80C51系列单片机

●教学目标第11章80C51系列单片机介绍Philips公司的8×C552单片机的结构特点与主要型号。●学习要求掌握8×C552和AT89系列单片机基本功能，了解8×C552和AT89系列单片机的一般结构介绍Atmel公司的AT89系列单片机的结构特点与主要型号。11.1PHILIPS8×C552单片机简介Philips公司的80C51系列中的典型产品是8×C552，这是该公司的8位高性能增强型单片机，是在MCS-51单片机基础上增加了A/D、D/A、捕捉输入/定时输出、I2C总线接口和监视定时器（WatchdogTimer）等功能，是目前世界上最新型的8位单片机之一。8×C552和MCS-51有相同的指令系统，并在其他功能上与Intel公司的MCS51系列单片机完全兼容。8×C552共有80C552、83C552和87C552三个品种。1）8×C552单片机内部结构在80C51系列里，所有产品都是以Intel公司的MCS-51中8051为核心发展起来的，都具有8051的基本结构和软件特征。单片机的型号采用了统一的命名规范8×C×××，其中第1个×为片内程序存储器类型：“0”为无ROM型，“3”为ROM型，“7”为EPROM／OTP型，“9”为PEROM（flashmemory）型。在80C51里，8×C552是该系列中最典型的单片机，它和Intel公司的8051完全兼容。8051可以看作8×C552中的一个核件。⑴8051核件8051核件是8×C552的心脏部件，其内部结构在前面已作过详细介绍。⑵存储器结构8×C552的存储器的地址分配也有三个地址空间。①R0M存储器地址空间（包括片内ROM和片外ROM），地址范围是0000H～FFFFH；②片内RAM地址空间，地址范围是00H～FFH；③片外RAM地址空间，地址范围是0000H～FFFFH。8×C552的特殊功能寄存器SFR（specialfunctionregister）有56个，而8031或8051的SFR有21个；8052的SFR有26个。串行口1控制寄存器D8HS1CON串行口1状态寄存器D9H#S1STA串行口1数据寄存器DAHS1DAT串行口1地址寄存器DBHS1ADR累加器AE0H*ACC中断允许控制寄存器1E8HIEN1T2捕捉控制寄存器EAHTM2CON捕捉控制寄存器EBHCTCON定时器T2低8位ECH#TML2定时器T2高8位EDH#TMH2置位允许寄存器EEHSTE复位/触发允许寄存器EFHRTEB寄存器F0H*B中断优先级控制器1F8HIP1脉冲宽度调制寄存器0FCHPWM0脉冲宽度调制寄存器1FDHPWM1脉冲宽度调制预分配器FEHPWMP定时器T3FFHT3名称直接地址符号T2比较寄存器0高8位C9HT2比较寄存器1高8位CAHT2比较寄存器2高8位CBHT2捕捉寄存器0高8位CCHT2捕捉寄存器1高8位CDHT2捕捉寄存器2高8位CEHT2捕捉寄存器3高8位CFHT2捕捉寄存器3低8位AFH通道3B0H中断优先级控制器0B8H通道4C0H通道5C4HADC控制寄存器C5HADC高8位寄存器C6HT2中断标志寄存器C8HCMH0CMH1CMH2#CTH0#CTH1#CTH2#CTH3#CTL3*P3*IP0/IPP4#P5ADCON#ADCHTM2IRT2捕捉寄存器0低8位ACH#CTL0T2捕捉寄存器1低8位ADH#CTL1T2捕捉寄存器2低8位AEH#CTL2程序状态寄存器D0H*PSWT2比较寄存器2低8位ABHCML2通道080H*P0堆栈指针81H*SP数据寄存器指针低8位82H*DPL数据寄存器指针高8位83H*DPH电源控制寄存器87H*PCON定时器控制寄存器88H*TCON定时器方式寄存器89H*TMOD定时器T0低8位8AH*TL0定时器T1低8位8BH*TL1定时器T0高8位8CH*TH0定时器T1高8位8DH*TH1通道190H*P1串行口0控制寄存器98H*S0CON/SCON串行口0数据缓冲器99H*S0BUF/SBUF通道2A0H*P2中断允许控制寄存器0A8H*IEN0/IET2比较寄存器0低8位A9HCML0T2比较寄存器1低8位AAHCML1⑶I/O端口I/O端口是8×C552单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，是一个过渡的大规模集成电路，用于信息传送过程中的速度匹配和增强它的负载能力。I/O端口有串行和并行之分。①并行I/O端口8×C552具有6个8位I/O，分别命名为P0、P1、P2、P3、P4和P5。在P0～P4端口中，每个端口都有双向I/O功能，8×C552既可以从这5个并行I/O口中的任何一个输出数据，也可以从他们那里输入外部数据。P0～P4口还具有第二功能，而且第二功能和8×C552中具体机器型号有关。P5口功能和上述各端口不同，它专门用来输入A/D转换电路所需要的8路模拟量。在P0～P5端口中，只有P0口才是真正的双向I/0口，故它具有较大的负载驱动能力，可以推动8个LS型TTL门，其余均为准双向I/0口，只能推动4个LS型TTL门。②串行I/O端口8×C552有两个串行I/O：一个是SIO0，称为UART串行I/O口；另一个是SIO1，称为串行I2C总线接口。串行I2C总线接口（SIO1）是8×C552的新增功能。SIO1可以通过P1.6和P1.7引脚同外部I2C总线相连，P1.6和I2C总线的SCL线相接；P1.7和I2C总线的SDA线相连。8×C552在和挂接在I2C总线上其他器件进行串行通信前应预先使P1.6和P1.7端口中相应数据输出锁存器置“1”。为了配合P1.6和P1.7的I2C总线接口，8×C552还专门增加了串行口1地址寄存器S1ADR、串行口1数据寄存器S1DAT、串行口1控制寄存器S1CON和串行口1状态寄存器S1STA等四个SFR。用户对S1ADR、S1DAT、S1CON和S1STA进行编程，便容易地实现8×C552和挂接在I2C总线上的其他外围器件之间的串行数据传输。⑷定时器/计数器8×C552新增了一个16位定时器／计数器T2和一个8位监视定时器T3。监视定时器T3用作在8×C552执行用户程序时的软件看门狗，可以在用户程序因静电干扰出现软件故障时使系统重新复位，以恢复用户程序的正常运行。定时器／计数器T2同四个16位捕捉寄存器（CT3～CT0）和三个16位比较寄存器（CM2～CM0）配合，受捕捉控制寄存器CTCON和定时器T2捕捉控制寄存器TM2CON所控制，共同为用户提供了四个捕捉T2时间的功能和三个对T2时间／计数值的比较功能。定时器T2由TMH2和TML2拼装而成；捕捉寄存器CT3～CT0分别由CTH3～CTH0和CTL3～CTL0拼装而成；比较寄存器CM2～CM0分别由CMH2～CMH0和CML2～CML0拼装起来。这些8位拼装寄存器皆为特殊功能寄存器，捕捉控制寄存器CTCON、T2捕捉控制寄存器TM2CON和监视定时器T3也属SFR。⑸PWM和A/D转换器脉冲宽度调制器PWM（Pu1seWidthModutator）和A/D转换器也是8×C552的新增功能。脉冲宽度调制器PWM共分PWM0和PWM1两路，分别用于在PWM0和PWM1引脚上产生频率相同和宽度（占空比）可调的输出脉冲。PWM0引脚上输出脉冲的宽度和脉冲宽度寄存器PWM0中8位数字量成正比，PWM1引脚上输出脉冲宽度和脉冲宽度寄存器PWM1中8位数字量成正比，脉冲宽度寄存器PWM0和PWM1中数字量可由用户通过编程设定。因此，用户只要把PWM0和PWM1引脚分别和外加运算放大器输入端相连，就可构成两个D/A转换器。D/A转换器的数字量由用户通过编程送人脉冲宽度寄存器PWM0或PWM1，相应模拟量由运算放大器输出端输出。PWMP称为脉宽宽度预分配器，又称为预分频常数寄存器，它配合PWM工作，是PWM的重要组成部分。8×C552含有一个8路10位逐次比较型A/D转换器，8路模拟量由P5口输入，A/D转换完成后得到的10位数字量中的高8位存放在ADC高8位寄存器ADCH和低2位在ADC控制寄存器ADCON中；⑹中断系统8×C552的中断系统共能处理15个中断源的中断，其中，5个中断和MCS-51完全兼容，其余10个中断是：一个I2C总线中断、一个ADC中断、一个T2溢出中断、四个T2捕捉中断和三个T2比较中断。8×C552的I2C总线中断用于SIO1同挂接在I2C总线上的其他外围器件间的数据传输。当SIO1借助于I2C总线进行外围数据传送而进入26种工作状态中的某一状态时，串行口1控制寄存器S1CON中的SI就置“1”，并产生I2C总线中断。8×C552在进行外围数据传输时常常需要一次又一次地响应I2C总线中断，并根据不同状态码执行不同的状态服务程序。ADC中断是为8×C552片内A/D转换器而设置的，1O位A/D转换器的8路模拟量由P5.7～P5.0引脚输入。每当A/D转换器完成了8路中任何一路的A/D转换后，ADC控制寄存器ADCON中的ADCI位就置位，并向8×C552发出ADC中断请求，8×C552响应ADC中断后便可自动进入0053H执行相应中断服务程序，对A/D转换后的10位数字量进行处理。8×C552为定时器T2提供了8级中断系统，这8级中断是一个T2溢出中断、四个T2捕捉中断和三个T2比较中断。T2溢出中断和T0/T1溢出中断类似，是在T2从全“1”变为全“0”时向8XC552发出的中断请求。T2捕捉中断是T2捕捉3～T2捕捉0。T2捕捉3～T2捕捉0分别受控于P1．3～P1．0引脚上输入的捕捉信号，这些捕捉信号既是被测信号，又是T2捕捉中断的中断请求信号。只要把被测信号加载到P1.3～P1．0的任何一条引脚上，通过相邻两次T2捕捉中断就能容易地测量出被加载信号的脉冲宽度。T2的三个比较中断是T2比较2～T2比较0，是一种CM2～CM0中内容和T2中内容相符合时产生的中断。CM2～CM0皆为16位的比较寄存器，用户可在初始化程序中为它们设定不同的初值，以达到不同的时间比较效果。如果用户并不需要T2的捕捉功能，T2捕捉中断也可作为附加的外部中断使用，其作用和INT0/INT1的完全相同。2)8×C552单片机引脚功能⑴端口线（6×8=48条）①P0.7～P0.0②P1.7～P1.08×C552的P1口还有第二功能，这是MCS-51单片机所没有的。第二功能主要用作控制，每个引脚并不完全相同。I2C总线数据线SDAP1.7T2捕捉3输入CT3IP1.3I2C总线时钟线SCLP1.6T2捕捉2输入CT2IP1.2T2复位输入上升沿有效RT2P1.5T2捕捉1输入CT1IP1.1T2计数输入T2P1.4T2捕捉0输入CT0IP1.0注释第二功能端口位注释第二功能端口位③P2.7～P2.087C552还具有另外的功能，即它可以配合P1.7～P1.O传送片内EPROM的13位地址中高5位地址。④P3.7～P3.O⑤P4.7～P4.0。P4.7～P4.0为准双向I/O口，只有8×C552才有，第一功能和上述各口的第一功能相同。各位第二功能如表：CMT1P4.7在CM2和T2匹配时的触发输出线CMT0P4.6CMSR5P4.5CMSR4P4.4CMSR3P4.3CMSR2P4.2CMSR1P4.1在CM0/CM1和T2匹配时的置位/复位输出线CMSR0P4.0注释第二功能端口的位⑥P5.7～P5.0P5为8位输入口，用作8×C552内部10位A/D转换器的8路模拟量输入线。⑵电源线VDD+5V电源线；VSS接地线。AVDD模拟量电源线；AVSS模拟量地线。AVref+A/D转换器参考电源高端。Vref-A/D转换器参考电源低端。⑶控制线①ALE/PROG、EA／VPP、PSEN、RST/VPD、XTAL1和XTAL2②A/D转换启动线STADC用于启动8×C552片内10位A/D转换器工作。8×C552内部的一个10位A/D转换器有硬件和软件两种启动方式。硬件启动由STADC线上