第4章-STC89C52单片机硬件结构

TankertankerDesign第四章STC89C52单片机硬件结构•4.1STC89C52单片机的内部组织结构及特点•4.2STC89C52单片机的外部引脚及功能•4.3STC89C52单片机存储器结构•4.4STC89C52单片机I/O口•4.5STC89C52单片机的时钟与复位•4.6STC89C52单片机的省电工作模式TankertankerDesign4.1STC89C52单片机的内部组织结构及特点•STC89C52RC单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。HD版本和90C版本内部集成MAX810专用复位电路。STC89C52RC单片机内部硬件结构框图如图4-1所示。TankertankerDesignTankertankerDesignSTC89C52RC单片机有如下功能部件和特性：1.增强型6时钟/机器周期和12时钟/机器周期任意设置。2.指令代码完全兼容传统80513.工作电压：5.5～3.4V（5V单片机）/2.0～3.8V（3V单片机）。4.工作频率：0～40MHz，相当于普通8051单片机的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz。5.用户应用程序空间：8KB片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上。6.片上集成512BRAM数据存储器。TankertankerDesign7.通用I/O口（35/39个），复位后为：P1、P2、P3、P4是准双向口/弱上拉（与普通MCS-51传统I/O口功能一样）；P0口是开漏输出口，作为总线扩展时用，不用加上拉电阻；P0口作为I/O口用时，需加上拉电阻。8.ISP在系统可编程/IAP在应用可编程，无需专用编程器/仿真器，可通过串口（RxD/P3.0，TxD/P3.1）直接下载用户程序，8KB程序3s即可完成一片。9.芯片内置EEPROM功能。10.硬件看门狗（WDT）。11.内部集成MAX810专用复位电路（HD版本和90C版本才有），外部晶体20M以下时，可不需要外部复位电路。TankertankerDesign12.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。13.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低电平触发中断方式唤醒。14.通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。15.工作温度范围：0℃～75℃（商业级）/－40℃～＋85℃（工业级）。16.封装形式有：LQFP-44、PDIP-40、PLCC-44、PQFP-44。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。PDIP-40的封装与传统的89C52芯片兼容。TankertankerDesign除此之外，STC89C52RC单片机自身还有很多独特的优点：1.加密性强，无法解密。2.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－40℃～＋85℃，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。3.采用三大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1/2gain。4.超低功耗：掉电模式，典型电流损耗0.1μA；空闲模式，典型电流损耗为2mA；正常工作模式，典型电流损耗4mA~7mA。TankertankerDesignSTC89C52RC单片机的工作模式有如下几种：1.掉电模式：RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止，中断返回后，继续执行原程序。典型功耗0.1μA。2.空闲模式：CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。典型功耗2mA。3.正常工作模式：单片机正常执行程序的工作模式，典型功耗4mA～7mA。TankertankerDesign选用STC89C52系列单片机的一个主要原因:由于这种单片机可以利用全双工异步串行口（P3.0/P3.1）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。TankertankerDesignSTC89系列单片机大部分具有在系统可编程（ISP）特性，ISP的好处就是省去购买通用编程器，单片机在用户系统上即可下载/烧录用户程序，而无须将单片机从已生产好的产品上拆下，再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内部。有些程序尚未定型的产品可以一边生产，一边完善，加快了产品进入市场的速度，减小了新产品由于软件缺陷带来的风险。由于可以将程序直接下载进单片机看运行结果也可以不用仿真器。STC单片机在线编程典型线路如图4-2所示。TankertankerDesign•大部分STC89系列单片机在销售给用户之前已在单片机内部固化有ISP系统引导程序，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，故无须编程器(速度比通用编程器快)。注意：不要用通用编程器编程，否则有可能将单片机内部已固化的ISP系统引导程序擦除，造成无法使用STC提供的ISP软件下载用户的程序代码。TankertankerDesign4.2STC89C52单片机的外部引脚及功能•STC89C52目前有LQFP44、PQFP44、PDIP40、PLCC44等封装形式，并且不同版本的引脚也不同，图4-3所示为各封装形式的HD版本和90C版本的引脚图。图4-3（a）PDIP40的HD版本引脚图图4-3（b）PDIP40的90C版本引脚图TankertankerDesign图4-3（c）LQFP44的HD版本引脚图图4-3（d）LQFP44的90C版本引脚图TankertankerDesign图4-3（e）PLCC44的HD版本引脚图图4-3（f）PLCC44的90C版本引脚图TankertankerDesign•STC89C52RC单片机的HD版本和90C版本的区别是：•HD版本有ALE引脚，无P4.6/P4.5/P4.4口。而90C版本无PSEN、EA管脚，有P4.4和P4.6引脚；•90C版本的ALE/P4.5管脚既可作I/O口P4.5使用，也可被复用作ALE引脚使用，默认是作为ALE管脚。如需作为P4.5口使用时，只能选择90C版本的单片机，且需在烧录用户程序时在STC-ISP编程器中将ALEpin选择为用作P4.5，在烧录用户程序时在STC-ISP编程器中该管脚默认作ALEpin，具体设置如图4-4所示。TankertankerDesignSTC89C52RC单片机有5个端口P0、P1、P2、P3、P4，其中P4端口在LQFP44、PQFP44、PLCC44等封装形式中才有，其它有很多引脚和控制信号共用引脚。下面就各引脚进行说明。1.P0口引脚P0.0～P0.7：P0口即可作为输入/输出口，也可作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，上电复位后处于开漏模式。P0口内部无上拉电阻，所以作I/O口必须外接10K～4.7K的上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线[A0-A7]和数据线[D0-D7]共用，此时无需外接上拉电阻。TankertankerDesign2.P1口引脚P1.0～P1.7：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。其中，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体参见表4-1。引脚号功能特性P1.0T2（定时/计数器2外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器2捕获/重装触发和方向控制）TankertankerDesign3.P2口引脚P2.0～P2.7：P2口内部带上拉电阻的8位双向I/O端口。即可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用（A8-A15)。当P2口作为输入/输出口时，P2是一个8位准双向口。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX@DPTR”指令）时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行“MOVX@R1”指令）时，P2口引脚上的内容就是专用寄存器SFR区中的P2寄存器的内容，在整个访问期间不会改变。TankertankerDesign4.P3口引脚P3.0～P3.7：P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。P3口除作为一般I/O口外，还有其他一些复用功能，如表4-2所示。引脚号复用功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）TankertankerDesign6.电源与时钟引脚（1）VCC：电源正极（2）Gnd：电源负极，接地（3）XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路输入端。用片内振荡器时，该脚接外部石英晶体和微调电容。外接时钟源时，该脚接外部时钟振荡器的信号。（4）XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器，该脚连接外部石英晶体和微调电容。当使用外部时钟源时，本脚悬空。RST：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平为有效。TankertankerDesign4.3STC89C52单片机存储器结构STC89C52RC存储器的结构特点之一是将程序存储器和数据存储器分开（哈佛结构），并有各自的访问指令。STC89C52RC系列单片机除可以访问片上Flash存储器外，还可以访问64KB的外部程序存储器。STC89C52RC系列单片机内部有512字节的数据存储器，其在物理和逻辑上都分为两个地址空间：内部RAM（256字节）和内部扩展RAM(256字节），另外还可以访问在片外扩展的64KB外部数据存储器。TankertankerDesign4.3.1STC89C52单片机程序存储器单片机程序存储器存放程序和表格之类的固定常数。片内为8KB的Flash，地址为0000H～1FFFH。16位地址线，可外扩的程序存储器空间最大为64KB，地址为0000H～FFFFH。使用时应注意以下问题：（1）分为片内和片外两部分，访问片内的还是片外的程序存储器，由EA引脚电平确定。EA=1时，CPU从片内0000H开始取指令，当PC值没有超出1FFFH时，只访问片内Flash存储器，当PC值超出1FFFH自动转向读片外程序存储器空间2000H～FFFFH内的程序。EA=0时，只能执行片外程序存储器（0000H～FFFFH）中的程序，不理会片内8KBFlash存储器。TankertankerDesign（2）程序存储器某些固定单元用于各中断源中断服务程序入口。STC89C52复位后，程序存储器地址指针PC的内容为0000H，于是程序从程序存储