單片機C語言教程第二課-初步認識51芯片

　上一課我們的第一個項目完成了，可能有懂C語言的朋友會說，"這和PC機上的C語言沒有多大的區別呀"。的確沒有太大的區別，C語言只是一種程序語言的統稱，針對不同的處理器相關的C語言都會有一些細節的改變。編寫PC機的C程序時，如要對硬件編程你就必須對硬件要有一定的認識，51單片機編程就更是如此，因它的開發應用是不可與硬件脫節的，所以我們先要來初步認識一下51苾片的結構和引腳功能。MSC51架構的芯片種類很多，具體特點和功能不盡相同（在以后編寫的附錄中會加入常用的一些51芯片的資料列表），在此后的教程中就以Atmel公司的AT89C51和AT89C2051為中心對象來進行學習，兩者是AT89系列的典型代表，在愛好者中使用相當的多，應用資料很多，價格便宜，是初學51的首選芯片。嘿嘿，口水多多有點賣廣告之嫌了。

　　　　　　圖2－1 AT89C51和AT89C2051引腳功能圖
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　　　　　　表2－1　AT89C51和AT89C2051主要性能表
　　圖2－1中是AT89C51和AT89C2051的引腳功能圖。而表2－1中則是它們的主要性能表。以上可以看出它們是大體相同的，由于AT89C2051的IO線很少，導致它無法外加RAM和程序ROM，片內Flash存儲器也少，但它的體積比AT89C51小很多，以后大家可根據實際需要來選用。它們各有其特點但其核心是一樣的，下面就來看看AT89C51的引腳具體功能。
　　1.電源引腳
　　　　Vcc　40　電源端
　　　　GND　20　接地端
　　　　＊工作電壓為5V，另有AT89LV51工作電壓則是2.7-6V, 引腳功能一樣。

　　2.外接晶體引腳

　　　　　　圖2－2　外接晶體引腳
　　　　XTAL1　19
　　　　XTAL2　18
　　　　XTAL1是片內振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內部方式時，時鐘發生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內選擇。電容取30PF左右。
　　　　＊型號同樣為AT89C51的芯片，在其后面還有頻率編號，有12,16,20,24MHz可選。大家在購買和選用時要注意了。如AT89C51 24PC就是最高振蕩頻率為24MHz,40P6封裝的普通商用芯片。 　　3.復位　RST　9
　　　　在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現在此引腿時，將使單片機復位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環復位。復位后P0－P3口均置1引腳表現為高電平，程序計數器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當復位腳由高電平變為低電平時，芯片為ROM的00H處開始運行程序。常用的復位電路如圖2－3所示。
　　　　＊復位操作不會對內部RAM有所影響。

　　　　　　圖2－3　常用復位電路
　　4.輸入輸出引腳
　　　　(1) P0端口[P0.0-P0.7] P0是一個8位漏極開路型雙向I/O端口，端口置1（對端口寫1）時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅動8個TTL。
　　　　　　對內部Flash程序存儲器編程時，接收指令字節;校驗程序時輸出指令字節，要求外接上拉電阻。
　　　　　　在訪問外部程序和外部數據存儲器時，P0口是分時轉換的地址(低8位)/數據總線，訪問期間內部的上拉電阻起作用。
　　　　(2) P1端口[P1.0－P1.7] P1是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅動4個TTL。端口置1時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。
　　　　　　對內部Flash程序存儲器編程時，接收低8位地址信息。
　　　　(3) P2端口[P2.0－P2.7] P2是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅動4個TTL。端口置1時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。
　　　　　　對內部Flash程序存儲器編程時，接收高8位地址和控制信息。
　　　　　　在訪問外部程序和16位外部數據存儲器時，P2口送出高8位地址。而在訪問8位地址的外部數據存儲器時其引腳上的內容在此期間不會改變。
　　　　(4) P3端口[P3.0－P3.7] P2是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/0端口。輸出時可驅動4個TTL。端口置1時，內部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。
　　　　　　對內部Flash程序存儲器編程時，接控制信息。除此之外P3端口還用于一些專門功能，具體請看 表2－2.。
　　　　　　＊P1－3端口在做輸入使用時，因內部有上接電阻，被外部拉低的引腳會輸出一定的電流。

　　　　　　表2－2　P3端口引腳兼用功能表
　　呼！一口氣說了那么多，停一下吧。嗯，什么？什么叫上拉電阻？上拉電阻簡單來說就是把電平拉高，通常用4.7－10K的電阻接到Vcc電源，下拉電阻則是把電平拉低，電阻接到GND地線上。具體說明也不是這里要討論的，接下來還是接著看其它的引腳功能吧。
　　5.其它的控制或復用引腳
　　　　(1) ALE/PROG 30 訪問外部存儲器時，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率輸出脈沖信號(此頻率是振蕩器頻率的1/6)。在訪問外部數據存儲器時，出現一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程時，這個引腳用于輸入編程脈沖PROG
　　　　(2) PSEN 29 該引是外部程序存儲器的選通信號輸出端。當AT89C51由外部程序存儲器取指令或常數時，每個機器周期輸出2個脈沖即兩次有效。但訪問外部數據存儲器時，將不會有脈沖輸出。
　　　　(3) EA/Vpp 31 外部訪問允許端。當該引腳訪問外部程序存儲器時，應輸入低電平。要使AT89C51只訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH）,這時該引腳必須保持低電平，而要使用片內的程序存儲器時該引腳必須保持高電平。對Flash存儲器編程時，該引腳用于施加Vpp編程電壓。Vpp電壓有兩種，類似芯片最大頻率值要根據附加的編號或芯片內的特征字決定。具體如表2－3所列。

　　　　　　表2－3　Vpp與芯片型號和片內特征字的關系
　　看到這您對AT89C51引腳的功能應該有了一定的了解了，引腳在編程和校驗時的時序我們在這里就不做詳細的探討，通常情況下我們也沒有必要去撐握它，除非你想自己開發編程器。下來的課程我們要開始以一些簡單的實例來講述C程序的語法和編寫方法技巧，中間穿插相關的硬件知識如串口，中斷的用法等等.