單片機程序設計實踐教程_第04章_STC單片機內部資源和PMY單片機開發(fā)板簡介資料

1、單片機程序設計實踐(shjin)教程第四講 STC單片機內部資源(zyun)和PMY單片機開發(fā)板簡介 1共四十一頁4.1 STC單片機系統(tǒng)資源和特點(tdin)(USB口直接下載程序) 4.1.1 STC單片機的特點(tdin)和選型 “基礎項目篇”介紹的項目中使用的開發(fā)板核心CPU是臺灣宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52RC單片機，這是一款性價比非常高的單片機，指令系統(tǒng)完全兼容ATMEL公司的增強型MSC-51單片機。 圖4-1給出了STC89C52RC單片機內部功能結構圖，它具有以下主要特點：2共四十一頁圖4-1 STC89C52RC單片機內部(nib)功能圖3共四十一頁、增強型6時鐘/機器周

2、期、12時鐘/機器周期任意設置。、工作電壓：5.53.4V（5V單片機）/2.03.8V（3V單片機）。、工作頻率：040MHz，相當于普通8051單片機；實際使用范圍為080MHz。、8KB片內Flash程序存儲器，擦寫次數(shù)10萬次以上。、片上集成512B RAM數(shù)據(jù)存儲器。、通用I/O口（32/36個），復位后為： P1、P2、 P3、P4是弱上拉/準雙向口（與普通MCS-51 I/O口功能一樣）；P0口是開漏輸出口，作為(zuwi)總線擴展時用，不用加上拉電阻；P0口作為(zuwi)I/O口用時，需加上拉電阻。、ISP在系統(tǒng)可編程，無需專用編程器/仿真器，可通過串口（P30/ P31）直

3、接下載用戶程序，8KB程序3s即可完成一片。4共四十一頁、芯片內置EEPROM功能。、硬件看門狗（WDT）。、共3個16位定時器/計數(shù)器，兼容普通MCS-51單片機的定時器，其中定時器T0還可以當成2個8位定時器使用。 、外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，掉電模式可由外部中斷喚醒。、全雙工異步串行口（UART），兼容普通8051單片機的串口。、工作溫度范圍：075/4085。、封裝：LQFP-44、PDIP-40、PLCC44、PQFP44。由于LQFP-44具有體積小、擴展了P4口、外部中斷2和3及定時器T2的功能，因此建議優(yōu)先(yuxin)選用。圖4-2給出了STC89C52RC單

4、片機的LQFP-44封裝示意圖。5共四十一頁圖4-2 STC89C52RC單片機的LQFP-44封裝示意圖6共四十一頁 除此之外，STC89C52RC單片機自身還有很多獨特的優(yōu)點：、加密性強, 無法解密。、超強抗干擾。主要表現(xiàn)在：高抗靜電（ESD保護），可以輕松抗御2KV/4KV快速脈沖干擾（EFT測試），寬電壓、不怕電源抖動，寬溫度范圍為4085，I/O口經(jīng)過特殊處理，單片機內部的電源供電系統(tǒng)、時鐘電路、復位電路及看門狗電路經(jīng)過特殊處理。、三大(sn d)降低單片機時鐘對外部電磁輻射的措施：禁止ALE 輸出；如選6 時鐘/ 機器周期，外部時鐘頻率可降一半；單片機時鐘振蕩器增益可設為1/2ga

5、in；、超低功耗：掉電模式，典型電流損耗0.1A；空閑模式，典型電流損耗為2mA；正常工作模式，典型電流損耗4mA7mA。7共四十一頁圖4-3 STC 單片機在線(zi xin)編程典型線路圖8共四十一頁 4-3給出了STC單片機在線編程典型線路圖，由于這種單片機可以利用全雙工異步串行口（P30/ P31）進行在系統(tǒng)編程（ISP），即無需專用編程器/仿真器，就可通過串口直接下載用戶程序，因此省卻了每次編程必須插拔單片機到專用編程器上的麻煩，可以直接將STC單片機固定焊接在PCB板上，進行程序的下載調試。 針對不同的具體應用(yngyng)，讀者可以選擇不同型號的STC系列單片機，表4-1給出了

6、STC單片機RC/RD（5V）系列選型一覽表，型號中的RC表示RAM 為512B；RD則表示RAM 為1280B。9共四十一頁型 號最高時鐘頻 率Hz(5V)Flash程序存儲器字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器字節(jié)降低EMI看門狗雙倍速P4口ISPIAPEEPROM字節(jié)數(shù)據(jù)指針串口UART中斷源優(yōu)先級定時器STC89C51 RC0-80M4K5122K+21ch843STC89C52 RC0-80M8K5122K+21ch843STC89C53 RC0-80M13K51221ch843STC89C54 RD+0-80M16K128016K+21ch843STC89C55 RD+0-80M20K128016

7、K+21ch843STC89C58 RD+0-80M32K128016K+21ch843STC89C516 RD+0-80M63K128021ch843表4-1 STC單片機RC/RD（5V）系列(xli)選型一覽表）10共四十一頁4.1.2 STC單片機減少對外部電磁輻射的三大(sn d)措施 （1）、禁止ALE 時鐘信號輸出 在前面(qin mian)的章節(jié)中已介紹過，MCS-51單片機的ALE在未使用時，引腳將輸出六分之一CPU晶振頻率的時鐘，這將會對單片機系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾，RC/RD系列的MCS-51單片機擴展了RAM管理，增加了禁止ALE輸出功能。 新加入的AUXR特殊功能寄存器負責

8、ALE的輸出管理，這是一個只寫的寄存器，當禁止ALE輸出時鐘時，只要在程序中設置D0位ALEOFF為“1”即可；反之，可以設置允許ALE輸出時鐘，讀者可以參考后面的表4-2標出的AUXR特殊功能寄存器的各個位含義。11共四十一頁（2）、外部時鐘頻率可以降一半 STC單片機添加了6T模式。傳統(tǒng)MCS-51單片機的每個機器周期為12時鐘周期，如將STC 的增強型MCS-51單片機在ISP 燒錄程序時設為雙倍速（即6T 模式，每個機器周期6時鐘），則可將單片機外部時鐘頻率降低一半，有效地降低單片機時鐘對外界的輻射。（3）、單片機內部時鐘振蕩器增益(zngy)降低一半 在ISP 燒錄程序時將OSCDN

9、設為1/2 gain可以有效地降低單片機時鐘高頻部分對外界的輻射。單片機外部晶振頻率16MHz 時，可將OSCDN設為1/2 gain，有利于降低EMI，16MHZ以上選擇full gain。12共四十一頁4.1.3 STC89C52 RC單片機的特殊(tsh)功能寄存器 對于本書“基礎項目篇”中將要(jingyo)涉及到的項目來說，在C51下開發(fā)的嵌入式程序編譯之后，下載文件一般不超過2KB。STC89C52 RC單片機內嵌8KB的Flash程序存儲器，完全可以用于本書的項目中，選擇更大容量的程序存儲器也是考慮到讀者在應用本書配套的單片機開發(fā)板擴展自己的應用系統(tǒng)時，能夠給程序提供更大的存儲空

10、間。 第2章中的表2-1已經(jīng)列出了MCS-51單片機的特殊功能寄存器SFR的名稱、符號和地址分配表，一共是21個SFR。MCS-52系列則增加了5個SFR，作為MCS-52系列的增強型STC89C52 RC單片機來說，又增加了14個SFR，更加擴展了MCS-51單片機的功能。表4-2在表2-1的基礎上列出了STC89C52 RC單片機新增特殊功能寄存器及其各個位的含義。13共四十一頁寄存器地址名稱D7D6D5D4D3D2D1D0復位值P4E8h端口4-P43P42P41P40 xxxx,1111ISP_CONTRE7hISP/IAP 控制寄存器ISPENSWBSSWRST-WT2WT1WT00

11、00 x,x000ISP_TRIGE6hISP/IAP 命令觸發(fā)寄存器xxxx,xxxxISP_CMDE5hISP/IAP命令寄存器-MS2MS1MS0 xxxx,x000ISP_ADDRLE4hISP/IAP 地址低8位0000,0000ISP_ADDRHE3hISP/IAP 地址高8位0000,0000ISP_DATAE2hISP/IAP數(shù)據(jù)寄存器1111,1111WDT_CONTRE1h看門狗控制寄存器-EN_WDTCLR_WDTIDLE_WDTPS2PS1PS0 xx00,0000TH2CDh定時器/計數(shù)器2（高8位）0000,0000TL2CCh定時器/計數(shù)器2（低8位）0000,0

12、000RCAP2HCBh定時器/計數(shù)器2重裝/捕獲寄存器（高8位）0000,000014共四十一頁C/CP/RCAP2LCAh定時器/計數(shù)器2重裝/捕獲寄存器（低8位）0000,0000T2MODC9h定時器/計數(shù)器2模式寄存器-T2OEDCENxxxx,xx00T2CONC8h定時器/計數(shù)器2控制寄存器TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR20000,0000XICONC0h擴展中斷控制寄存器PX3EX3IE3IT3PX2EX2IE2IT20000,0000SADENB9h串行從站地址屏蔽寄存器0000,0000SADDRA9h串行從站地址寄存器0000,0000AUXR1A2h擴展寄

13、存器1-GF2-DPSxxxx,0 xx0AUXR8Eh擴展寄存器0-EXTRAMALEOFFxxxx,xx00注：有深色背景為52增強型單片機已有的SFR，其余為STC89C52 RC單片機新增的SFR表4-2 STC89C52 RC單片機新增特殊(tsh)功能寄存器及其位含義15共四十一頁 這里重點介紹在后面章節(jié)中將要用到的表4-2中新增特殊功能寄存器，其他的SFR用法請參照STC89C52 RC單片機相關應用手冊【9】。（1）、看門狗控制寄存器WDT_CONTR（E1H） 看門狗又叫 watchdog timer（WDT），是一個定時器電路，一般有一個輸入，（叫喂狗端）和一個輸出（到MC

14、U的RST端）。MCU正常工作的時候(sh hou)，每隔一段時間輸出一個信號到喂狗端，給 WDT 清“0”。如果超過規(guī)定的時間不喂狗(一般在程序跑飛時)，WDT定時超過，就回給出一個復位信號到MCU并使其復位，以防止MCU死機。 看門狗的作用就是防止程序發(fā)生死循環(huán)，或者說防止程序跑飛。它的工作原理是：在系統(tǒng)運行以后如果啟動看門狗計數(shù)器，看門狗就開始自動計數(shù)，如果到了一定的時間還不去清除看門狗，那么看門狗計數(shù)器就會溢出從而引起看門狗中斷，造成系統(tǒng)復位。16共四十一頁 STC89C52 RC單片機集成了看門狗功能，由看門狗控制寄存器WDT_CONTR進行設置和控制，其中各個位的用途如下：EN_W

15、DT 看門狗允許啟動位，當設置為“1”時，看門狗啟動；反之禁止啟動。CLR_WDT 看門狗清“0”位，當設為“1”時，看門狗將重新計數(shù)。硬件將自動(zdng)將此位清“0”。IDLE_WDT 看門狗“IDLE”模式位，當設置為“1”時，看門狗定時器在“空閑模式”計數(shù)；當該位清“0”時, 看門狗定時器在“空閑模式”時不計數(shù)。PS2、PS1、PS0 看門狗定時器預分頻值。17共四十一頁 看門狗溢出時間計算(j sun)式為， 看門狗溢出時間=(NPre-scalex32768)/Oscillator frequency。設時鐘頻率為11.0592MHz, 12 時鐘模式運行， 看門狗溢出時間=(1

16、2Pre-scale32768) /11059200=（Pre-scale393216）/11059200。分別將預分頻值Pre-scale的PS2PS0的8種組合000111代入上式，可以得出看門狗溢出時間與預分頻值Pre-scale的對應關系，如表4-3所示。18共四十一頁表4-3 外接11.0592MHz晶振時的看門狗溢出(y ch)時間與預分頻值Pre-scale對應關系PS2PS1PS0預分頻值Pre-scale看門狗周期/msPS2PS1PS0預分頻值Pre-scale看門狗周期/s000271.11003212101642.27550108284.411

17、01284.551101116568.81112569.102219共四十一頁（2）、擴展中斷控制寄存器XICON（C0H） XICON是用來控制擴展外部中斷INT2/INT3的寄存器，其中低4位與INT2相關，高4位與INT3相關。PX2 置位，表明外部中斷2為高優(yōu)先級中斷；反之則為低優(yōu)先級中斷。EX2 如被設置成“1”，允許外部中斷2中斷；如被清“0”，禁止外部中斷2中斷。IE2 外部中斷2中斷請求標志位，中斷條件成立后，IE2=1,可由硬件自動清“0”。IT2 當此位由軟件置位時，外部中斷2為下降沿觸發(fā)中斷；當此位由軟件清零時(ln sh)，為低電平觸發(fā)中斷。 與INT3有關的高4位與I

18、NT2相應的低4位意義相似，在此不再進行介紹。20共四十一頁（3）、定時器/計數(shù)器T2控制寄存器T2CON（C8H） 由于STC89C52RC為增強型的MCS-51單片機，片內不但集成了定時器/計數(shù)器T0和T1，而且還增加了定時器/計數(shù)器T2，T2的使用方法與T0和T1比較相似，但還是有一些差別。T2CON各位的含義為：TF2 定時器T2溢出標志位。定時器T2溢出時置位，必須由軟件清除；當RCLK=1或TCLK=1 時，TF2 將不會置位。EXF2 定時器T2外部標志位。當EXE N2= 1且T2EX的負跳變產(chǎn)生捕獲或重裝時，EXF 2置位。定時器T2中斷使能時，EXF2=1將使CPU從中斷向

19、量處執(zhí)行定時器T2中斷子程序。EXF2 位必須用軟件清零。在遞增/遞減(djin)計數(shù)器模式（DCEN=1）中，EXF2不會引起中斷。21共四十一頁RCLK 接收時鐘標志位。RCLK置位時，定時器T2的溢出脈沖作為串行口模式1和模式3的接收時鐘；RCLK=0時，將定時器1的溢出脈沖作為接收時鐘。TCLK 發(fā)送時鐘標志位。TCLK置位時，定時器T2的溢出脈沖作為串行口模式1和模式3的發(fā)送時鐘；TCLK=0時，將定時器T1的溢出脈沖作為發(fā)送時鐘。EXEN2 定時器T2外部使能標志位。當其置位且定時器T2未作為串行口時鐘時，允許T2EX的負跳變產(chǎn)生捕獲或重裝。EXEN2=0時，T2EX 的跳變對定時

20、器T2無效。TR2 定時器T2啟動/停止控制位。置“1”時啟動定時器。C/T定時器/計數(shù)器選擇(xunz)標志位。為0選擇(xunz)內部定時器（OSC/12 或OSC/6）；為1 則選擇(xunz)外部事件計數(shù)器（下降沿觸發(fā)）。22共四十一頁RCLK+TCLKCP/nRLTR2模式RCLK+TCLKCP/nRLTR2模式00116 位自動重裝1X1波特率發(fā)生器01116 位捕獲XX0（關閉）表4-4 定時器/計數(shù)器T2的工作(gngzu)方式及其選擇位列表CP/RL捕獲/重裝標志位。置位且EXEN2=1時，T2EX 的負跳變(tio bin)產(chǎn)生捕獲；清零且EXEN2=0 時，定時器T2溢出

21、或T2EX的負跳變(tio bin)都可使定時器自動重裝；當RCLK=1或TCLK=1時，該位無效且定時器強制為溢出時自動重裝。 根據(jù)以上的位定義，可以看出定時器/計數(shù)器T2的工作方式是由T2CON寄存器的相關位的組合確定的，表4-4給出了定時器/計數(shù)器T2的工作方式及其選擇位列表。23共四十一頁（4）、中斷允許寄存器IE（A8H） 表3-2所列的中斷允許寄存器IE的D5位ET2置“1”時，允許T2中斷。讀者在使用T2的中斷資源時應注意，在設置EA后，不要忘記設置ET2為“1”。 通過以上對STC89C52 RC單片機新增性能的簡要介紹可以看出，與ATMEL公司的同類型單片機相比，STC公司的

22、單片機內部資源要豐富的多。目前，STC公司的單片機在國內市場上的占有率不斷提高，有關STC系列單片機的詳情請讀者登錄(dn l)其官方網(wǎng)站（.）以了解更多的信息。24共四十一頁4.2 PMY單片機開發(fā)板介紹(jisho)圖4-4 PMY單片機開發(fā)板實物圖 與本書配套的PMY單片機開發(fā)板（其實物圖如圖4-4所示）充分集成了STC單片機的各種優(yōu)點，將其性能發(fā)揮到了極至。利用PMY單片機開發(fā)板可以完成以下(yxi)基本項目實驗： 25共四十一頁、單片機端口輸入輸出控制。、流水燈控制。、七段數(shù)碼管和44鍵盤控制。、繼電器和直流小電機(dinj)正反轉控制。、A/D轉換。、光電傳感器和蜂鳴器控制。、簡易

23、數(shù)字信號發(fā)生器。、1602液晶屏顯示控制。、串行通信。、數(shù)字鐘。、EEPROM器件24C02讀寫控制。、溫度傳感器。、步進電機控制。、紅外數(shù)據(jù)傳輸。26共四十一頁 以上實驗將以基礎項目的形式在本書的后續(xù)章節(jié)中進行詳細地介紹，綜合上述基礎項目，PMY單片機開發(fā)板還可以完成以下多種模擬擴展實驗項目：、行人路口信號燈控制系統(tǒng)。、串行通信控制的交通流量數(shù)碼管顯示系統(tǒng)。、具有串口校時功能的數(shù)字鐘定時繼電器啟動系統(tǒng)。、具有定時開啟繼電器功能的液晶數(shù)字鐘系統(tǒng)。、具有年月日LED顯示的電機定時啟動控制系統(tǒng)。、通過鍵盤校時的液晶數(shù)字鐘系統(tǒng)。、數(shù)字鐘控制的具有定時開關功能的路燈照明系統(tǒng)。、串行通信液晶顯示功能的火

24、災報警系統(tǒng)。、數(shù)字鐘控制的具有固定工序電機拖動生產(chǎn)流水線系統(tǒng)。、閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)。、簡易電梯(dint)控制系統(tǒng)。、防盜報警安防系統(tǒng)。27共四十一頁圖4-5 PMY單片機開發(fā)板功能(gngnng)圖28共四十一頁 在本書的“綜合項目提高篇”部分，給出了在PMY單片機開發(fā)板上所做4個綜合性項目。這些項目都是以本書的14個基礎項目為基礎，結合項目的具體要求，按照“需求分析-系統(tǒng)分析-可行性分析-系統(tǒng)概要設計-硬件概要設計-軟件概要設計-程序分析”的基本順序，分別介紹了各自的系統(tǒng)分析和設計方法。這4個綜合性項目分別為。、停車場駐車信息(xnx)顯示和出入口模擬控制系統(tǒng)。、空調模擬控制系統(tǒng)。、具有調時

25、功能的城市十字路口信號燈模擬控制系統(tǒng)。、具有串口校時和鬧鈴功能的數(shù)字鐘系統(tǒng)設計。29共四十一頁 讀者在完成書中各個基礎項目后，完全可以按照自己的實際需求利用PMY單片機開發(fā)板完成相應的系統(tǒng)(xtng)搭建擴展或載成，如遇到相關技術問題，可以通過郵箱panxn與作者進行探討。 PMY單片機開發(fā)板的系統(tǒng)功能圖如圖4-5所示。圖4-6和圖4-7分別為PMY單片機PCB板示意圖和實物部件示意圖，圖中更加詳細地標識出開發(fā)板硬件資源。板中包括的硬件資源及板的特點介紹如下：30共四十一頁圖4-6 PMY單片機開發(fā)板PCB部件(bjin)示意圖31共四十一頁(1)、板上MCU為STC89C52RC-LQFP-

26、44單片機，支持USB口（實際為串口）下載程序方式，即不用另外購置單片機燒寫器也能夠隨時燒寫程序到片子里，并通過程序下載軟件在線查看編寫的程序下載狀況。(2)、8位7段LED數(shù)碼管和44矩陣鍵盤，由ZLG7290鍵盤和顯示芯片控制，基本上本書后文將要介紹的每個項目都要用到鍵盤和顯示的功能。(3)、8位LED發(fā)光二極管，做流水燈實驗。(4)、USB程序下載及串行通信接口，有三種用途。第一，做為與計算機進行串行通信的接口；第二，可做為STC單片機下載程序的接口；第三(d sn)，直接插接到計算機USB口即可提供電源，不需另接直流電源。(5)、ADC0809芯片，做模數(shù)轉換實驗。32共四十一頁(6)

27、、DAC0832芯片，簡易信號發(fā)生器實驗。(7)、AT24C02外部EEPROM芯片，I2C總線元器件實驗。(8)、1602字符液晶接口，可顯示兩行字符。(9)、另加1個獨立按鍵和兩個紅綠LED燈，分別與STC單片機P1口線相連，可以通過按鍵控制紅綠燈的亮滅（即對STC單片機P1口進行輸入、輸出控制）。(10)、電機控制芯片TA7267BP及外接口，可以對直流小電機進行正反轉和制動控制。(11)、繼電器及其接口，用STC單片機I/O口資源控制外部大電壓或大電流電路的開和關。(12)、外接模擬通道接口，直接與ADC0809的I/O口相連，可以做閉環(huán)控制系統(tǒng)(xtng)的前饋通道。(13)、帶后備

28、電源的實時時鐘接口，PCF8563時鐘芯片單獨計時，可以精確地對年、月、星期、日、小時、分鐘和秒進行計時，也可作為秒表和鬧鐘使用。33共四十一頁(14)、DS18B20溫度傳感器，可以做數(shù)字式溫度計或閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)實驗。(15)、包含一個蜂鳴器，可作為報警控制系統(tǒng)的聲源。(16)、步進電機控制芯片TA8435及其外接接口，可完成(wn chng)步進電機控制實驗。(17)、紅外數(shù)據(jù)通信芯片MAX3100及收發(fā)接口，可實現(xiàn)基于紅外模式的無線數(shù)據(jù)傳輸實驗。(18)、4個光電傳感器，能夠模擬實際應用系統(tǒng)的紅外傳感器功能，可視作工廠流水線檢測或防盜報警系統(tǒng)中的紅外傳感器來使用。(19)、并行擴展芯片

29、82C55的PA、PB和PC口，全部用排針引出，STC單片機的P1口也用排針全部引出，便于讀者靈活擴展自己的應用系統(tǒng)。34共四十一頁圖4-7 PMY單片機開發(fā)板實物(shw)部件示意圖35共四十一頁(20)、板上預留5V/12V外接電源(dinyun)接口和5V/12V電源(dinyun)選擇連接插線插腳，便于步進電機實驗的供電電源(dinyun)選擇。(21)、采用優(yōu)質材質的鈕子開關，控制整個開發(fā)板的供電，從計算機USB接口引出的下載線與板上USB口相連，外接電源指示燈點亮；開啟鈕子開關后，給整個電路板供電，板內電源指示燈才會點亮。 (22)、整個電路板厚2mm，預留9個定位孔，可用銅柱固定支撐，其中4個既可以做支撐腳，也可以將1602液晶屏與開發(fā)板固定在一起，因此電路板結構堅固、不易