第4章 系统硬件设计
4.1 AT89C52单片机简介
单片机是将中央处理器，随机存储器，只读存储器，定时器芯片和I/O接口电路集成于一个芯片上的微控制器。
ATMEL公司的89C52单片机，是增强型RISC内载Flash的单片机，在芯片上的Flash存储器附在用户的产品中，可随时编程，在线编程，使用户的产品设计容易，更新换代方便。89C52单片机采用增强的RISC结构，使其具有高速处理能力，在一个时钟周期内可执行复杂的指令，每MHz可实现1MIPS的处理能力。89C52单片机工作电压为2.7～6.0V，可以实现耗电最优化。89C52的单片机广泛应用于计算机外部设备，工业实时控制，仪器仪表，通讯设备，家用电器，宇航设备等各个领域。
4.1.1 AT89C52
AT89C52是一个低电压、高性能COMS 8位单片机，片内含8K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器（ROM）和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为你提供许多复杂较系统控制应用场合。
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。图4-1所示为DIP封装引脚图。
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李建：基于单片机的云台控制系统设计
P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7AT89C52EA/VPPALE/PROGPESNINT1/P3.3P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.6XTAL2XTAL1GND
图4-1 AT89C52 DIP封装引脚图
4.1.2 AT89C52各引脚功能
AT89C52为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接11.0592MHz 晶振。RST（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0～P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义。 VCC(40脚):接+5V电压。 GND（20脚）：接信号地。
RST(9脚): 复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
ALE/PROG（30脚）：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 PSEN（29脚）：程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89s52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，
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即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP（31脚）：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。 XTAL1（19脚）：接外部晶振的一个引脚，且为输入端。 XTAL2（18脚）：接外部晶振的另一个引脚，该引脚接地。
P0口（39～32脚）:双向8位三态I/O口，在外接存储器时，与地址总线低8位及数据总线复用。P0可以驱动8个LS TTL负载。
P1口（1～8脚）：具有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，该接口输出不包含高阻态，输出不能锁存。可以驱动4个LS TTL负载。
P2口（21～28脚）：具有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，在访问外部存储器时，作为高8位地址总线。可以驱动4个LS TTL负载。
P3口（10～17脚）：具有内部上拉电阻的8位准双向I/O口，P3口的8个引脚还用于专门的功能——复用双功能口。它可以驱动4个LS TTL负载。它作为第二功能使用时，其各个引脚的功能如下： P3.0(10脚)RXD:串行口接收端 P3.1(11脚)TXD：串行口发送端 P3.2(12脚)INT0：外部中断0 P3.3(13脚)INT1：外部中断1 P3.4(14脚)T0：定时/计数器0
P3.6(16脚) WR：外部数据存储器写选通信号
P3.7(17脚) RD：外部数据存储器读选通信号 特殊功能寄存器：
（1） 单片机内含有两个16位定时/计数器T0、T1。它们各自由两个独立的8位寄存器组成，分别为TH0、TL0、TH1、TL1,。
（2） TMOD用于控制定时/计数器的工作方式及4种工作模式，其中低4位为定时器T0的方式控制字，高4位为定时器T1的方式控制字。它的字节地址为89H。其各位的定义如下：
GATE C/T M1 M0 14
GATE C/T M1 MO 李建：基于单片机的云台控制系统设计
GATE是选通门，当GATE=1时，只有INT0或INT1引脚为高电平且TR0或TR1置1时，相应的定时/计数器才被选通工作。C/T是计数器/定时器方式选择位。MO和M1是操作模式选择位。
1；TCON寄存器的高四位为定时/计数器T0、T1的控制寄存器和定时/计数溢出中断标志。
2；IE寄存器用于开放或屏蔽单片机各个中断。
3；SCON寄存器用于设置串口的工作方式和查询接收、发送中断产生标志。
4；SBUF串行数据缓冲器用于存放串口中预发送或接收的数据，它由两个独立的寄存器构成，一个发送缓冲器，一个接收缓冲器，他们公用一个地址。当从SBUF取数据时，访问接收缓冲器，当写数据时，访问发送缓冲器。
4.1.3 AT89C52串口通信
单片机系统设计中，经常需要使用串口与外部进行通信，因此，串口通信部分是单片机功能模块中极为重要的一部分。
串口通信时通过串口来进行的，串口不同于并口，它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。与并口相比，虽然速度慢，但是传送距离较并口会更长，因此常用于需要常距离通信而对速度又要求不高的场合。
异步通信以帧的形式发送字符数据，每一帧信息由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位构成。异步通信中，每传输一个字节就要使用起始位和停止位，因此传输速度有限，常用于低速场合。同步通信使用数据块传送信息，而不是字节，省去了每个字节的起始位和停止位等数据，提高了通信的速率。同步通信的每个数据块的开始使用同步字符，使接受和发送同步。与异步通信相比，同步通信发送的数据量大、速度快，常用于传输速率要求较高的场合。
AT89C52内部的串口是一个标准的全双工串口，支持四种工作方式。波特率是可变的，可由软件设置。对89C52串口的访问和设置是通过访问其相关的特殊寄存器进行的，与89C52串口相关的特殊寄存器共有3个：SCON、PCON和SBUF。 串口控制寄存器SCON
串口控制寄存器SCON只要用于设置串口的工作模式和串口中断的查询。其格式如下：
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D7 SM0 D6 SM1 D5 SM2 D4 REN D3 TB8 D2 RB8 D1 TI D0 RI SM0、SM1：用于设置串口的工作方式。
SM2：串口多机通信控制位。
REN：允许串行接收控制。将其置为1时允许接收。
TB8： 用于设置串口工作方式2和方式3情况下要发送的第9位数据，有软件置位或复位。
RB8： 用于保存串口工作方式2和方式3情况下要接收到的第9位数据。 TI： 串口中断发送标志。当串口数据发送完毕时置位TI，同时向CPU发送串口中断请求。
RI： 串口中断接收标志。当串口数据接收到一个数据时置位TI，同时向CPU发送串口中断请求。 特殊功能寄存器PCON
特殊功能寄存器PCON仅有最高位与串口有关，SMOD，波特率选择位，SMOD的设置可以影响波特率设置的精度。 发送/接收缓冲器SBUF
串口中的发送/接收缓冲器SBUF实际上共有两个，分别为发送缓冲器和接收缓冲器，他们在物理上是完全独立的，因此可以同时进行发送和接收。两个缓冲器公用一个内存地址99H。
4.1.4 AT89C52中断系统
程序在执行过程中，允许外部或内部事件通过硬件中断程序的执行，使其转向出来外部或内部事件的中断服务中去，完成中断服务程序后，CPU继续与原来被中断的程序，这样的过程称为中断过程。能产生中断的外部或内部事件叫中断源。
1.中断源
80C52有6个中断源，它们是：
INT0:外部中断0.当IT0(TCON.0)=0时，低电平有效； IT0(TCON.0)=1时，下降沿有效。
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