单片机程序设计实践教程_第04章_STC单片机内部资源和PMY单片机开发板简介资料

1、单片机程序设计实践(shjin)教程第四讲 STC单片机内部资源(zyun)和PMY单片机开发板简介 1共四十一页4.1 STC单片机系统资源和特点(tdin)(USB口直接下载程序) 4.1.1 STC单片机的特点(tdin)和选型 “基础项目篇”介绍的项目中使用的开发板核心CPU是台湾宏晶公司生产的STC89C52RC单片机，这是一款性价比非常高的单片机，指令系统完全兼容ATMEL公司的增强型MSC-51单片机。 图4-1给出了STC89C52RC单片机内部功能结构图，它具有以下主要特点：2共四十一页图4-1 STC89C52RC单片机内部(nib)功能图3共四十一页、增强型6时钟/机器周

2、期、12时钟/机器周期任意设置。、工作电压：5.53.4V（5V单片机）/2.03.8V（3V单片机）。、工作频率：040MHz，相当于普通8051单片机；实际使用范围为080MHz。、8KB片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上。、片上集成512B RAM数据存储器。、通用I/O口（32/36个），复位后为： P1、P2、 P3、P4是弱上拉/准双向口（与普通MCS-51 I/O口功能一样）；P0口是开漏输出口，作为(zuwi)总线扩展时用，不用加上拉电阻；P0口作为(zuwi)I/O口用时，需加上拉电阻。、ISP在系统可编程，无需专用编程器/仿真器，可通过串口（P30/ P31）直

3、接下载用户程序，8KB程序3s即可完成一片。4共四十一页、芯片内置EEPROM功能。、硬件看门狗（WDT）。、共3个16位定时器/计数器，兼容普通MCS-51单片机的定时器，其中定时器T0还可以当成2个8位定时器使用。 、外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，掉电模式可由外部中断唤醒。、全双工异步串行口（UART），兼容普通8051单片机的串口。、工作温度范围：075/4085。、封装：LQFP-44、PDIP-40、PLCC44、PQFP44。由于LQFP-44具有体积小、扩展了P4口、外部中断2和3及定时器T2的功能，因此建议优先(yuxin)选用。图4-2给出了STC89C52RC单

4、片机的LQFP-44封装示意图。5共四十一页图4-2 STC89C52RC单片机的LQFP-44封装示意图6共四十一页 除此之外，STC89C52RC单片机自身还有很多独特的优点：、加密性强, 无法解密。、超强抗干扰。主要表现在：高抗静电（ESD保护），可以轻松抗御2KV/4KV快速脉冲干扰（EFT测试），宽电压、不怕电源抖动，宽温度范围为4085，I/O口经过特殊处理，单片机内部的电源供电系统、时钟电路、复位电路及看门狗电路经过特殊处理。、三大(sn d)降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施：禁止ALE 输出；如选6 时钟/ 机器周期，外部时钟频率可降一半；单片机时钟振荡器增益可设为1/2ga

5、in；、超低功耗：掉电模式，典型电流损耗0.1A；空闲模式，典型电流损耗为2mA；正常工作模式，典型电流损耗4mA7mA。7共四十一页图4-3 STC 单片机在线(zi xin)编程典型线路图8共四十一页 4-3给出了STC单片机在线编程典型线路图，由于这种单片机可以利用全双工异步串行口（P30/ P31）进行在系统编程（ISP），即无需专用编程器/仿真器，就可通过串口直接下载用户程序，因此省却了每次编程必须插拔单片机到专用编程器上的麻烦，可以直接将STC单片机固定焊接在PCB板上，进行程序的下载调试。 针对不同的具体应用(yngyng)，读者可以选择不同型号的STC系列单片机，表4-1给出了

6、STC单片机RC/RD（5V）系列选型一览表，型号中的RC表示RAM 为512B；RD则表示RAM 为1280B。9共四十一页型 号最高时钟频 率Hz(5V)Flash程序存储器字节RAM数据存储器字节降低EMI看门狗双倍速P4口ISPIAPEEPROM字节数据指针串口UART中断源优先级定时器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单片机RC/RD（5V）系列(xli)选型一览表）10共四十一页4.1.2 STC单片机减少对外部电磁辐射的三大(sn d)措施 （1）、禁止ALE 时钟信号输出 在前面(qin mian)的章节中已介绍过，MCS-51单片机的ALE在未使用时，引脚将输出六分之一CPU晶振频率的时钟，这将会对单片机系统产生电磁干扰，RC/RD系列的MCS-51单片机扩展了RAM管理，增加了禁止ALE输出功能。 新加入的AUXR特殊功能寄存器负责

8、ALE的输出管理，这是一个只写的寄存器，当禁止ALE输出时钟时，只要在程序中设置D0位ALEOFF为“1”即可；反之，可以设置允许ALE输出时钟，读者可以参考后面的表4-2标出的AUXR特殊功能寄存器的各个位含义。11共四十一页（2）、外部时钟频率可以降一半 STC单片机添加了6T模式。传统MCS-51单片机的每个机器周期为12时钟周期，如将STC 的增强型MCS-51单片机在ISP 烧录程序时设为双倍速（即6T 模式，每个机器周期6时钟），则可将单片机外部时钟频率降低一半，有效地降低单片机时钟对外界的辐射。（3）、单片机内部时钟振荡器增益(zngy)降低一半 在ISP 烧录程序时将OSCDN

9、设为1/2 gain可以有效地降低单片机时钟高频部分对外界的辐射。单片机外部晶振频率16MHz 时，可将OSCDN设为1/2 gain，有利于降低EMI，16MHZ以上选择full gain。12共四十一页4.1.3 STC89C52 RC单片机的特殊(tsh)功能寄存器 对于本书“基础项目篇”中将要(jingyo)涉及到的项目来说，在C51下开发的嵌入式程序编译之后，下载文件一般不超过2KB。STC89C52 RC单片机内嵌8KB的Flash程序存储器，完全可以用于本书的项目中，选择更大容量的程序存储器也是考虑到读者在应用本书配套的单片机开发板扩展自己的应用系统时，能够给程序提供更大的存储空

10、间。 第2章中的表2-1已经列出了MCS-51单片机的特殊功能寄存器SFR的名称、符号和地址分配表，一共是21个SFR。MCS-52系列则增加了5个SFR，作为MCS-52系列的增强型STC89C52 RC单片机来说，又增加了14个SFR，更加扩展了MCS-51单片机的功能。表4-2在表2-1的基础上列出了STC89C52 RC单片机新增特殊功能寄存器及其各个位的含义。13共四十一页寄存器地址名称D7D6D5D4D3D2D1D0复位值P4E8h端口4-P43P42P41P40 xxxx,1111ISP_CONTRE7hISP/IAP 控制寄存器ISPENSWBSSWRST-WT2WT1WT00

11、00 x,x000ISP_TRIGE6hISP/IAP 命令触发寄存器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数据寄存器1111,1111WDT_CONTRE1h看门狗控制寄存器-EN_WDTCLR_WDTIDLE_WDTPS2PS1PS0 xx00,0000TH2CDh定时器/计数器2（高8位）0000,0000TL2CCh定时器/计数器2（低8位）0000,0

12、000RCAP2HCBh定时器/计数器2重装/捕获寄存器（高8位）0000,000014共四十一页C/CP/RCAP2LCAh定时器/计数器2重装/捕获寄存器（低8位）0000,0000T2MODC9h定时器/计数器2模式寄存器-T2OEDCENxxxx,xx00T2CONC8h定时器/计数器2控制寄存器TF2EXF2RCLKTCLKEXEN2TR20000,0000XICONC0h扩展中断控制寄存器PX3EX3IE3IT3PX2EX2IE2IT20000,0000SADENB9h串行从站地址屏蔽寄存器0000,0000SADDRA9h串行从站地址寄存器0000,0000AUXR1A2h扩展寄

13、存器1-GF2-DPSxxxx,0 xx0AUXR8Eh扩展寄存器0-EXTRAMALEOFFxxxx,xx00注：有深色背景为52增强型单片机已有的SFR，其余为STC89C52 RC单片机新增的SFR表4-2 STC89C52 RC单片机新增特殊(tsh)功能寄存器及其位含义15共四十一页 这里重点介绍在后面章节中将要用到的表4-2中新增特殊功能寄存器，其他的SFR用法请参照STC89C52 RC单片机相关应用手册【9】。（1）、看门狗控制寄存器WDT_CONTR（E1H） 看门狗又叫 watchdog timer（WDT），是一个定时器电路，一般有一个输入，（叫喂狗端）和一个输出（到MC

14、U的RST端）。MCU正常工作的时候(sh hou)，每隔一段时间输出一个信号到喂狗端，给 WDT 清“0”。如果超过规定的时间不喂狗(一般在程序跑飞时)，WDT定时超过，就回给出一个复位信号到MCU并使其复位，以防止MCU死机。 看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说防止程序跑飞。它的工作原理是：在系统运行以后如果启动看门狗计数器，看门狗就开始自动计数，如果到了一定的时间还不去清除看门狗，那么看门狗计数器就会溢出从而引起看门狗中断，造成系统复位。16共四十一页 STC89C52 RC单片机集成了看门狗功能，由看门狗控制寄存器WDT_CONTR进行设置和控制，其中各个位的用途如下：EN_W

15、DT 看门狗允许启动位，当设置为“1”时，看门狗启动；反之禁止启动。CLR_WDT 看门狗清“0”位，当设为“1”时，看门狗将重新计数。硬件将自动(zdng)将此位清“0”。IDLE_WDT 看门狗“IDLE”模式位，当设置为“1”时，看门狗定时器在“空闲模式”计数；当该位清“0”时, 看门狗定时器在“空闲模式”时不计数。PS2、PS1、PS0 看门狗定时器预分频值。17共四十一页 看门狗溢出时间计算(j sun)式为， 看门狗溢出时间=(NPre-scalex32768)/Oscillator frequency。设时钟频率为11.0592MHz, 12 时钟模式运行， 看门狗溢出时间=(1

16、2Pre-scale32768) /11059200=（Pre-scale393216）/11059200。分别将预分频值Pre-scale的PS2PS0的8种组合000111代入上式，可以得出看门狗溢出时间与预分频值Pre-scale的对应关系，如表4-3所示。18共四十一页表4-3 外接11.0592MHz晶振时的看门狗溢出(y ch)时间与预分频值Pre-scale对应关系PS2PS1PS0预分频值Pre-scale看门狗周期/msPS2PS1PS0预分频值Pre-scale看门狗周期/s000271.11003212101642.27550108284.411

17、01284.551101116568.81112569.102219共四十一页（2）、扩展中断控制寄存器XICON（C0H） XICON是用来控制扩展外部中断INT2/INT3的寄存器，其中低4位与INT2相关，高4位与INT3相关。PX2 置位，表明外部中断2为高优先级中断；反之则为低优先级中断。EX2 如被设置成“1”，允许外部中断2中断；如被清“0”，禁止外部中断2中断。IE2 外部中断2中断请求标志位，中断条件成立后，IE2=1,可由硬件自动清“0”。IT2 当此位由软件置位时，外部中断2为下降沿触发中断；当此位由软件清零时(ln sh)，为低电平触发中断。 与INT3有关的高4位与I

18、NT2相应的低4位意义相似，在此不再进行介绍。20共四十一页（3）、定时器/计数器T2控制寄存器T2CON（C8H） 由于STC89C52RC为增强型的MCS-51单片机，片内不但集成了定时器/计数器T0和T1，而且还增加了定时器/计数器T2，T2的使用方法与T0和T1比较相似，但还是有一些差别。T2CON各位的含义为：TF2 定时器T2溢出标志位。定时器T2溢出时置位，必须由软件清除；当RCLK=1或TCLK=1 时，TF2 将不会置位。EXF2 定时器T2外部标志位。当EXE N2= 1且T2EX的负跳变产生捕获或重装时，EXF 2置位。定时器T2中断使能时，EXF2=1将使CPU从中断向

19、量处执行定时器T2中断子程序。EXF2 位必须用软件清零。在递增/递减(djin)计数器模式（DCEN=1）中，EXF2不会引起中断。21共四十一页RCLK 接收时钟标志位。RCLK置位时，定时器T2的溢出脉冲作为串行口模式1和模式3的接收时钟；RCLK=0时，将定时器1的溢出脉冲作为接收时钟。TCLK 发送时钟标志位。TCLK置位时，定时器T2的溢出脉冲作为串行口模式1和模式3的发送时钟；TCLK=0时，将定时器T1的溢出脉冲作为发送时钟。EXEN2 定时器T2外部使能标志位。当其置位且定时器T2未作为串行口时钟时，允许T2EX的负跳变产生捕获或重装。EXEN2=0时，T2EX 的跳变对定时

20、器T2无效。TR2 定时器T2启动/停止控制位。置“1”时启动定时器。C/T定时器/计数器选择(xunz)标志位。为0选择(xunz)内部定时器（OSC/12 或OSC/6）；为1 则选择(xunz)外部事件计数器（下降沿触发）。22共四十一页RCLK+TCLKCP/nRLTR2模式RCLK+TCLKCP/nRLTR2模式00116 位自动重装1X1波特率发生器01116 位捕获XX0（关闭）表4-4 定时器/计数器T2的工作(gngzu)方式及其选择位列表CP/RL捕获/重装标志位。置位且EXEN2=1时，T2EX 的负跳变(tio bin)产生捕获；清零且EXEN2=0 时，定时器T2溢出

21、或T2EX的负跳变(tio bin)都可使定时器自动重装；当RCLK=1或TCLK=1时，该位无效且定时器强制为溢出时自动重装。 根据以上的位定义，可以看出定时器/计数器T2的工作方式是由T2CON寄存器的相关位的组合确定的，表4-4给出了定时器/计数器T2的工作方式及其选择位列表。23共四十一页（4）、中断允许寄存器IE（A8H） 表3-2所列的中断允许寄存器IE的D5位ET2置“1”时，允许T2中断。读者在使用T2的中断资源时应注意，在设置EA后，不要忘记设置ET2为“1”。 通过以上对STC89C52 RC单片机新增性能的简要介绍可以看出，与ATMEL公司的同类型单片机相比，STC公司的

22、单片机内部资源要丰富的多。目前，STC公司的单片机在国内市场上的占有率不断提高，有关STC系列单片机的详情请读者登录(dn l)其官方网站（.）以了解更多的信息。24共四十一页4.2 PMY单片机开发板介绍(jisho)图4-4 PMY单片机开发板实物图 与本书配套的PMY单片机开发板（其实物图如图4-4所示）充分集成了STC单片机的各种优点，将其性能发挥到了极至。利用PMY单片机开发板可以完成以下(yxi)基本项目实验： 25共四十一页、单片机端口输入输出控制。、流水灯控制。、七段数码管和44键盘控制。、继电器和直流小电机(dinj)正反转控制。、A/D转换。、光电传感器和蜂鸣器控制。、简易

23、数字信号发生器。、1602液晶屏显示控制。、串行通信。、数字钟。、EEPROM器件24C02读写控制。、温度传感器。、步进电机控制。、红外数据传输。26共四十一页 以上实验将以基础项目的形式在本书的后续章节中进行详细地介绍，综合上述基础项目，PMY单片机开发板还可以完成以下多种模拟扩展实验项目：、行人路口信号灯控制系统。、串行通信控制的交通流量数码管显示系统。、具有串口校时功能的数字钟定时继电器启动系统。、具有定时开启继电器功能的液晶数字钟系统。、具有年月日LED显示的电机定时启动控制系统。、通过键盘校时的液晶数字钟系统。、数字钟控制的具有定时开关功能的路灯照明系统。、串行通信液晶显示功能的火

24、灾报警系统。、数字钟控制的具有固定工序电机拖动生产流水线系统。、闭环温度控制系统。、简易电梯(dint)控制系统。、防盗报警安防系统。27共四十一页图4-5 PMY单片机开发板功能(gngnng)图28共四十一页 在本书的“综合项目提高篇”部分，给出了在PMY单片机开发板上所做4个综合性项目。这些项目都是以本书的14个基础项目为基础，结合项目的具体要求，按照“需求分析-系统分析-可行性分析-系统概要设计-硬件概要设计-软件概要设计-程序分析”的基本顺序，分别介绍了各自的系统分析和设计方法。这4个综合性项目分别为。、停车场驻车信息(xnx)显示和出入口模拟控制系统。、空调模拟控制系统。、具有调时

25、功能的城市十字路口信号灯模拟控制系统。、具有串口校时和闹铃功能的数字钟系统设计。29共四十一页 读者在完成书中各个基础项目后，完全可以按照自己的实际需求利用PMY单片机开发板完成相应的系统(xtng)搭建扩展或载成，如遇到相关技术问题，可以通过邮箱panxn与作者进行探讨。 PMY单片机开发板的系统功能图如图4-5所示。图4-6和图4-7分别为PMY单片机PCB板示意图和实物部件示意图，图中更加详细地标识出开发板硬件资源。板中包括的硬件资源及板的特点介绍如下：30共四十一页图4-6 PMY单片机开发板PCB部件(bjin)示意图31共四十一页(1)、板上MCU为STC89C52RC-LQFP-

26、44单片机，支持USB口（实际为串口）下载程序方式，即不用另外购置单片机烧写器也能够随时烧写程序到片子里，并通过程序下载软件在线查看编写的程序下载状况。(2)、8位7段LED数码管和44矩阵键盘，由ZLG7290键盘和显示芯片控制，基本上本书后文将要介绍的每个项目都要用到键盘和显示的功能。(3)、8位LED发光二极管，做流水灯实验。(4)、USB程序下载及串行通信接口，有三种用途。第一，做为与计算机进行串行通信的接口；第二，可做为STC单片机下载程序的接口；第三(d sn)，直接插接到计算机USB口即可提供电源，不需另接直流电源。(5)、ADC0809芯片，做模数转换实验。32共四十一页(6)

27、、DAC0832芯片，简易信号发生器实验。(7)、AT24C02外部EEPROM芯片，I2C总线元器件实验。(8)、1602字符液晶接口，可显示两行字符。(9)、另加1个独立按键和两个红绿LED灯，分别与STC单片机P1口线相连，可以通过按键控制红绿灯的亮灭（即对STC单片机P1口进行输入、输出控制）。(10)、电机控制芯片TA7267BP及外接口，可以对直流小电机进行正反转和制动控制。(11)、继电器及其接口，用STC单片机I/O口资源控制外部大电压或大电流电路的开和关。(12)、外接模拟通道接口，直接与ADC0809的I/O口相连，可以做闭环控制系统(xtng)的前馈通道。(13)、带后备

28、电源的实时时钟接口，PCF8563时钟芯片单独计时，可以精确地对年、月、星期、日、小时、分钟和秒进行计时，也可作为秒表和闹钟使用。33共四十一页(14)、DS18B20温度传感器，可以做数字式温度计或闭环温度控制系统实验。(15)、包含一个蜂鸣器，可作为报警控制系统的声源。(16)、步进电机控制芯片TA8435及其外接接口，可完成(wn chng)步进电机控制实验。(17)、红外数据通信芯片MAX3100及收发接口，可实现基于红外模式的无线数据传输实验。(18)、4个光电传感器，能够模拟实际应用系统的红外传感器功能，可视作工厂流水线检测或防盗报警系统中的红外传感器来使用。(19)、并行扩展芯片

29、82C55的PA、PB和PC口，全部用排针引出，STC单片机的P1口也用排针全部引出，便于读者灵活扩展自己的应用系统。34共四十一页图4-7 PMY单片机开发板实物(shw)部件示意图35共四十一页(20)、板上预留5V/12V外接电源(dinyun)接口和5V/12V电源(dinyun)选择连接插线插脚，便于步进电机实验的供电电源(dinyun)选择。(21)、采用优质材质的钮子开关，控制整个开发板的供电，从计算机USB接口引出的下载线与板上USB口相连，外接电源指示灯点亮；开启钮子开关后，给整个电路板供电，板内电源指示灯才会点亮。 (22)、整个电路板厚2mm，预留9个定位孔，可用铜柱固定支撑，其中4个既可以做支撑脚，也可以将1602液晶屏与开发板固定在一起，因此电路板结构坚固、不易