Programs written in assembly language used in order to more easily adjust the time and the realization of the lunar calendar di
12、splay. All programming is complete, the wave software debugging, make sure that no problems, in the Proteus software within a microcontroller embedded in the simulation. The final overall the teacher to help students, as well as their own efforts to complete the design of the electronic calendar.Key
13、words: Clock electric clock；DS1302；DS18B20；Dynamic scan；scm目 录第一章 引言1 1.1选题背景 11.2单片机的简介 11.3单片机的发展趋势 1 第二章 设计要求与方案论证 4 2.1设计要求42.2系统基本方案选择和论证 42.2.1单片机芯片的选择方案和论证4 2.2.2显示模块选择方案 52.3键盘的选择 62.4实现定时6 2.5电路设计最终方案决定7第三章 系统的硬件设计与实现 8 3.1电路设计框图83.2系统硬件概述 8 3.3 主要单元电路的设计 8 3.3.1单片机主控制模块的设计8 3.3.2时钟电路模块的设计9
14、3.3.3电路原理及说明10 3.3.4显示模块的设计12第四章 系统的软件设计13 4.1程序流程框图13 4.2源代码16 第五章 结论31致谢33参考文献34 附录第一章 引言1.1选题背景在社会迅速发展的今天，单片机的运用已经神偷到我们生活的每个角落，也似乎很难找到哪个领域没有单片机的足迹。智能仪表、医疗器械，导弹的导航装置、智能监控、通讯与数据传输、工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，汽车的安全保障系统，动控制领域的机器人，数码相机、电视机、全自动洗衣机的控制，电话机以及程控玩具，电子宠物等，这些都离不开单片机。所以，单片机的学习、开发与应用将对于现代社会的
15、发展、经济的繁荣，和提高满足人类日益增长的物质文化需求有着至关重要的作用。随着经济的不断发展，人们对生活质量的要求也在不断地提高。厂家也不断的推出各种电子产品以满足人们的需要，而电子万年历则顺应了人们对时间方面的要求。传统的电子万年历功能较为单一，价格较高，较难走进千家万户，没能达到人们生活中所需要的最基本要求，本课题旨在设计一款，功能较全面，价格较低且实用性强的电子万年历，以满足不同使用者的需求。1.2单片机的简介单片机是一种集成在电路芯片，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
16、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1。现在可以说单片机是百花齐放的时期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。（1）微型计算机（Single Chip Microcomputer）微型计算机的主要特点：CPU集成于一个芯片中。单片机（Micro Controller Unit）是把组成微型计算机的各功能部件：CPU、RAM、ROM、定时/计数器、中断控制器、并行和串行接口均集成在一个芯片中。其一个芯片就构成了一个比
17、较完整的计算机系统。微型计算机与单片机是微电子领域的两个分支。微型计算机的特点是运算速度快、存储容量大，适合于信息管理、科学计算等领域；而单片机的特点为体积小、价格低，适合于仪器、设备的控制，常常嵌入到仪器、设备中。故单片机也称作微控制器（Microcontroller）。（2）单片机的生产与发展目前世界上单片机的生产公司有上百家，如Intel、Philips、Microchip、Motorola、Siemens、NEC、AMD、Zilog、TI、Atmel等。但在国内广泛应用的只有Intel 系列和Microchip PIC系列，第1阶段（1976-1980）：单片机发展初级阶段。集成了8位
18、CPU、RAM、ROM、定时器、并行口（无串行口）等部件，但性能低，寻址范围小（4KB），中断系统、定时器也简单。典型机型：Intel MCS-48系列。第2阶段（1980-1983）：高性能单片机阶段。此阶段的单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统，多个16位定时/计数器，片内ROM、RAM的容量加大，寻址范围达64KB。典型机型：Intel MCS-51系列。第3阶段（1983-80年代末）：16位单片机和高性能8位机并行发展阶段。此阶段Intel推出16位单片机MCS-96系列，其他公司也推出了各种16位单片机。同时高性能8位单片机的性能更为完善。第4阶段（90年代）：单片机在集成度、
19、功能、速度、可靠性等方面全面发展，如采用Flash ROM，加入了一些特殊功能部件（AD转换器，PWM输出，监视定时器WDT，DMA，调制解调器，通信控制器，浮点运算单元等）。至今，单片机的性能已比较完善，且专业化的特点很强，为各种应用提供了很大的方便。1.3单片机的发展趋势纵观单片机的发展过程,可以预示单片机的发展趋势 。 1.低功耗CMOS化 MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW,而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺) 2。80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工
20、艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高 2。而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征,更适合于在要求低功耗，电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 2.微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的
21、单元电路就更多，功能就越强大3。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻,这就要求单片机除了功能强和功耗低外,还要求其体积要小4。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。 3.主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机2。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的P
22、IC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续,将不存在某个单片机一统天下的垄断局面,走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。4.大容量、高性能 以往单片机内的ROM为1KB4KB，RAM 为64128B。但在需要复杂控制的场合，该存储容量是不够的，必须进行外接扩充。为了适应这种领域的要求，须运用新的工艺，使片内存储器大容量化。目前,单片机内ROM 最大可达64KB，RAM 最大为2KB。另外单片机进一步
23、改变CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集(RISC)结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度4。现指令速度最高者已达100MIPS(Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒)，并加强了位处理、中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出10 倍以上5。由于这类单片机有极高的指令速度，可以使用软件模拟其I/O 功能，由此引入了虚拟外设的新概念。 5.串行扩展技术 在很长一段时间里,通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP(One Time Programble)及各种特殊类
24、型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是I2C、SPI 等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化6。结论：单片机改变了我们生活,纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机，单片机有着广阔的应用前景。1.4设计的意义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
25、能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。单片机模块中最常见的是电子万年历，电子万年历是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。电子万年历是采用数字电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭、车站、 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得电子万年历的精度,远远超过老式的计时方法, 电子万年历的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了原
26、先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些都是以钟表数字化为基础的。因此，研究电子万年历及扩大其应用，有着非常现实的意义。随着电子技术的迅速发展，特别是随着大规模集成电路的出现，给人类生活带来了根本性的变化。尤其是单片机技术的应用产品已经走进了千家万户。电子万年历的出现给人们的生活带来了诸多方便。但传统的电子万年历除显示时间以外，功能较为单一，逐渐失去了市场。新型电子万年历的产生 更会带来更多方便，现在的发展方向以实用型，方便型，美观型，精巧型为主。电子万年历作为电子类小设计不仅是市
27、场上的宠儿，也是单片机实验中一个很常用的题目。我国生产的电子万年历有很多种，总体上来说以研究多功能电子万年历为主，使万年历除了原有的显示时间，日期等基本功能外，还具有闹铃，报警等功能。商家生产的电子万年历更从质量，价格，实用上考虑，不断的改进电子万年历的设计，使其更加的具有市场。1.5对设计的认识本设计为软件，硬件相结合的一组设计。在软件设计过程中，应对硬件部分有相关了解，这样有助于对设计题目的更深了解，有助于软件设计。基本的要了解一些主要器件的基本功能，作用。除了采用集成化的时钟芯片外，还有采用MCU的方案，利用AT89系列单片微机制成万年历电路，采用软件和硬件结合的方法，控制LED数码管输
28、出，分别用来显示年、月、日、时、分、秒，其最大特点是：硬件电路简单，安装方便易于实现，软件设计独特，可靠7。AT89C51是由ATMEL公司推出的一种小型单片机，95年出现在中国市场。其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，可以很快被中国广大用户接受。本课题所研究的电子万年历是单片机控制技术的一个具体应用，主要研究内容包括以下几个方面：（1）选用电子万年历芯片时，应重点考虑功能实在、使用方便、单片存储、低功耗、抗断电的器件。（2）根据选用的电子万年历芯片设计外围电路和单片机的接口电路。（3）在硬件设计时，结构要尽量简单实用、易于实现，使系统电路
29、尽量简单。（4）根据硬件电路图，在开发板上完成器件的焊接。（5）根据设计的硬件电路，编写控制AT89C51芯片的单片机程序。（6）通过编程、编译、调试，把程序下载到单片机上运行，并实现本设计的功能。（7）在硬件电路和软件程序设计时，主要考虑提高人机界面的友好性，方便用户操作等因素。（8）软件设计时必须要有完善的思路，要做到程序简单，调试方便。第二章 设计要求与方案论证2.1设计要求：能设计并制作出功能比较全面，价格较为适中的电子万年历。（1）基本要求 具有年、月、日、星期、时、分、秒等功能； 万年历具有闰月识别显示功能； 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能；(2) 创新要求 万年历具有阴
30、历显示功能； 具有测量室内温度功能；设计相应的软件并与硬件设计者共同完成系统的软件设计工作，基本完成系统的软、硬件统调工作。PIC单片机：是MICROCHIP公司的产品,其突出的特点是体积小,功耗低,精简指令集,抗干扰性好,可靠性高,有较强的模拟接口,代码保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片。 EMC单片机：是台湾义隆公司的产品,有很大一部分与PIC 8位单片机兼容,且相兼容产品的资源相对比PIC的多,价格便宜,有很多系列可选,但抗干扰较差。ATMEL单片机(51单片机)：ATMEl公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列,AT89系列是8位Flash单片机,与8051
31、系列单片机相兼容,静态时钟模式;AT90系列单片机是增强RISC结构、全静态工作方式、内载在线可编程Flash的单片机,也叫AVR单片机。 PHLIPIS 51PLC系列单片机(51单片机)：PHILIPS公司的单片机是基于80C51内核的单片机,嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能,这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求。 HOLTEK单片机：台湾盛扬半导体的单片机,价格便宜,种类较多,但抗干扰较差,适用于消费类产品。 TI公司单片机(51单片机)：德州仪器提供了TMS370和MSP430两大系列通用单片机.TMS370系列单片机是8位CMOS单
32、片机,具有多种存储模式、多种外围接口模式,适用于复杂的实时控制场合;MSP430系列单片机是一种超低功耗、功能集成度较高的16位低功耗单片机,特别适用于要求功耗低的场合。2.2.1单片机芯片的选择方案和论证采用89C51芯片作为硬件核心，数码管显示，为使用户更清楚更明白，万年历的日期和时间是分开显示，同时分别对应两个74LS138芯片用于控制数码管显示，还有74LS373译码器芯片，74LS21芯片是用于控制键盘的功能8。74LS138引脚图如图2-1所示：图2-1 74LS138引脚图74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1也就是芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余
33、7个输出引脚全为高电平116。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。74LS373原理图如图2-2所示：图2-2 74LS373原理图当74LS373用作地址锁存器时，应使OE为低电平，此时锁存使能端G为高电平时，输出Q1Q8 状态与输入端D1D8状态相同；当G发生负的跳变时，输入端D1D8 数据锁入Q1Q8。51单片机的ALE信号可以直接与74LS373的G连接。在MCS-51单片机系统中，常采用74LS373作为地址锁存器使用，其连接方法如上图所示。其中输入端1D8D接至单片机的P0口，输出端提供的是低8位地址，G端接至单片机的地址锁存允许信号ALE7。输出允许端OE接地
34、，表示输出三态门一直打开。2.2.2显示模块选择方案采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少9。使用多个数码管显示LED数码管是利用二极管发光显示数字和字母，具有亮度大、接口设计比较容易，价格相对较便宜等优点,所以采用了LED数码管作为显示。数码管电路如图2-3所示：图2-3数码管电路2.3键盘的选择采用独立式按键电路。每个键单独占有一根I/O接口线，每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式15。而且在本次实验课设用的键盘很少，所以采用独立式按键比较实用。键盘简图如图2-4所示：图2-4 键盘简
35、图2.4实现定时直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。2.5电路设计最终方案决定综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用AT89C51作为主控制系统; LED数码管动态扫描作为显示。两个74LS138和一个74LS21芯片。器件的选用：单片机AT89C51电容RESPACK-8三个74LS164串行接口传感器DS1302主要单片机类型如下：（1）MCS-51系列单片机MCS-51系列单片机主要是指Intel公司生产的以51位内核的单片机芯片，具有8位CPU、4K字节ROM、128字节R
36、AM、可扩展外部64K字节RAM和ROM、2个16位的定时器/计数器、4个8位并行I/O口、1个全双工串行I/O口、21字节的专用寄存器、5个中断源、片内自带振荡器、片内单总线等功能部件。（2）AT89C51单片机AT89C51单片机的主要特性如下：l 与MCS-51产品指令系统完全兼容l 4K字节的在线编程Flash存储器，1000次擦写周期l 4.05.5V的工作电压范围l 全静态工作模式：033MHzl 三级程序存储器锁l 1288字节内部RAM l 32个可编程I/O口线l 2个16位定时/计数器l 6个中断源l 全双工串行UART通道l 低功耗空闲和掉电模式l 中断可从空闲模式唤醒系
37、统l 看门狗（WDT）及双数据指针l 掉电标识和快速编程特性l 具有掉电状态下的中断恢复功能l 灵活的在系统编程（ISP字节或页写模式）由于AT89C51单片机片内有4K字节的在线编程Flash存储器，可以擦写1000次，具有掉电模式，而且具有掉电状态下的中断恢复功能，对设计开发非常实用。所以选用AT89C51单片机作为电子万年历芯片的控制单片机。第三章 系统的硬件设计与实现3.1电路设计框图LED数码管动态扫描显示模块AT89S51主控制模 块键盘模块 DS1302时钟模块图3-1 电路设计框图3.2 系统硬件概述本电路是由AT89S51单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超
38、低压工作；时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V10。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器16。可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；温度的采集由DS18B20构成；显示部份由21个数码管，74LS138、74LS47译码器构成。使用动态扫描显示方式对数字的显示。系统硬件框图如图3-2：时钟
39、芯片DS1302串口AT89C51P2口LED显示器驱动电路图3-2 系统硬件框图3.3 主要单元电路的设计3.3.1单片机主控制模块的设计本系统采用的是美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机，首先我们来熟悉一下AT89C51单片机的外部引脚和内部结构。1.单片机的引脚功能AT89C51单片机有40个引脚。l Vcc：电源电压+5Vl GND：接地l P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动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，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线服用，
40、在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时要求外接上拉电阻。l P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O，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，此时可作输入口。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。 Flash 编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。l P2口：P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O，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
41、到高电平，此时可作输入口。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（MOVX Ri指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash 编程和程序校验期间，P2亦接收低高位地址和其他控制信号。l P3口：P3口是一组带内部上拉电阻的8位双向I/O，P3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P3口写入“1”时，它们被内部的上拉电阻拉高并可作
42、为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。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，见表3-1所示：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。表3-1 P3口的第二功能图端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外中断0）P3.3INT1（外中断1）P3.4T0（定时/计时器0外部输入）P3.5T1（定时/计时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）l 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
43、。WDT溢出将使引脚输出高电平，设置SFR AUXR的DISRT0（地址8EH）可打开或关闭该功能。DISRT0位缺省为RESET输出高电平打开状态。l ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存器允许）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，可通过多特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置，可禁止ALE操作。该位置后，只
44、有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。另外，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。l PSEN：程序存储允许（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。当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN信号。l EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需要注意的是：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
45、存储器编程时，该引脚加上+12V的变成电压Vpp.l XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。l XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。AT89C51单片机内部结构2.AT89C51单片机与MCS-51完全兼容 l 看门狗（WDT）：WDT是一种需要软件控制的复位方式。WDT 由13位计数器和特殊功能寄存器中的看门狗定时器复位存储器（WDTRST）构成。WDT 在默认情况下无法工作；为了激活WDT，用户必须往WDTRST 寄存器（地址：0A6H）中依次写入01EH 和0E1H。当WDT激活后，晶振工作，WDT在每个机器周期都会增加。WDT计时周期依赖于外部时钟频率。除了复位（硬件
46、复位或WDT溢出复位），没有办法停止WDT工作。当WDT溢出，它将驱动RSR引脚输出一个高电平。l 可编程串口（UART）在AT89C51中，UART 的操作与AT89C51 和AT89C52 一样。AT89C51系列单片机的串行通信口可以工作于同步和异步通信方式。当工作于异步方式时，它具有全双工的操作功能，也就是说，它可以同时进行数据的发送和接收。串行口内的接收器采用的是双缓冲结构，能够在接收到的第一个字节从接收寄存器读走之前就开始接收第二个字节（当然，如果第二个字节接收完毕，而第一个字节仍然没有被读走，那将会丢掉一个字节）。串行口的发送和接收操作都是通过特殊功能寄存器中的数据缓冲寄存器SB
47、UF进行的，但在SBUF的内部，接收寄存器和发送寄存器在物理结构上是完全独立的。如果将数据写入SBUF，数据会被送入发送寄存器准备发送。如果执行SBUF指令，则读出的数据一定来自接收缓存器。因此，CPU对SBUF的读写，实际上是分别访问2个不同的寄存器。这2个寄存器的功能决不能混淆。l 振荡电路：AT89C51系列单片机的内部振荡器，由一个单极反相器组成。XTAL1反相器的输入，XTAL2为反相器的输出。可以利用它内部的振荡器产生时钟，只要XTAL1和XTAL2引脚上一个晶体及电容组成的并联谐振电路，便构成一个完整的振荡信号发生器，此方式称为内部方式。另一种方式由外部时钟源提供一个时钟信号到XTAL1端输入，而XTAL2端浮空。在组成一个
