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基于AT89C51单片机的LED点阵显示系统设计_刘援琼.docx
独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和 取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 天津工业 大学或其他教育机构的学位或证书而伸用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表 示了谢意。 学位论文作者签名：內轉贫签字日期：从年？月午日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津工业太学 有关保留、使用学位论文 的规定。特授权 天津工业大学 可以将学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复 印件和 磁盘。 (保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名：秸访 导师签名〇 签字日期 :从年仴 >曰 签字日期 oo w年）月 > H 学位论文的主要创新点 一、 设计了基于 Zigbee技术的无线 LED点阵显示控制系统，用 户能够很方便地在上位机上进行数据的发送，进而实现了近距离的 无线传输，且能够灵活的改变点阵显示屏的内容，与传统有线方式 相比具有更广阔的应用场景。 二、 分别采用 74HC154和 74HC595芯片驱动 16*16点阵屏的 行与列，大大节约了设计的成本，使方案具有更好的价值。 LED显示屏 (LED panel)是由多个发光二极管 (light emitting diode)组成，被 广泛应用于医院、银行、车站、码头、广告窗等各种公共场所。 LED发展至今 , 已经在人们的生活中起到了无可替代的作用，在今后势必也会越来越广泛的得 到应用和发展。 本文设计了一款由上位机管理模块控制的无线 LED点阵显示屏，设计中使 用了 ZigBee新一代无线通信技术，实现了近距离的无线传输，能便捷、灵活的 改变显示屏体的内容，比以往的有线传输更具有广阔的发展空间。 设计中采用 AT89C51单片机作为控制器实现对 LED点阵显示屏的控制。 文章首先提出了点阵显示系统的整体方案，主要包括上位机控制模块、无线传 输模块和单片机控制模块三个部分。接着详细的分析了三个模块的软硬件设计， 其中上位机控制模块是在 Visual Basic开发平台上进行的，上位机的功能是将输 入的文字转化为十六进制数据并传送给无线发射模块；无线传输模块是利用 Zigbee协议作为媒介，接收上位机收到的数据并传送给无线接收模块；单片机 控制模块主 要负责将收到的数据通过驱动程序点亮 LED点阵屏 ,且能够实现文 字的静止、左移、右移、循环等多种显示方式。其中，行驱和列驱分别采用 74HC154与 74HC595芯片， LED点阵模块选用 8*8基础模块，点阵屏幕尺寸 为 16*16即 16行、 16列，每 4块排列构成一个 16*16的点阵屏。最后利用 Proteus 仿真软件进行测试，仿真结果证明，通过无线传输模块的信息传递，本设计能 够将上位机需要显示的汉字或字符，通过屏体显示出来，达到本次设计的目的 和要求。 关键词 ： LED点阵显示屏； AT89C51单片机； ZigB Abstract LED display, LED panel) is composed of multiple leds (light emitting diode), is widely used in hospital, bank, station, wharf, advertising window and other public places. LED development up to now, has been in the irreplaceable role in people's life， in the future will also will be more and more extensive application and development. This paper designed a controlled by PC management module of the wireless LED dot matrix display screen, used in the design of the ZigBee a new generation of wireless communication technology, has realized the close range wireless transmission, can change the content of the display body is convenient, flexible, cable transmission is more than ever with broad space for development AT89C51 single-chip microcomputer as the controller in the design of the control system for the LED dot matrix display screen. This paper puts forward the overall scheme of dot matrix display system, mainly including PC control module, wireless transmission module and single-chip microcomputer control module three parts. Then a detailed analysis of the three modules of software and hardware design, including PC control module was conducted on the Visual Basic development platfoi*m? the function of upper machine is the input text into hexadecimal data and transmitted to the wireless Wireless transmission module is using Zigbee agreement as a medium, receive superior to receive data and send to the wirel Single-chip microcomputer control module is mainly responsible for will receive data through the driver lit LED lattice screen, and can achieve a stationary in the text, left, right, loop display a variety of ways. Among them, the line displacement and column drive with 74 hcl54 and 74 hc595 are needed chip, based modules, LED dot matrix module selects 8*8 dot matrix screen size is 16 * 16 16 rows, 16 columns, every 4 piece are arranged constitute a 16 * 16 dot matrix screen. The use of Proteus simulation software test, simulation results prove that, through the information transmission, wireless transmission module of this design to PC need to display Chinese character or character, through the display screen, to achieve the purpose of this design and requirements. Keywords: LED dot m AT89C51; ZigB m-# 馳 .............................................................. 1 1.1弓丨言 ....................................................... 1 1.2国内外的研宄现状 ............................................. 1 1.3论文内容介绍 ................................................. 2 第二章系统整体方案设计 .............................................. 3 2.1系统实现的功能 ............................................... 3 2.2系统整体设计方案 ............................................. 3 2.3ZigBee的技术的介绍 ........................................... 4 2.3.1 ZigBee技术的特点及优势 ................................. 4 2.3.2 ZigBee的网络拓扑结构 ................................... 5 2.4显示模式方案 ................................................. 6 2.5数据传输方案 ................................................. 7 第三章系统硬件部分设计 .............................................. 9 3.1单片机系统及外围电路 ......................................... 9 3丄 1单片机的概述 ............................................. 9 3.1.2AT89C51 芯片介绍 ........................................ 9 3.1.3单片机系统及外围电路 ................................... 13 3.2行驱动电路 .................................................. 15 3.2.1 74HC154 芯片简介 ...................................... 16 3.2.2行驱动电路 ............................................. 17 3.3列驱动电路 .................................................. 18 3.3.1 74HC595 简介 .......................................... 18 3.3.2列驱动电路 ............................................. 20 3.4 LED显示屏设计 .............................................. 21 3A1 LED显示屏的概述及分类 ................................... 21 3.4.2 LED显示屏的特点 ....................................... 23 3.4_3 LED显示屏的显示原理及设计 ............................. 23 3.5键盘设计 .................................................... 28 3.6无线接收模块设计 ............................................. 29 3.6.1 CC2430 芯片简介 ........................................ 29 3.6.2无线接收模块的硬件电路 ................................. 30 第四章系统软件设计 ................................................. 33 4.1上位机管理模块的设计 ......................................... 33 4丄 1 VB软件基础 ............................................. 33 4.1.2RS-232 通信技术 ........................................ 34 4.1.3字模软件的设计 ......................................... 36 4.1.4上位机界面的设计 ....................................... 39 4.2.无线参数模块的配置 .......................................... 40 4.3下位机控制软件的设计 ......................................... 41 4.3.1系统主程序 ............................................. 42 4.3.2 Keil uVision3.0 简介 .................................. 42 4.3.3显示驱动程序设计 ....................................... 43 第五章仿真与调试 ................................................. 45 5.1 PROTEUS 软件介绍 ............................................ 45 5.2 PROTEUS 仿真 ................................................ 47 5.3 PROTEUS仿真电路图 ........................................... 51 第六章总结和展望 ................................................. 53 参考文献 ........................................................... 55 ilf ............................................................. 57 第一章绪论 第一章绪论 1.1引言 在六十年代末期出现了一种新型的半导体显示器件一发光二极管 (light emitting diode),它又被简称为 LED。 随着半导体技术的不断成熟和完善以及发 光二极管在各个方面的提高，二十世纪七十年代出现了 LED显示屏。它能够通 过控制发光二极管的工作状态即导通或关断来显示字符。一般用于图形、文字、 图像、录像、视频、行情等各种信息的显示。当时，它只是用来显示简单的数 字和文字信息，后期由于发光二极管技术的飞速发展，显示屏的显示特性也相 应地有所提高。进入 90年代改革开放时期，经济得到了迅速发展，大多公 众场 合对信息的发布要求越来越髙， LED显示屏顺应了时代发展的需求，在制造水 平和应用技术上得到了很大的发展，并成为一种新兴的产业。屏体的的发展过 程也逐渐从最初的单一色到后期的图像显示进行了过渡和完善，并且越来越多 的研宄将其应用到与人们息息相关的视频中来 [1]。 LED显示屏是把需要显示的内容转换成计算机能够识别的程序代码后，通 过调用显示函数的方法来显示。系统首先通过上位机模块利用 Visual Basic开发 平台进行图形、文字、字符等显示内容的编译，并将它转换为相应的点阵数据， 然后通过无线传输模块 （ ZigBee新一代无线通信技术 ） 将数据传递至单片机控 制模块，单片机通过由 74HC154芯片 （ 4 一 16译码器 ） 构成的行驱动电路和 74HC595芯片（ 8位串行输入并行 /串行输出移位寄存器 ） 构成的列驱动电路控 制点阵显示屏。点阵显示屏为 16行 16列，通过动态方式显示一个汉字。点阵 显示屏的行为低 （ 二极管的阴极接一起），列为高（阳极接一起），如要点亮 某点，就要使行列交叉点被点亮。 1.2国内外的研究现状 随着单片机技术的不断发展以及高亮度 LED发光管的出现， LED点阵显 示屏在80年代后期作为一种新型的信息化传播媒体在全球迅速发展起来。从国 内外 LED发展行情来看， LED备受关注的是照明光源。在全球照明领域的革 新中， LED蒸蒸日上。世界各大国家包括我国的台湾都推出了半导体照明计划 M。据调研数据显示，我国在 2013年 LED行业总产值达 2638亿元， 2014年行 业生产总值预计将持续大幅度地增长。同时，在台湾 LED行业同样稳中求进， 呈现出淡季不淡的现象。全球照明行业稳定成长，结构发生快速变化： 2012年 1 天津工业大学硕士学位论文 全球通用照明行业规模 900亿美元，年成长率 8%。 2012年开始，白炽灯将停 止销售和使用并将逐步退出市场，今后将有新的光源 LED灯来代替。 LED作 为一种新兴的能源一一第四代光源，很快将取代之前的白炽灯、荧光灯、高强 度气体放电灯。大陆 LED龙头，行业地位不断加强： 2013年公司预计实现 LED 收入超 10亿，LED灯源出货 3000万只左右，规模居大陆首位。台湾工研院 (IEK)表示，西欧是全球最大的 LED照明市场，日本则是市场渗透率成长最 快的单一国家，据宇博智业 年中国 LED显示屏行业市场供需与发展 趋势预测报告了解，中国大陆更将是未来 LED照明的制造与消费中心，最快将 在 2016年取代西欧，成为世界最大的 LED照明市场。由于半导体照明技术的 先进性和广泛性以及半导体照明产业明显的节能和环保效果， LED被认为最具 全球发展潜力的高科技领域之一。 1.3论文内容介绍 本文分六章阐述了 LED显示屏的点阵系统设计。 第一章为绪论，主要针对 LED点阵显示屏在国内外的发展现状及发展趋势 进行了简要概括；第二章为系统的整体方案设计，介绍了系统实现的功能、提 出了整体的设计方案，并针对 Zigbee技术的实施方案作出论证和阐述，重点介 绍了 Zigbee技术的特点及网络拓扑结构，确立了系统采用的显示模式方案和数 据传输方案；第三章为系统的硬件设计，对系统所用到的基本硬件电路作一介 绍，包括单片机系统的外围电路、 74HC154控制的行驱动电路和 2片 74HC595 控制的列驱动电路、 LED显示屏的设计、独立式键盘的设计以及无线接收模块 等；第四章是系统的软件设计，主要进行上位机管理模块和无线参数模块的设 计。上位机模块搭建使用 Visual Basic平台并利用 VB串行 通信控件 （ MSComm 串口通信函数 ）进行通信。无线参数模块借助 DMA的传输方式实现数据的传 递，进入 Radio中的数据在经过一系列硬件处理后通过天线向终端发射无线信 号；第五章为系统的仿真测试。本章结合 Keil软件和 Proteus软件对系统进行 调试和仿真，在仿真过程中排除出现的何题，达到预期的效果；第六章总结和 展望。对全文进行了概括性总结，并对接下来该领域的研究进行拓展和初步设 想。 第二章系统整体方案设计 第二章系统整体方案设计 2.1系统实现的功能 本文是利用 ZigBee无线通信技术结合上位机控制实现了 16*16的 LED点 阵显示屏的控制设计。设计能够实现近距离无线传输功能，且能够快捷，方便 的改变点阵显示屏的内容，最后可通过 Proteus仿真软件进行结果测试。 设计中上位机模块主要进行图形、文字等显示内容的编译，无线传输模块 由ZigBee技术完成数据的接收和发送，单片机控制模块负责将接收到的数据进 行处理并通过驱动电路控制屏体显示。要求该显示屏能清晰、稳定的显示汉字 或字符，显示内容可实现静止或移入移出等功能。 2. 2系统整体设计方案 系统的整体设计图如下图 2-1所示。 图 2-1系统总框图 本系统主要由上位机模块、无线传输模块和单片机控制模块组成。上位机 模块是搭建在 Visual Basic平台上，利用串行通信控件 MSComm进行通信，将 输入的文字信息转化为相应的数据代码，经电平转换电路传递出去。无线传输 模块由发射模块和接收模块两部分构成，利用 ZigBee技术并采用 TI公司的 CC2430芯片及 Figure 8 Wireless ZigBee Protocol Stack协议梭来负责数据的接收 3 天津工业大学硕士学位论文 和发送任务。单片机控制模块的功能是将接收到的数据信号经 4 一 16译码器 (74HC154芯片）构成的扩展电路和 8位串行输入并行 /串行输出的移位寄存器 (74HC595芯片） 构成的列驱动电路控制和驱动点阵显示屏 [3]。设计中 LED点 阵模块选用 8*8基础模块，每 4块排列构成一 o个 16*16 (16行 16列）的点阵屏， 能够以动态方式显不一个汉字。 2.3 ZigBee的技术的介绍 ZigBee是一种低速短距离传输的无线通讯技术。主要适用于自动控制和远 程控制领域以及各类电子设备之间和典型数据的传输应用，如有周期性数据、 间歇性数据和低反应时间数据的应用等。它具有自组织、低功耗、低成本等特 点。它的命名 “ 紫蜂 ” 协议起源于蜜蜂的八字舞，当蜜蜂在发现花粉后会通过 翅膀的飞翔和抖动 “ 舞蹈 ” 来告诉其它伙伴食物的信息来源，此种 “ 舞蹈 ” 被 称作 ZigZag型舞蹈。蜜蜂依靠此方式传递信息，它成为蜂群的通信网络 ， ZigBee 由此得名。 2. 3. 1 ZigBee技术的特点及优势 ZigBee作为一种可靠的无线连接通讯技术，类似于蓝牙，又称 “ 紫蜂 ” 。 其工作速率介于 20? 250kbps之间，具有三种低速率传输数据： 250 kbps(2.4GHz)、 40kbps(915MHz)和 20kbps(868 MHz)。 它的通讯距离一般在 10-75m的范围内，将发射功率增加后，传输距离也可增加。 ZigBee新一代无线 组网通讯技术，具有如下特点： 4 第二章系统整体方案设计 表 2-1 agBee的特点 低功耗 传输速率低，发射功率仅为 lmw， 采用休眠模式使得设备非常省电， 仅靠两节 5号电池就可以维持长达 6个月到 2年左右的使用时间， 这是其它无线设备望尘莫及的。 成本低 ZigBee模块的初始成本在 6美元左右，估计很快就能降到 1.5— 2.5 美元，并且 ZigBee协议是免专利费的。低成本对于 ZigBee也是一 个关键的因素。 时延短 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延 30ms， 休眠激活的时延是 15ms,活动设备信道接入的时延为 15ms。 因此 ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制 (如工业控制场 合等 )应用。 网络容 量大 一个星型结构的 ZigBee网络结构可以容纳 256个从设备和一个主 设备，一个区域内可以同时存在 100多个 ZigBee网络，网络容量相 当的大。 可靠 采用避免碰撞策略，为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙， 避开了发送数据的竞争和冲突。 MAC层采用了完全确认的数据传 输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果 传输过程中出现问题可以进行重发。 安全 ZigBee提供了基于循环冗余校验 (CRC)的数据包完整性检查功能， 支持鉴权和认证，采用了 AES-128的加密算法，各个应用可以灵活 确定其安全属性。 同其它通信技术相比较， ZigBee技术凭借其经济、高效、低速率等优点占 据无线通讯市场的主导地位。在经济高速发展的今天，无线通讯技术尤为引人 注目， agBee以其短距、低速、可靠的特点，得到了广泛关注和应用。它在医 疗领域、电力设备节能、家居自动化 [4H5]等诸多领域备受瞩目，有着广阔的前 景。 2. 3. 2 ZigBee的网络拓扑结构 ZigBee技术的组网能力十分强大，可以应对实际应用的不同需求来选择适 宜的网络结构，如星型、树型和网状网等结构。 天津工业大学硕士学位论文 表 2-2 ZigBee技术的网络拓扑形式 星形拓扑 最简单的拓扑形式，它包含一个 Co-ordinator节点和一系列 End Device节点，且每一个 End Device节点只能和 Coordinator节点 进行通讯。如需在两个 End Device节点之间进行通讯则必须通过 CcHordinator节点进行信息的转发。 缺点：节点之间的数据路由只有唯一的一 ■ 个路径。 Co~ordinator (协调者）有可能成为整个网络的瓶颈。实现星形网络拓扑不需 要使用 ZigBee的网络层协议，因为本身 IEEE 802.15.4的协议层 就已经实现了星形拓扑形式，但是这需要开发者在应用层作更多 的工作，包括自己处理信息的转发。 树形拓扑 包括一个 Co~oniinator (协调者）以及一系列的 Router (路由器） 和 End Device (终端 ） 节点。 Co-ordinator 连接 ~■ 系列的 Router 和 End Device,它的子节点的 Router也可以连接一系列 Router和 End Device。 这样可以重复多个层级。树形拓扑中的通讯规则为： 每一个节点都只能和它的父节点和子节点之间通讯，如果需要从 一个节点向另一个节点发送数据，那么信息将沿着树的路径向上 传递到最近的祖先节点然后再向下传递到目标节点。 缺点：信息只有唯一的路由通道。另外信息的路由是由协议栈层 处理的，整个的路由 过程对于应用层是完全透明的。 Mesh拓扑 (网状拓扑） 包含一个 Co~ordinator和一系列的 Router和 End Device。 这种网 络拓扑形式和树形拓扑相同，可参考上面所提到的树形网络拓 扑。但是，网状网络拓扑具有更加灵活的信息路由规则，在可能 的情况下，路由节点之间可以直接的通讯。这种路由机制使得信 息的通讯变得更有效率，而且意味着一旦一个路由路径出现了问 题，信息可以自动的沿着其它的路丨 ]3路径进行传输。通常在支持 网状网络的实现上，网络层会提供相应的路由探索功能，这一特 性使得网络层可以找到信息传输的最优化路径。需要注意的是， 以上所提到的特性都是由网络层来实现，应用层不需要进行任何 参与。 MESH网状网络拓扑结构的网络具有强大的功能，网络可 以通过 “ 多级跳 ”的方式来通信，该拓扑结构还可以组成极为复 杂的网络，网络还具备自组织、自愈功能。 2.4显示模式方案 LED的显示方式有很多种，通常以静态显示和动态显示方式为主。静态显 示时，二极管的位选一直是处于选中的状态，单个 LED数码管都需要独立的带 锁存功能的输入输出口。首先预先显示的二进制代码通过单片机传送到接口电 路，直到需要更新显示内容时，再次发送新的数据。因静态显示的显示效果和 第二章系统整体方案设计 稳定性较好，所以很长一段时间它占据主导地位。但在使用过程中由于存在硬 件资源消耗较多，如一个 LED数码管就必须用一个 8位输出口来控制，并且 I/O 口线是随着显示器位数递增的，无形中带来了很多不必要的麻烦。与静态显示 相对应的便是动态显示。按照动态显示所呈现的运动特征，可将其分为四类， 分别是： Hashing、 rotation、 translation、 scaling。 通常所说的动态显示是让点阵 显示屏按照某种特定方式被逐行轮流点亮，但因为人的眼睛存在一种被称为 ” 余晖效应 "的现象，视觉形象并不立即消失，所以一般看不到闪烁现象，观察到 的是连续稳定的显示。通常动态显示要求扫描频率要足够大，通常是要大于 50HZ，与静态驱动显示相比，动态扫描显示具有以下优点 :第一、能大幅度的降 低 LED的功率损耗，尤其在数字式仪表的使用中最能体现这一特征；第二、节 省了 LED的外部端子接线；第三、利用了二 -十进制代码，简化了译码驱动电 路，更加便捷地解决了和 PC相连等问题现今，动态扫描显 示技术己较为成 熟，在各行各业如智能仪器、智能显示和数字仪表中尤为突出。 2. 5数据传输方案 单片机与 PC机，单片机与自身之间要想有信息的传递与交换，必须要有 连接部件 —— 通常由电线来完成。此通讯接口便是单片机和外部通讯的工具。 一般单片机的通信方式可分为并行通信方式串行通信通讯方式。并行通信通常 是以数据位数的多少来安排导线的数量，规定 “ 一位数据占用一根导线 ” ，数 据信息是同时传送的。并行通讯的传输速度快，但传输时占用的导线也较多， 并且当传输距离较远或信息量较大时，传输数据的干扰性也相对比较大，从而 使得架 设导线的成本也相应地提高。因此，通常不采用并行通讯的方式进行数 据传输，而是使用文中所说的第二种方式。串行通信采用按位传输的方式，不 管数据位数的多一次只能传递一位，不是低电平 “0” 就是高电平 “1” ，仅此 一根导线就可以解决二者之间的通信。串行通信一般有 3种传输方式 :半双工， 单工和全双工。半双工是指在传送数据时，数据即可以向发送方向传送，也可 以向接收方向传送，但是在同一时间内只允许发送或接受数据；单工是指数据 只允许朝一个方向传送；全双工是在同一时间内数据既可以发送，又可以接受。 相比而言，传输速度是并 行通信的快，但是传输距离却是串行通信远，并且传 输数据准确性也比并行的高，而成本较低。因此，本次设计采用串口通信的 RS-232接口进行连接，其传输距离最远可达到 50米左右。 7 天津工业大学硕士学位论文 8 第三章系统硬件部分设计 第三章系统硬件部分设计 3.1单片机系统及外围电路 3.1. 1单片机的概述 在 20世纪 70年代末，单片机问世。它又被命名为单片微型计算机 SCMC(Single Chip Micro Computer)，是将 CPU 和一定容量的存储器 ROM、 RAM、 中断系统、定时器、计数器以及 I/O接口等电路集成在一块芯片上。目 前主要在家用电器、通讯技术、智能仪器、军事装备、工业测控领域中得到广 泛的应用。 1、 特点： 单片机的构造简单、使用便利、易于更换组合、稳定性好，不易破坏、响应 快、低电压、低功耗、控制功能强、环境适应能力强等特点。 2、 分类： 作为计算机发展中的一个重要的分支领域一单片机，根据使用情况和应用领 域的不同，可将单片机分为两大类：通用型 /专用型和总线型 /非总线型。 3、 发展历程： 单片机诞生于 1971年，经历了 SCM(单片微型计算机 ） 、 MCU (微控制器）、 SOC三大阶段 [7】。 SCM阶段是单片机的诞生年代，此时， INTEL占据主导地位， 以8位或 4位的 8031最具代表性。 MCU是单片机的完善阶段，这一阶段 8031 被典型单片机 MCS-51所取代，单片机不断向智能化、微型化发展，至今 51系 列单片机仍被普遍使用。 3. 1.2 AT89C51芯片介绍 本次设计单片机选用美国 ATMEL公司的 AT89C51芯片进行控制。芯片共 有 40 个引脚，使用 Complementary Metal Oxide Semiconductor 工艺制造的 Dual In-line Package封装，属于电压控制型的 8位机。对于本设计系统中特定的图形 和文字显示，只需要简单、少量的字库， AT89C51片内集成的 4KB的 HashPEROM即可满足字库存储要求，无需扩展外存储器。 1、单片机芯片内部结构 MCS-51系列单片机结构大致相同，它主要包含中断系统、 I/O端口、定时 器、算数逻辑单元 ALU、 片内 RAM等，其内部框图如下图 3-1所示。 天津工业大学硕士学位论文 图 3-1 89C51内部结构图 (1) 内部存储器： 存储器 （ Memory)分程序存储器 （ program memory) ROM和数据存储器 RAM, 二者之间的寻址是分开的。 89C51单片机共有 4KB掩膜 ROM, RAM单元的低 128位地址空间供用户储存可读写的数据 （ 称内部 RAM)。 (2) 定时器 /计数器： MCS-51系列单片机中 TO和 T1两种且为 16位的定时器 /计数器。通过此功能 能对单片机进行实时控制。 (3) 并行 I/O 口： MCS-51单片微型计算机芯片中共有三十二根 I/O 口线，可以分为 4个 8位的输 入 /输出接口，分别是 P〇、 PI、 P2、 P3。 它们不仅可以用于并行 8位数据的连 第三章系统硬件部分设计 接口，还可单独作为 I/O端口使用。 (4) 串行口： MCS-51有一个全双工的串行口，它的功能比较强大，除了能实现单片机和其 它数据设备间数据传递外，还可作为全双工异步通讯收发器和同步移位器使用。 (5) 中断控制系统： MCS-51设有五个中断源， 2个外部中断源、 2个定时 /计数中断源、 1个串行中 断源。二级优先级，可实现二级中断嵌套。 (6) 时钟电路： 时钟电路有内部振荡和外部引入两种。 MCS-51构成 self-excited oscillator的方 法是通过利用片内自带的时钟电路，外接一晶振和可调电容即可。一般晶体振 荡频率取为 12MHZ。 2、引脚功能 下图 3-2所示为 AT89C51的引脚图，有两排共 40个引脚， DIP封装，可大 致
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