网站 空间费用,建设股票网站,手机网站制作免费,wordpress 无法上传一、AT89S51单片机的并行I/O端口 1.1 P0口 AT89S51的P0口是一个通用的I/O口#xff0c;可以用于输入和输出。每个引脚都可以通过软件控制为输入或输出模式。 1.1.1 P0口的工作原理 P0口的工作原理是通过对P0寄存器的读写操作来控制P0口的引脚。 输出模式#xff1a;当P0口…一、AT89S51单片机的并行I/O端口 1.1 P0口 AT89S51的P0口是一个通用的I/O口可以用于输入和输出。每个引脚都可以通过软件控制为输入或输出模式。 1.1.1 P0口的工作原理 P0口的工作原理是通过对P0寄存器的读写操作来控制P0口的引脚。 输出模式当P0口配置为输出模式时可以通过对P0寄存器进行写操作来控制引脚的电平状态。写入“0”将相应引脚置为低电平0V写入“1”将相应引脚置为高电平Vcc即供电电压实现对外部设备的控制。 输入模式当P0口配置为输入模式时可以通过对P0寄存器进行读操作来获取外部设备输入的电平状态。读取P0寄存器的值可以得知相应引脚的电平如果读取值为“0”表示引脚为低电平如果读取值为“1”表示引脚为高电平。 1.2 P1口 AT89S51的P1口是一个具有8个引脚的I/O口可以用于输入和输出操作可以配置为输入或输出模式可以使用上拉电阻和推挽电路配置。 1.2.1 P1口的工作原理 P1口也是一种数字输入/输出I/O端口其工作原理与P0口类似但具有一些特定的功能和特性。 P1口通常可用于各种用途如外部中断定时器/计数器的输入/输出。以下是P1口的一般工作原理 输入模式在输入模式下P1口可以接收外部电路传输的电平信号。当外部电路输出低电平0V时P1口会读取到一个逻辑低电平(0)当外部电路输出高电平3.3V或5V时P1口会读取到一个逻辑高电平(1)。这样通过读取P1口的电平状态可以判断外部设备的状态或传送外部设备的数据。 输出模式在输出模式下P1口可以向外部电路发送电平信号。通过将P1口设置为输出模式并向其写入逻辑低电平(0)或逻辑高电平(1)可以控制外部电路的工作状态或发送数据。 1.3 P2口 AT89S51的P2口是一个8位的双向I/O口可以用于输入和输出。P2口的特殊功能是通过该端口的位定义来选择。默认情况下P2口的所有引脚都是作为GPIO引脚使用。 1.3.1 P2口的工作原理 P2口的默认状态是输入模式。要将P2某一位设置为输出模式只需将相应的P2寄存器位设置为1即可。 当P2口设置为输出模式时可以通过对P2寄存器位的设置来控制相应的引脚输出高电平1或低电平0。当P2口设置为输入模式时可以通过对P2寄存器位的读取来获取相应引脚的输入状态。例如读取P2寄存器的P2.0位可以获取P2.0引脚的输入状态高电平或低电平。 注意 在将P2口的某一位设置为输出模式时要确保相应引脚上的外部设备可以接受输出信号并且要注意电流和电压等规格的限制。 1.4 P3口 P3口的引脚分别为P3.0~P3.7可以通过程序配置为输入或输出。对于输出模式可以通过设置对应的P3寄存器来输出高电平或低电平电压。对于输入模式可以通过读取P3寄存器的状态来获取引脚的电平状态。 注意 P3口同时也作为一些特殊功能的引脚如外部中断、定时器/计数器输入等。 1.4.1 P3口的工作原理 P3口是AT89S51单片机的一个8位双向口。它可以通过配置为输入或输出模式来进行相应的操作。 在输出模式下可以通过设置P3口的相应位来输出高电平或低电平电压。对于P3.0至P3.7可以使用软件指令来设置或清除相应的位。设置位将引脚拉高为高电平而清除位将引脚拉低为低电平。在输入模式下P3口可以用来读取外部设备或传感器的状态。通过读取P3口的相应位程序可以获取到对应引脚的电平状态高电平或低电平。除了一般的输入/输出功能P3口还有一些特殊功能。其中P3.2和P3.3可以用作外部中断引脚用于接收外部中断信号。P3.4和P3.5可以作为定时器/计数器的输入引脚。这些功能需要在使用之前进行相应的配置以使P3口能够正确地工作。 二、时钟电路与时序 下面是AT89S51的时钟电路和时序相关的特点 时钟电路 AT89S51的时钟电路由晶体振荡器和相关外部元件组成。它支持使用外部晶体振荡器或外部时钟源作为时钟信号。晶体振荡器接口可以接入一个8MHz的陶瓷晶体或外部时钟信号。 时序特点 AT89S51的时序特点包括以下几个方面 时钟频率AT89S51的工作时钟频率为最高为33MHz。时钟频率由供电电压和晶体振荡器的频率决定。存取时间AT89S51的存取时间即指令执行时间为1个机器周期。机器周期是时钟周期与机器指令执行时间之和。以8MHz的晶振为例机器周期时间为1/8MHz125ns。中断响应时间AT89S51的中断响应时间为2机器周期。即在发生中断请求后芯片最多需要2个机器周期才能进入中断服务程序。复位时间AT89S51的复位时间为2机器周期。即在复位引脚RST变为高电平后芯片最多需要2个机器周期才能执行正常的程序。 2.1 时钟电路设计 2.1.1 内部时钟方式 AT89S51单片机的内部时钟方式包括两种晶振模式和RC振荡模式。 晶振模式在晶振模式下单片机使用外部晶体振荡器作为主时钟源。晶体振荡器通过外部晶体与XTAL1和XTAL2引脚连接提供稳定的时钟信号。晶振模式具有更高的精度和稳定性适用于对时钟要求较高的应用。 RC振荡模式在RC振荡模式下单片机使用内部RC振荡电路作为主时钟源。RC振荡电路包括一个电容和一个电阻通过内部电阻和电容的组合来产生时钟信号。RC振荡模式成本低廉但时钟信号精度和稳定性较差适用于对时钟要求不那么严格的应用。 2.1.2 外部时钟方式 AT89S51单片机支持两种外部时钟方式晶体振荡器模式和外部时钟源模式。 晶体振荡器模式 在晶体振荡器模式下需要使用一个晶体振荡器将外部时钟信号输入到单片机的XTAL1和XTAL2引脚。晶体的频率可以根据实际需求选择常见的频率为11.0592MHz或12MHz。单片机通过内部的时钟电路将晶体振荡器输出的时钟信号分频生成系统时钟供CPU和其他模块使用。 外部时钟源模式 在外部时钟源模式下可以直接将外部时钟源信号输入到单片机的XTAL1引脚而XTAL2引脚保持悬空或接地。外部时钟源的频率可以根据实际需求选择一般情况下输入频率应小于单片机支持的最大外部时钟频率。 在程序中需要通过设置单片机的相关寄存器来选择使用哪种外部时钟方式。对于晶体振荡器模式可以通过设置相应的位来选择晶体振荡器的频率对于外部时钟源模式需要设置相应的位来使能外部时钟源并设置外部时钟的频率。 以下是一个使用晶体振荡器模式的示例程序 #include REG51.hvoid main() {// 设置晶体振荡器的频率为11.0592MHzOSCXCN 0x67; // 配置晶体振荡器模式和频率while (!(OSCXCN 0x80)); // 等待晶体振荡器稳定// 设置系统时钟为晶体振荡器模式AUXR 0xF7; // 清除定时器2的时钟源选项位// 其他代码...while (1){// 主循环} }2.1.3 时钟信号的输出 AT89S51单片机的时钟信号输出主要有两个方式XTAL2引脚输出和P3.4引脚输出。 XTAL2引脚输出 在晶体振荡器模式下XTAL2引脚可以用作时钟信号的输出。单片机内部的时钟电路通过分频晶体振荡器的时钟信号生成系统时钟系统时钟经过处理后就会驱动XTAL2引脚输出相应的时钟信号。XTAL2引脚的输出频率通常是输入时钟频率的一半。 P3.4引脚输出 P3.4是AT89S51单片机的一个通用I/O口可以通过编程将其配置为时钟信号的输出。需要设置P3.4为输出模式并将相应的寄存器设置为输出高电平或低电平来控制P3.4引脚输出时钟信号。需要注意的是P3.4引脚是具有上拉电阻的因此在将其配置为输出低电平时需要将其外接到地以确保输出为低电平。 以下是使用P3.4引脚作为时钟信号输出的示例程序 #include REG51.hvoid main() {// 将P3.4引脚配置为输出模式P3 0xEF; // 将P3.4引脚置为0即输出低电平P3 | 0x10; // 将P3.4引脚置为1即输出高电平// 其他代码...while (1){// 主循环} }2.2 机器周期、指令周期与指令时序 AT89S51单片机的机器周期、指令周期和指令时序如下 机器周期 AT89S51单片机使用外部时钟源进行时钟信号的驱动。机器周期取决于所选择的外部时钟源频率晶振频率。一般情况下AT89S51的机器周期为12个时钟周期。例如如果使用12MHz的晶振那么每个机器周期的时钟周期就是1微秒1/12MHz。 指令周期 AT89S51的指令周期通常为12个机器周期。因此在使用12MHz晶振的情况下每个指令周期的时钟周期为12微秒。每条指令按照这个指令周期来执行。 指令时序 AT89S51的指令时序是由内部控制单元生成的。它定义了每个指令在执行时的各个阶段并且需要按照时钟信号进行同步。在每个指令周期内有不同的阶段如取指令、译码、执行、存储结果等。每个阶段需要满足一定的时间要求以确保指令的正确执行。 三、复位操作和复位电路 3.1 复位操作 在AT89S51单片机中复位操作可以通过以下方法进行 外部电源复位将单片机的Vcc电压降至低电平通常为0V并持续一段时间然后恢复到正常电压通常为5V即可触发复位操作。 内部复位通过设置单片机内部的复位标志位来触发复位操作。可以通过编写程序来实现内部复位具体代码如下 #include 8051.hvoid main() {EA 0; // 关闭总中断RSTFR RSTFR | 0x01; // 设置复位标志位EA 1; // 打开总中断while(1){// 程序运行主体} }在以上代码中通过设置RSTFR复位标志寄存器的最低位为1即可触发复位操作。设置复位标志位之前需要先关闭总中断EA0设置完成后再打开总中断EA1。 下面是在AT89S51单片机复位时部分片内寄存器的状态表格 寄存器名称复位后状态P00xFFP10xFFP20xFFP30xFFPSW0x00ACC0x00B0x00SP0x07DPL0x00DPH0x00IP0x00IE0x00TMOD0x00TCON0x00TH00x00TL00x00TH10x00TL10x00SCON0x00SBUF0x00IE0x00IP0x00EA0x00RSTFR0x00T2CON0x00RCAP2L0x00RCAP2H0x00TL20x00TH20x00 上表列出了复位后的部分寄存器状态其中 端口寄存器P0, P1, P2, P3的状态为0xFF表示所有引脚为高电平输入状态程序状态字寄存器PSW的状态为0x00表示所有标志位都被清零累加器ACC和B寄存器的状态为0x00表示内容被清零堆栈指针SP的状态为0x07指向上一次使用的栈顶位置定时器、串口等相关寄存器的状态为0x00表示所有配置被清零。 3.2 复位电路设计 AT89S51单片机的复位电路一般由三部分组成复位电路、晶振电路和电源电路。 复位电路复位电路主要是用来实现单片机的复位功能确保在单片机上电或外部复位信号发生时单片机能正常地进行初始化操作。它通常由一个复位电路芯片如MAX809和相关的电阻和电容组成。复位电路芯片有两个功能引脚一个是复位输入引脚RST用于接收复位信号另一个是复位输出引脚RESET用于输出复位信号给单片机。 晶振电路晶振电路主要是用于提供稳定的时钟信号给单片机。AT89S51单片机通常需要外接一个晶振如12MHz晶振电路由晶振、两个电容和两个相关电阻组成。其中晶振接在单片机的两个时钟输入引脚XTAL1和XTAL2两个电容和两个电阻分别连接在晶振和地之间用于稳定晶振的工作。 电源电路电源电路主要是用于为单片机提供稳定的电源。一般来说AT89S51单片机可以工作在5V的电源电压下。电源电路通常由一个稳压芯片如7805和相关的电容和二极管组成。稳压芯片负责将输入的电源电压如9V稳压为5V输出给单片机相关的电容和二极管则用于滤波和保护。