基于單片機控制紅外報警器(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 圖 32 所示。 8 圖 32 AT89S51 內部結構框圖 管腳說明 ATMEL公司 的 AT89S51 是一種高效微控制 器 。采用 40引腳雙列直插封裝（ DIP）形式，如 圖 33 所示。 AT89S51 單片機是高性能單片機，因為受引腳數目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。 9 圖 33 DIP 封 裝 引 腳 圖 圖 34 SMT 的 封 裝 圖 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口： P0口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當FIASH 進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個內部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1口被 10 外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗 時， P1 口作為第八位地址接收。 P2口： P2口為一個內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL門電流，當 P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口在 FLASH編程和校驗時接收 高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當 P3 口寫入 “1” 后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 。 P3口也可作為 AT89S51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） /WR（外部數據存儲器寫選通） /RD（外部數據存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許 端 的輸出電平用于鎖存地址的地 址 字節。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要 注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態 ALE 禁止，置位無效。 11 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號 端 。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否 有內部程序存儲器。注意加密方式 1時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 主要特性 ： 與 MCS51 兼容 4K 字節可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環 數據保留時間： 10年 全靜態工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內部 RAM 3 2 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數器 5 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內振蕩器和時鐘電路 振蕩器特性 （ 1） XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2 應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 12 （ 2） 芯片擦除 整個 EPROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過 正確的控制信號組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。 此外， AT89C51 設有穩態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 AT89S51 單片機的工作周期 單片機有了硬件和軟件就可以在控制器 發出的控制信號作用下有條不紊地工作，控制信號必須定時發出，為了定時計算機內部必須有一個準確的定時脈沖。這種定時脈沖是由晶體振蕩器產生的，并組成下面幾種工作周期，如 圖 36 所示。 這種定時脈沖是由晶體振蕩器產生的，并組成下面幾種工作周期，如圖 所示。 圖 36 振蕩周期、狀態周期、機器周期和指令周期 振蕩周期 ：是指為單片機提供時鐘脈沖信號的振蕩源的周期。 即由單片機的晶體振蕩器產生的時鐘脈沖的周期。 13 狀態周期 ：每個狀態周期為振蕩周期的 2 倍 , 是振蕩周期經二分頻后得到的。 在一個狀態周期中有兩個 時鐘脈沖，通常稱它為 P P2。 機器周期 ：一個機器周期包含 6 個狀態周期 S1~S6, 也就是 12 個振蕩周期。 在一個機器周期內 , CPU可以完成一個獨立的操作。 指令周期 ：它是指 CPU完成一條操作所需的全部時間。 控制部件是單片機的神經中樞，以主振頻率為基準（主振周期即為振蕩周期），控制器控制 CPU 的時序，對指令進行譯碼，然后發出各種控制信號，它將各個硬件環節組織在一起。 一般情況下，算術邏輯操作發生在時相 P1 期間，而內部寄存器之間的傳送發生在時相 P2 期間，這些內部時鐘信號無法從外部觀察，故用 XTAL2 引腳振蕩信號作參考。 AT89S51 單片機的工作過程和工作方式 單片機工作過程遵循 現代計算機的工作原理（馮 諾依曼原理），即程序存儲和程序控制。存儲程序是指人們必須事先把計算機的執行步驟序列（即程序）及運行中所需的數據 , 通過一定的方式輸入并存儲在計算機的存儲器中。程序控制是指計算機能自動地逐一取出程序中的指令，加以分析并執行規定的操作。 單片機的工作方式有：復位、程序執行、掉電保護和低功耗、編程、校驗與加密等方式。 1．復位方式 通過某種方式 , 使單片機內各寄存器的值變為初始狀態的操作稱 為復位。復位方式是單片機的初始化操作。單片機除了正常的初始化外，當程序運行出錯或由于操作錯誤而使系統處于死循環時，也需要按復位鍵重啟機器。 MCS—51 單片機復位后 , 程序計數器 PC 和特殊功能寄存器復位的狀態如 圖 37 所示。 復位不影響片內RAM 存放的內容 , 而 ALE、 PSEN 在復位期間將輸出高電平。由 圖 37 可以看出，復位后： (1)（ PC） =0000H 表示復位后程序的入口地址為 0000H，即單片機復位后從0000H 單元開始執行程序； (2)（ PSW） =00H， 其中 RS1()=0， RS0()=0，表示復位后單片機選擇工作寄存器 0 組； (3)（ SP） =07H 表示復位后堆棧在片內 RAM 的 08H 單元處建立； (4) P0 口～ P3 口鎖存器為全 1 狀態，說明復位后這些并行接口可以直接作輸入口，無須向端口寫 1。 14 定時器 /計數器、串行口、中斷系統等特殊功能寄存器復位后的狀態對各功能部件工作狀態的影響。 能部件工作狀態的影響。 圖 37 PC 與 SFR 復位狀態表 單片機在時鐘電路工作以后 , 在 RST/VPD端持續給出 2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使用晶振頻率為 12MHz 時，則復位 信號持續時間應不小于 2us。 復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位以及 “看門狗 ”復位三種類型。前兩種見 圖 38 所示。 “看門狗 ”電路則是一種集成有單片機的電源監測、按鍵復位以及對程序運行進行監控，防止程序 “跑飛 ”而出現死機而設計的電路。 圖 38 （ a）上電復位電路 。 （ b）上電 /外部復位電路 2．程序執行方式 程序執行方式是單片機的基本工作方式。由于復位后 PC=0000H，因此程序執行總是從地址 0000H 開始，為此就得在 0000H 處開始的存儲單元安放一條無條件轉移指令，以便跳轉到實際程序 的入口去執行。 3．待機方式 待機方式也稱空閑方式，是一種節電工作方式。在待機工作方式中，振蕩器保持工作，時鐘脈沖繼續輸出到中斷、串行口、定時器等功能部件，使它們繼續工作，但時鐘脈沖不再送到 CPU，因而 CPU停止工作。 4．掉電方式 15 掉電方式，也被稱為停機方式。在掉電方式中，振蕩器工作停止，單片機內部所有功能部件停止工作。它同樣是一種為降低功耗而設計的節電工作方式。 待機方式和掉電方式都是為了進一步降低功耗而設計的節電工作方式，它們特別適合于電源功耗要求很低的應用場合。這類系統往往是直流供電或停電時依靠備用 電源供電，以維持系統的持續工作。 CHMOS 型單片機的節電方式是由特殊功能寄存器 PCON 控制，其具體使用可參考相關書籍和手冊。空閑和掉電模式外部引腳狀態 如下 圖 39 所示： 圖 39 空閑和掉電模式外部引腳狀態 5. 編程和校驗方式 對于內部集成有 EPROM 可以進入編程或校驗方式。 （ 1）內部 EPROM 編程 編程時，時鐘頻率應定在 36MHz 的范圍內，其余各有關引腳的接法和用法如下： P1 口和 P2 口的 ~ 為 EPROM 的 4k 地址輸入， P1 為 8 位地址； ~ 以及 PSEN 應為低電平； P0 口為編程數據輸入； 和 RST 應為高