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这样就确定了单片机的4个周期分别是：
振荡周期＝1/12?s； 机器周期（SM）＝1?s；
指令周期＝1~4?s。
XTAL1 12MHz AT89C51 30pF 30pF XTAL2
图3-3 时钟产生电路
XTAL1和XTAL2：片内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶
体和微调电容。在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。一般情况下，无论是机械振动的振幅，还是交变电场的振幅都非常小。但是，当交变电场的频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这一特定频率就是石英晶体的固有频率，也称谐振频率。即用来连接AT89C51片内OSC的定时反馈回路，如图3-3所示。石英晶振起振后要能在XTAL2线上输出一个3V左右的正弦波，以便使MCS-51片内的OSC电路按石英晶振相同频率自激振荡。通常，OSC的输出时钟频率fOSC为0.5MHz—16MHz，典型值为12MHz或11.0592MHz。电容C1和C2可以帮助起振，典型值为30pF，调节它们可以达到微调fOSC的目的。
图3-4为单片机复位电路。单片机在开机时都需要复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。单片机的复位后是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平，单片机便可实现初始化状态复位。MCS-51单片机的RST引脚是复位信号的输入端。例如：若MCS-51单片机时钟频率为12MHz，则
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复位脉冲宽度至少应该为2μs。
5V VCC 22?F AT89C51 200 RST 1K
图3-4 复位电路
上图为上电复位和按键复位电路。上电瞬间，RST端的电位与Vcc相
同，随着电容的逐步充电，RST端的电位逐渐下降，此时ζ=22×10-6×1×103=22ms.当按下键时，RST端出现5×1000／1200≈4.2V，使单片机复位。 3、控制信号线
● RST：复位输入信号，高电平有效。在振荡器稳定工作时，在该引脚上施加两个机器周期（即24个晶振周期）以上的高电平将使单片机复位。● ALE/PROG：低字节地址锁存信号 ALE（Address Latch Enable） 在系统扩展时，ALE的下降沿将P0口输出的低8位地址锁存在外接的地址锁存器中，以实现低字节地址和数据的分时传送。此外ALE端连续输出正脉冲，频率为振荡器频率的1/6，可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。但是要注意的是：每当访问RAM时要丢失一个ALE脉冲。
在编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。
如果需要的话,通过对专用寄存器(SFR)区中8EH单元的D0位置数,可禁止ALE操作.该位置数后，只有在执行一条MOVX或MOVC指令期间，ALE才会被激活.另外，该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时，该设定禁止ALE位无效。
●PSEN：片外程序存储器读选通信号允许，低电平有效。
在片外程序存储器取指期间，当PSEN有效时，程序存储器的内容被送
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至P0口（数据总线）；在访问外部RAM时，PSEN无效。
●EA/Vpp：外部程序存储器访问允许信号EA（External Access Enable）。
当EA信号接地时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器，地址为0000H~FFFFH；当EA接Vcc时，对ROM的读操作从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。
在编程时，该引脚可接编程电压（AT89C51的Vpp为5V或12V）。在编程校验时，该引脚可接Vcc。
4、输入/输出引脚P0.0—P0.7,P1.0—P1.7,P2.0—P2.7,P3.0—P3.7 ● P0端口(P0.0—P0.7)：8位、漏极开路的双向I/O口。
当使用片外存储器及外扩I/O口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时，P0口可用于接收指令代码字节；在程序校验时，P0口可输出指令字节（这时需要加外部上拉电阻）。
P0口也可作通用I/O口使用，但需加上拉电阻，变为准双向口。当作为普通输入时，应将输出锁存器置1。P0口可驱动8个TTL负载。 ● P1端口(P1.0—P1.7)：8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。在编程和校验时，可用作输入低8位地址。用作输入时，应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4个TTL负载。
● P2端口(P2.0—P2.7)：8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 当使用片外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。在编程/校验时，P2口可接收高字节地址和某些控制信号。
P2口也可作普通I/O口使用。用作输入时，应先将输出锁存器置1。P2口可驱动4个TTL负载。
● P3端口(P3.0—P3.7)：8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。
P3口可作为普通I/O口。用作输入时，应先将输出锁存器置1。在编程/校验时，P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。
在AT89C51中，P3端口还用于一些复用功能。 复用功能如表3-1所示。
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表3-1 P3各端口引脚与复用功能表 端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 复用功能 RXD(串性输入口) TXD(串性输出口) INT0 (外部中断0) INT1 (外部中断1) T0(定时器0的外部输入) T1(定时器1的外部输入) WR(外部数据寄存器写选通) RD(外部数据寄存器读选通) 3.3步进电机的驱动电路
步进电动机的驱动电路有多种，但最为常用的就是单电压驱动、双电压驱动、高低压驱动、斩波驱动、细分控制驱动等。单电压驱动是步进电机控制中最为简单的一种驱动电路，电动机绕组在工作时只用一个电压源对绕组供电。它的最大特点是结构简单，因它的工作效率低，特别是在高频下更显的突出。它的外接电阻R要消耗相当一部分的热量，这样就会影响电路的稳定性所以此种驱动方式一般只用在小功率的步进电机的驱动电路中。双电压驱动是电路一般采用两种电源电压来驱动，在低频段使用较低的电压驱动，在高频段使用较高的电压驱动。这种驱动方法保证了低频段仍然具有单电压驱动的特点，在高频段具有良好的高频性能，但仍没摆脱单电压驱动的弱点，在限流电阻上仍然会产生损耗和发热。高低压驱动不论电动机工作的频率如何，在绕组通电的开始用高压供电，使绕组中电流迅速上升，而后用低压来维持绕组中的电流。这种驱动电路的缺点是在高低压连接处电流出现谷点，这样必然引起转矩在谷点处下降。不宜于电机的正常运行。对于斩波电路驱动则可以克服这种缺点，并且还可以提高步进电机的效率。所以从提高效率来看这是一种很好的驱动电路，它可以用较高的电源电压，同时无需外接电阻来限定期额定电流和减少时间常数。但由于其波形顶部呈现锯齿形波动，
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所以会产生较大的电磁噪声。细分驱动是用脉冲电压来供电的，对于一个电压脉冲，转子就可以转动一步，一般会根据电压脉冲的分配方式，步进电机各相绕阻会轮流切换，固可以使步进电机的转子旋转。细分控制的电路一般分为两类，一类是采用线性模拟功率放大器的方法获得阶梯形电流，这种方法简单，但效率低。别一种是用单片机采用数字脉宽调制的方法获得阶梯电流，这种方法需要复杂的计算可使细分后的步距角一致。
3.4 LED显示电路
在控制系统中，显示装置是一个重要组成部分，主要用来显示生产过程的工艺状况与运行结果，以便于现场工作人员的正确操作。LED数码管由于具有结构简单、体积小、功耗低、配置灵活、显示清晰、可靠性高的优点，目前被广泛采用。
3.4.1 LED显示器的结构原理
发光二极管LED是利用PN结把电能转换成光能的固体发光器件，根据制造材料的不同，可以发出红、黄、绿、白等不同色彩的可见光束。LED的伏安特性类似于普通二极管，正向压降为2V左右，工作电流一般在10mv~20mv之间较为合适。
g f GND a b c d GND e dp
图3-5 8段LED显示器的结构原理
（a） 段排列；（b）共阴极；（c）共阳极
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