洛阳理工学院毕业设计（论文）
二 AT89C51单片机引脚功能
AT89C51系列单片机的封装形式有两种：一种是双列直插方式封装；另一种是方形封装。AT89C51单片机40个引脚及总线结构图如下所示。其CMOS工艺制造的低地功耗芯片也有采用方形封装的。但为44个引脚，其中4个引脚是不使用的。由于89C51单片机是高性能的单片机。同时受到引脚数目的限制，所以有部分引脚具有第二功能。如图2-3单片机引脚图。
1.主电源引脚
主电源引脚两根：VCC接+5V电源正端；VSS接+5V电源地端。
2.外接晶体引脚两根
XTAL1:接外部石英体和微调电源的一端。
XTAL2:接外部晶体和微调电容的另一端。
其中，对用外部时钟时，对于HMOS单片机,XTAL1脚接地，XTAL2脚作为外部振荡信号的输入端。对CHMOS单片机XTAL1脚作为外部振荡信号的输入端，XTAL2脚 空不接。
图2-3 单片机引脚图 3. 引脚功能 I\\O引脚共32根。
①PO口：P0.0-P0.7统称为PO口是8位双向I/O口线。P0口即可作为地址/
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数据总线使用，又可作为通用的I/O口线。在不接片外存储器与不扩展I/O口时，可作为准双向输入/输出口。在接有片外存储器或扩展I/O时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。
② P1口：P1.0-P1.7统称为P1口。是8位准双向I/O口线。P1口作为通用的I/O口使用。
③ P2口：P2.0-P2.7统称为P2口。是8位准双向I/O口线。P2口即可作为通用的I/O口使用。也可作为片外存储器的高8位地址线。与P0口组成16位片外存储器单元地址。
④ P3口：P3.0-P3.7统称为P3口。是8位准双向I/O口线。P3口除作为准双向口使用外。每个引脚还具有第二功能。P3口的每一个引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能，P3口的第二功能如下表所示：
P3口的第二功能 P3.0 RXD 串行口输入 P3.1 TXD 串行口输出 P3.2 IM0 外部中断0输入 P3.3 IM1 外部中断1输入
P3.4 T0 定时/计数器0计数输入 P3.5 T1 定时/计数器1输入
P3.6 WR 片外RAM写选通信号（输出） P3.7 RD 片外RAM读选通信号（输出） 4．控制线 控制线共四根。
①ALE/PROG 地址锁存有效信号输出率。
②PSEN 片外程序存储器读选通信号输出端低电平有效。 ③RST/VPD 复位信号备用电源输入信号。 ④EA/VPP 片外程序存储器选用端。
三 AT89C51单片机的存储器结构
AT89C51单片机的存储器物理结构上分为片内数据存储器、片内程序存储器、片外数据存储器和片外程序存储器4个存储空间。
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四 AT89C51单片机的并行I/O端口
AT89C51单片机有4个8位并行I/O端口（P0、P1、P2、P3）每个端口都各有8条I/O口线，每条I/O口线都独立地用作输入输出，在具有片外扩展存储器的系统中，P2口送出高8位地址，P0口分时送出低8位地址和8位数据。
各端口的功能不同，结构上也有差异，但是每个端口的8位结构是完全相同的。如图 2-4I/O口位结构图所示。
1.P0口。 P0口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用口，也可作为通用I/O接口。
2.P1口。P1口为准双向口，它在结构上与P0口的区别在与输出驱动部分。其输出驱动部分由场效应管V1与内部上拉电阻组成，当某某位输出高电平时，可以提供上拉电流负载，不必像P0口上那样需要外接上拉电阻。
3.P2口。P2口也为准双向口。其具有通用I/O接口或高8位地址总线输出两种功能，所以其输出驱动结构比P1口输出驱动结构多了一个输出模拟转换开关MUX和反相器3.
4.P3口。P3口的输出驱动由与非门3和V1组成，比P0、P1、P2口结构多了一个缓冲器4.P3口除了可为通用准双向I/O接口外，每一根线还具有第二功能。
（a）P0口结构 （b）P1口结构
（c）P2口结构 （d）P3口结构
图 2-4 I/O口位结构图
五 AT89C51单片机时钟电路及时序
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1.时钟电路
AT89C51单片机的时钟信号通常有两种方式产生：一种是内部方式，一种是外部方式。图2-5、2-6所示。
2.时序
AT89C51单片机指令字节数和机器周期数可分为六类。即单字节单机器周期指令、单字节双机器周期指令、单字节四机器周期指令，双字节单机器指令、双字节双机器周期指令和三字节双机器周期指令。
图2-5 内部方式时钟电路 图2-6 外部方式时钟电路
六 复位电路
复位是通过某种方式，使单片机内各寄存器的值变为初值状态的操作，AT89C51单片机在时钟电路工作以后，在RST/VPD端持续给出两个机器周期的高电平就可以完成复位操作。复位分为上电复位和按键手动复位两种方式。AT89C51单片机复位状态如下表所示
寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 PC 0000H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0-P1 OFFH IP XXX00000B IE 0XX00000B TMOD 00H TCON 00H TL0、TL1 00H TH0、TH1 00H SCON 00H SBUF 不定 PCON 0XXX0000B
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七 AT89C51单片机的指令系统
控制计算机与操作的指令是一组二进制编码，称之为机器语言。计算机只能识别和执行机器语言指令。AT89C51单片机指令与指令系统共有111条指令，从功能上可分成数据传输类指令、算术运算指令、逻辑运算和移位指令、程序控制转移类指令和位操作指令五大类。
2.2 传感器电路设计
随着新技术革命的到来，世界开始进入信息时代，在利用信息的过程中，首先要解决的就是获取准确可靠地信息。传感器是获取自然、生产、科研领域中信息的主要途径与手段。
一 传感器概述
根据国家标准，传感器的定义是：能感受规定的被测量并按照一定得规律转换成可用输出信号的器件或装置。
传感器一般由敏感元件，转换元件和转换电路三部分组成。其组成框图如2-7所示。
图2-7 传感器组成框图
敏感元件，它是直接感受被测量并输出与被测量成确定关系的某一种量的元件。
转换元件，敏感元件的输出就是它的输入。它把输入转换成电路参量。转换电路，上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。
传感器按其工作原理可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。 物理传感器是利用某些变换元件的物理性质，以及某些动作功能材料的特殊物理性能制成的传感器。
化学传感器是利用电化反应原理，把无机和有机化学物质的成分。浓度等转换为电信号的传感器。
生物传感器是一种利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质的传感器。
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