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文檔簡介

2.1AT89S52存儲器結(jié)構(gòu)

2.2并行I/O接口

2.3AT89S52的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1和T2

2.4AT89S52的中斷系統(tǒng)

2.5AT89S52的串行通信

習(xí)題二第二章AT89S52單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)片內(nèi)程序存儲器(內(nèi)部ROM)、片外程序存儲器(外部ROM)、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器(內(nèi)部RAM)和片外數(shù)據(jù)存儲器(外部RAM),如圖2-1所示。2.1AT89S52存儲器結(jié)構(gòu)圖2-1AT89S52存儲器結(jié)構(gòu)2.1.1程序存儲器

1.程序存儲器的結(jié)構(gòu)

AT89S52單片機(jī)芯片內(nèi)配置了8KB的可編程Flash存儲器(在2.1.2節(jié)中介紹),地址為0000H~1FFFH,可外部擴(kuò)展到64KB,程序存儲器的結(jié)構(gòu)如圖2-1(a)所示。

2.程序存儲器中的中斷矢量區(qū)

其他6個(gè)地址單元的入口地址為中斷服務(wù)程序的矢量地址,如表2-1所列。表2-1中斷源與中斷矢量地址

3.外部程序存儲器的擴(kuò)展

在AT89S52單片機(jī)的芯片內(nèi)配置有8KB的Flash存儲器,當(dāng)不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的需要時(shí),可以擴(kuò)展外部程序存儲器,最大可擴(kuò)展至64KB。這樣,系統(tǒng)程序存儲器的整個(gè)存

儲空間最大可擴(kuò)展為64KB,地址范圍為0000H~FFFFH,其中芯片內(nèi)配置的8KB的Flash程序存儲器地址范圍為0000H~1FFFH,如圖2-1(a)所示。AT89S52單片機(jī)外部程序存儲器的擴(kuò)展方法如圖2-2所示。圖2-2外部存儲器的擴(kuò)展2.1.2片內(nèi)Flash存儲器操作

片內(nèi)Flash操作包括對Flash標(biāo)志字節(jié)的讀出、并行編程、串行編程、程序加密等。

1.標(biāo)志字節(jié)

AT89S52的標(biāo)志字節(jié)共有3B,具體在存儲器中的地址和含義如表2-2所示。表2-2標(biāo)志字節(jié)的地址、內(nèi)容和代表含義

2.程序存儲器的加密

AT89S系列單片機(jī)提供了3位加密位(LB1、LB2、LB3),對每位加密位可維持原來的非編輯狀態(tài)(U),也可進(jìn)行編程(P),根據(jù)每位加密位是否進(jìn)行了編程便可組合形成幾種不同的保護(hù)模式如表2-3所示。表2-3程序加密位的保護(hù)模式

3.Flash存儲器的并行編程

(1)Flash存儲器的并行編程方式。圖2-3所示為并行編程的接口電路圖。

(2)并行編程的算法。從并行編程接口電路可以看出,當(dāng)AT89S52單片機(jī)編程時(shí),除了地址線和數(shù)據(jù)線外還需要一

些控制信號。表2-4所示為編程時(shí)這些控制信號的狀態(tài)情況。圖2-3AT89S52Flash存儲器并行編程的接口電路表2-4AT89S52Flash存儲器編程狀態(tài)

(3)數(shù)據(jù)查詢方式。

(4)準(zhǔn)備就緒/忙(RDY/

)信號。

(5)程序的校驗(yàn)。圖2-4所示為AT89S52片內(nèi)Flash存儲器并行校驗(yàn)的接口電路。

(6)Flash程序存儲器的片擦除。圖2-4AT89S52Flash存儲器并行校驗(yàn)接口電路

4.Flash存儲器的串行編程

1)Flash存儲器的串行編程方式

當(dāng)RST引腳接高電平時(shí),可通過串行接口ISP對AT89S52Flash進(jìn)行編程。串行接口ISP由引腳P1.5/MOSI、P1.6/MISO和P1.7/SCK組成,P1.5/MOSI作為串行指令的輸入引腳,

P1.6/MISO為串行數(shù)據(jù)的輸出引腳,P1.7/SCK為串行移位脈沖的輸入引腳。串行編程/下載接口電路如圖2-5所示。圖2-5AT89S52Flash存儲器串行編程/下載接口電路

2)Flash存儲器的串行編程算法

(1)對RST、VCC和GND引腳加電.

(2)在P1.5/MOSI引腳輸入編程允許指令。

(3)在P1.5/MOSI引腳輸入寫程序存儲器指令。

3)AT89S52的串行編程指令

AT89S52單片機(jī)的串行編程指令為4B格式,表2-5給出了AT89S52單片機(jī)串行編程指令的格式構(gòu)成和各指令的編碼。表2-5AT89S52單片機(jī)的串行編程指令集在寫程序加密位時(shí),數(shù)位B1和B2的值與保護(hù)模式的關(guān)系如表2-6所示。表2-6B1和B2的值與保護(hù)模式的關(guān)系

4)串行編程模式下的數(shù)據(jù)查詢

AT89S52在串行編程模式下也具有數(shù)據(jù)查詢功能。

在寫周期內(nèi),讀出最后寫入的字節(jié)時(shí),則在串行數(shù)據(jù)輸出口P1.6/MISO引腳上出現(xiàn)寫入字節(jié)數(shù)據(jù)最高位的反碼。

圖2-6為串行編程模式下的時(shí)序圖,表2-7為時(shí)序參數(shù)。圖2-6串行編程模式下的時(shí)序圖表2-7Flash編程串行模式時(shí)序參數(shù)2.1.3數(shù)據(jù)存儲器

1.內(nèi)部RAM

存儲器空間如圖2-1(b)所示。

1)工作寄存器區(qū)

2)可按位尋址的RAM區(qū)

如表2-8所示,在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲區(qū)RAM中的20H~2FH共16個(gè)單元可進(jìn)行位尋址,這一存儲空間稱為“位尋址區(qū)”。

3)用戶RAM區(qū)

4)片內(nèi)高128B空間表2-8內(nèi)部RAM中位地址表

2.外部數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展

片外數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展方法如圖2-7所示。圖2-7片外數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展2.1.4特殊功能寄存器SFR

表2-9給出了這些特殊功能寄存器的符號、名稱和地址等。表2-9AT89S52特殊功能寄存器(SFR)的地址空間及復(fù)位后的值1.程序計(jì)數(shù)器PC

2.累加器Acc

3.B寄存器

4.程序狀態(tài)字PSW

PSW的格式及位定義如表2-10所示。表2-10PSW的格式及位定義如表2-11所示,當(dāng)使用名稱尋址時(shí),由RS1、RS0兩位配合指定使用哪組寄存器。表2-11工作寄存器組與RS1、RS0的對應(yīng)關(guān)系5.堆棧指針SP

6.數(shù)據(jù)指針DPTR

7.輔助功能寄存器AUXR和AUXR1

1)輔助功能寄存器AUXR

AUXR的格式及位定義見表2-12。表2-12AUXR的格式及位定義

2)輔助功能寄存器AUXR1

AUXR1的格式及位定義見表2-13。表2-13AUXR1的格式及位定義通過設(shè)置DPS可進(jìn)行數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1的切換。切換時(shí),應(yīng)通過軟件來保存DPS。切換示意圖如圖2-8所示。圖2-8切換示意圖8.并行端口P0~P3

9.串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF

10.定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1和T2單片機(jī)芯片內(nèi)的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是并行I/O口。AT89S52有4個(gè)8位的并行雙向I/O口,共32條I/O口線。這4組I/O口分別記作P0、P1、P2和P3,它們也屬于特殊功能寄存器,具有字節(jié)尋址和位尋址功能。具體見表2-14。2.2并行I/O接口表2-14AT89S52并行I/O接口2.2.1P0口

1.P0口位結(jié)構(gòu)和工作原理

P0口結(jié)構(gòu)原理如圖2-9所示.

2.P0口的功能

(1)作I/O接口使用。

(2)作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線用。圖2-9P0口位結(jié)構(gòu)原理圖2.2.2P1口

P1口是一個(gè)8位口,可按字節(jié)訪問也可按位訪問,其字節(jié)訪問地址為90H,位訪問地址為90H~97H。

1.P1口位結(jié)構(gòu)和工作原理

P1口的位結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-10所示。

2.P1口的功能

3.P1口的第二功能圖2-10P1口的位結(jié)構(gòu)原理圖2.2.3P2口

P2口是一個(gè)多功能的8位口,可以字節(jié)訪問也可以位訪問,其字節(jié)訪問地址為A0H,位訪問地址為A0H~A7H。

1.P2口位結(jié)構(gòu)和工作原理

P2口位結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-11所示。

2.P2口的功能

3.P2口使用中要注意的問題

圖2-11P2口位結(jié)構(gòu)原理2.2.4P3口

P3口是一個(gè)多功能8位I/O接口,可按字節(jié)訪問也可按位訪問,其字節(jié)訪問地址為B0H,位訪問地址為B0~B7H。

1.P3口位結(jié)構(gòu)與工作原理

P3口的位結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-12所示。

2.P3口的功能

圖2-12P3口的位結(jié)構(gòu)原理2.3.1定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本原理

2.3.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0/T1的控制與狀態(tài)寄存器

1.T0和T1的控制寄存器TCON

格式及位定義如表2-15所示。2.3AT89S52的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1和T2表2-15T0和T1的控制寄存器TCON格式及位定義

2.定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1的工作模式寄存器TMOD

TMOD寄存器用于選擇定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1的工作模式,低4位用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器0,高4位用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器1,兩部分的操作功能完全相同。

其格式及位定義如表2-16所示。表2-16T0和T1的工作模式寄存器TMOD格式及位定義

(1)M1和M0:定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作模式選擇位,M1和M0的不同取值設(shè)定了定時(shí)/計(jì)數(shù)器的4種工作模式,如表2-17所示。

(2)C/

:選擇定時(shí)或計(jì)數(shù)功能選擇位。

(3)GATE:門控位。表2-17M1、M0工作方式及功能說明2.3.3T0/T1的四種工作模式

1.模式0

TMOD的M1和M0設(shè)置為00時(shí),T1和T0工作在模式0。模式0是選擇T1或T0的高8位和低5位(TL的高3位未用)組成一個(gè)13位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器,當(dāng)TL的低5位溢出時(shí),向TH進(jìn)位;當(dāng)TH溢出時(shí),向中斷標(biāo)志位TF(硬件置位TF)進(jìn)位,并申請中斷。T0的邏輯結(jié)構(gòu)如圖2-13所示。圖2-13T0模式0邏輯結(jié)構(gòu)定時(shí)時(shí)間t為

計(jì)數(shù)初值

最小的定時(shí)時(shí)間TMIN為

最大的定時(shí)時(shí)間TMAX為

2.模式1

用指令將M1、M0設(shè)為0、1時(shí),定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作在模式1。在模式1下,TL和TH全部使用,組成16位,如圖2-14所示。圖2-14T0模式1邏輯結(jié)構(gòu)定時(shí)時(shí)間t為

計(jì)數(shù)初值X為

最小的定時(shí)時(shí)間TMIN為

最大的定時(shí)時(shí)間TMAX為

3.模式2

模式2是將TL配置成一個(gè)可自動重裝的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,而將TH作為預(yù)置寄存器。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖2-15所示。圖2-15T0模式2邏輯結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)初值為

4.模式3

對于T0而言,在模式3中,內(nèi)部控制邏輯把TH0和TL0配置成2個(gè)相互獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器,如圖2-16所示。因?yàn)門1在模式3下沒有TF1可用,所以只能把計(jì)數(shù)溢出直接送給串行口,如圖2-17所示。圖2-16T0模式3邏輯結(jié)構(gòu)圖2-17T1模式3邏輯結(jié)構(gòu)2.3.4定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的控制與狀態(tài)寄存器

1.定時(shí)器T2控制寄存器T2CON

T2CON為T2的控制專用寄存器,格式與TCON不同,除了參與中斷控制和定時(shí)控制外,還參與了串行口波特率的時(shí)鐘選擇。下面講述與定時(shí)有關(guān)的控制位,其格式及位定義如表2-18所示。表2-18定時(shí)器T2控制寄存器T2CON格式及位定義

2.定時(shí)器T2模式寄存器T2MOD

T2MOD為T2方式控制寄存器,同TMOD一樣,它只能用字節(jié)傳送指令來設(shè)置其內(nèi)容,而不能位尋址。字節(jié)地址為C9H,復(fù)位值為××××××00B,其格式及位定義如表2-19所示。表2-19定時(shí)器T2模式寄存器T2MOD格式及位定義2.3.5T2的工作模式

T2是一個(gè)功能較強(qiáng)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器,具有自動重裝和捕獲能力。在特殊功能寄存器中有5個(gè)與T2有關(guān)的寄存器:控制寄存器T2CON、捕獲寄存器RCAP2H和RCAP2L、定時(shí)寄存器高低字節(jié)TH2和TL2。根據(jù)T2CON和T2MOD特殊功能寄存器的設(shè)置,T2有4種操作模式,如表2-20所示。表2-20定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2工作模式

1.自動重裝模式

當(dāng)DCEN=0時(shí),T2為自動向上計(jì)數(shù),自動重裝模式如圖2-18所示。圖2-18T2自動重裝模式(DCEN=0)當(dāng)DCEN=1時(shí),允許T2向上或向下計(jì)數(shù),由引腳T2EX的電平狀態(tài)控制計(jì)數(shù)方向。其自動重裝模式原理如圖2-19所示。圖2-19T2自動重裝模式(DCEN=1)

2.捕捉模式

當(dāng)CP/=1時(shí),T2工作在捕捉模式。捕捉模式是指在一定條件下,自動將計(jì)數(shù)器TH2和TL2的數(shù)據(jù)分別讀入RCAP2H和RCAP2L。其工作原理如圖2-20所示。圖2-20T2捕捉式原理圖

3.波特率發(fā)生器模式

當(dāng)設(shè)置RCLK和TCLK同時(shí)為1或其中一個(gè)為1時(shí),T2便進(jìn)入波特率發(fā)生器模式。波特率發(fā)生器模式原理如圖2-21所示。

當(dāng)用T2作為波特率發(fā)生器時(shí),波特率的計(jì)算公式為

波特率=圖2-21T2波特率發(fā)生器模式

4.可編程時(shí)鐘輸出模式

P1.0引腳除了作普通I/O外,還有兩個(gè)替代功能,一是可以編程為T2的外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端;二是可以編程為50%占空比的時(shí)鐘輸出端,即可編程時(shí)鐘輸出模式,如圖2-22所示。

輸出頻率取決于振蕩器頻率和存于捕捉寄存器RCAP2中的重裝數(shù)值,其計(jì)算公式為

時(shí)鐘輸出頻率=圖2-22T2時(shí)鐘輸出模式2.4.1中斷的基本概念

中斷響應(yīng)過程示意圖如圖2-23所示。2.4AT89S52的中斷系統(tǒng)圖2-23中斷響應(yīng)示意圖

2.4.2中斷源

中斷源和中斷矢量地址如表2-21所示。圖2-24所示為AT89S52單片機(jī)的中斷功能示意圖。AT89S52的中斷源可分成外部中斷源和內(nèi)部中斷源。表2-21中斷源和中斷矢量地址圖2-24AT89S52單片機(jī)的中斷功能示意圖2.4.3AT89S52的中斷標(biāo)志與控制

1.定時(shí)/計(jì)數(shù)器0、1控制寄存器TCON

TCON是定時(shí)/計(jì)數(shù)器和外部中斷兩者合用的一個(gè)特殊功能寄存器,復(fù)位時(shí)為00H,可位尋址。TCON的字節(jié)地址為88H,其格式如下:

2.定時(shí)器2控制寄存器T2CON

定時(shí)器2控制寄存器T2CON字節(jié)地址為C8H,其格式如下:

3.串行口控制寄存器SCON

串行口控制寄存器SCON字節(jié)地址為98H,其格式如下:

4.中斷允許控制寄存器IE

AT89S52的中斷均屬于可屏蔽中斷,即通過軟件對特殊功能寄存器IE的設(shè)置,實(shí)現(xiàn)對各中斷源的中斷請求允許(開放)或屏蔽(禁止)的控制。中斷控制寄存器IE的格式及各位含義如下:

5.中斷優(yōu)先級控制寄存器IP

中斷優(yōu)先級控制寄存器IP的字節(jié)地址為B8H,具有位尋址功能,可通過軟件設(shè)置各個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級。IP控制寄存器的格式如下:當(dāng)同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上相同優(yōu)先級的中斷請求時(shí),則由內(nèi)部按查詢順序決定優(yōu)先響應(yīng)的中斷請求,排在順序后面的、未被響應(yīng)的中斷請求將被掛起。其優(yōu)先順序由高到低順序排列。優(yōu)先順序排列如表2-22所示。表2-22中斷優(yōu)先順序2.4.4中斷響應(yīng)的條件、過程與時(shí)間

1.中斷響應(yīng)的條件

2.中斷響應(yīng)過程

3.中斷響應(yīng)時(shí)間

2.5.1串行通信概述

1.串行通信的通信方式

1)同步通信

面向字符型的數(shù)據(jù)格式又有單同步、雙同步和外同步之分。

①單同步:發(fā)送方先傳送一個(gè)同步字符,再傳送數(shù)據(jù)塊,接收方檢測到同步字符后接收數(shù)據(jù)。

②雙同步:發(fā)送方先傳送兩個(gè)同步字符,再傳送數(shù)據(jù)塊,接收方檢測到同步字符就接收數(shù)據(jù),如圖2-25所示。2.5AT89S52的串行通信圖2-25面向字符雙同步數(shù)據(jù)幀格式③外同步:用一條專用線來傳送同步字符,以實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方同步操作。

3種同步方式,均以兩個(gè)字節(jié)的冗余檢驗(yàn)碼CRC作為一幀信息的結(jié)束。

面向位型的數(shù)據(jù)格式如下:

根據(jù)IBM的同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDLC,SDLC數(shù)據(jù)幀格式如圖2-26所示。圖2-26SDLC數(shù)據(jù)幀格式

2)異步通信

異步通信的幀格式如圖2-27所示。圖2-27異步通信數(shù)據(jù)的幀格式

2.串行通信的傳輸方式

串行通信的傳輸方式可以分為單工、半雙工及全雙工3種。

2.5.2RS232C標(biāo)準(zhǔn)總線及通信設(shè)計(jì)

1.RS232C接口的引腳描述

RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定接口有25根連線、D型插頭和插座,采用25芯引腳或9芯引腳的連接器,RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口如圖2-28所示。

雖然RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定接口定義了25條連線,但通常只有以下9個(gè)信號經(jīng)常使用,其對應(yīng)關(guān)系如表2-23所示。

2.RS232C接口的具體規(guī)定圖2-28RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口圖表2-239針連接器和25針連接器的對應(yīng)關(guān)系2.5.3AT89S52串行通信接口

1.串行口的控制

1)串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF

2)串行口控制寄存器SCON

串行口的工作模式設(shè)定和基本控制操作通過設(shè)定串行口控制寄存器SCON完成,串行口控制寄存器SCON除可進(jìn)行字節(jié)尋址外,還可以進(jìn)行位尋址,其各位定義及格式如下:

(1)SM0,SM1:串行口工作模式選擇位。對應(yīng)著串行口的4種工作模式,如表2-24所示。

(2)SM2:多極通信控制位。表2-24串行口工作模式

3)電源控制寄存器PCON

電源控制寄存器PCON中只有SMOD(PCON.7)位與串行口的工作有關(guān)。

需要注意的是,PCON寄存器不能位尋址,對于SMOD位的修改只能采用字節(jié)操作方式,如MOVPCON,#80H。其位定義及格式如下:

2.串行口的工作模式及串行通信波特率

1)模式0

2)模式1

波特率可以用下式表示:

串行口方式1的波特率=

式中,n=32或16,由PCON的SMOD1位決定。SMOD1=0,n=32;SMOD1=1,n=16。因此,串行口模式1的波特率也可以用下式表示:

串行口方式1的波特率=

×(定時(shí)器T1或T2的溢出率)串行口接收/發(fā)送波特率發(fā)生器使用的定時(shí)器如表2-25所列。表2-25串行口接收/發(fā)送波特率發(fā)生器使用的定時(shí)器為了實(shí)現(xiàn)定時(shí)器計(jì)數(shù)初值重裝,通常選擇模式2。在模式2中,TL1作計(jì)數(shù)用,TH1用于保存計(jì)數(shù)初值,當(dāng)TL1計(jì)滿溢出時(shí),TH1的值自動重裝到TL1中。因此一般選用T1工作于方式2作波特率發(fā)生器。設(shè)T1的計(jì)數(shù)初值為X,C/

=0時(shí),那么每過256-X個(gè)機(jī)器周期,定時(shí)器T1就會產(chǎn)生一次溢出。

則T1的溢出周期為

溢出周期=

×(256-X)溢出率為溢出周期的倒數(shù),所以

波特率=

定時(shí)器T1模式2的計(jì)數(shù)初值X由上式可得:

定時(shí)器T1可以通過中斷方式實(shí)現(xiàn)非常低的波特率,將TMOD的高半字節(jié)設(shè)為0001B。T1配置為16位定時(shí)器,并使用中斷進(jìn)行16位軟件重裝,如表2-26所列。表2-26T1在常用波特率下重裝值的設(shè)定定時(shí)器T2工作在波特率發(fā)生器方式時(shí),內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖

2-29所示,其操作與自動重裝載方式類似。圖2-29T2作波特率發(fā)生器時(shí)內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)當(dāng)外部時(shí)鐘信號由T2引腳引入時(shí),

波特率=

當(dāng)時(shí)鐘信號由內(nèi)部產(chǎn)生時(shí),

波特率=

自動重裝的計(jì)數(shù)初值為

RCAP2H、RCAP2L=65536-

表2-27列出了常用的波特率及在RCAP2中存入的T2的重裝值。表2-27常用波特率對應(yīng)的T2計(jì)數(shù)初值

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