一文教你快速全面掌握AT89C51單片機（含實際開發案例）

1.AT89C51簡介

AT89C51是一種帶4K字節FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖所示 。

2.AT89C51的主要特性

·與MCS-51 兼容
·4K字節可編程閃爍存儲器
壽命：1000寫/擦循環
數據保留時間：10年
·全靜態工作：0Hz-24Hz
·三級程序存儲器鎖定
·128*8位內部RAM
·32可編程I/O線
·兩個16位定時器/計數器
·5個中斷源
·可編程串行通道
·低功耗的閑置和掉電模式
·片內振蕩器和時鐘電路

3.AT89C51，AT89C52和AT89S51的三種單片機外形


4.AT89C51管腳說明 ：????
?? VCC：供電電壓。
??? GND：接地。
??? P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。
??? P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。
??? P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。
??? P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管腳 備選功能
P3.0 RXD（串行輸入口）
P3.1 TXD（串行輸出口）
P3.2 /INT0（外部中斷0）
P3.3 /INT1（外部中斷1）
P3.4 T0（記時器0外部輸入）
P3.5 T1（記時器1外部輸入）
P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通）
P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通）
P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。??? RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。
ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。?? /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。
??? /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。
??? XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。
??? XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。

AT89C51內部功能圖:

3．振蕩器特性：???? XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。

4．芯片擦除：???? 整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。
此外，AT89C51設有穩態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 AT89X51和AT89C51的區別

89s51是89c51的升級版本，89SXX可以向下兼容89CXX等51系列芯片。其區別如下：
1、89S51在工藝上進行了改進，89S51采用0.35新工藝，成本降低,而且將功能提升,增加了競爭力。
2、新增加很多功能，性能有了較大提升。
3、89s51有ISP在線編程功能，這個功能的優勢在于改寫單片機存儲器內的程序不需要把芯片從工作環境中剝離。速度更快、穩定性更好，燒寫電壓也僅僅需要4～5V即可。
4、最高工作頻率為33MHz，89C51的極限工作頻率是24M。
5、89s51具有雙工UART串行通道。
6、89s51內部集成看門狗計時器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。
7、89s51帶有雙數據指示器。
8、89s51帶有電源關閉標識。
9、89s51帶有全新的加密算法，這使得對于89S51的破解變為不可能，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產權不被侵犯。
10、電源范圍：89S5*電源范圍寬達4～5.5V，而89C5*系列在低于4.8V和高于5.3V的時候則無法正常工作。
11、燒寫壽命更長：89S5*標稱的1000次，實際最少是1000次～10000次，這樣更有利初學者反復燒寫，減低學習成本。

AT89C51單片機最受歡迎的相關實際開發案例

1.基于AT89C51單片機的智能計步器設計
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4.基于AT89C51的電動自行車快速充電器設計


5.基于AT89C51的智能穩壓電源設計
本文介紹了一種基于AT89C51的智能穩壓電源的設計方案，其核心技術是通過AT89C51控制數模轉換來改變其后穩壓模塊的輸出。該系統由整流濾波初步穩壓電路部分、AT89C51控制部分、DAC和顯示部分組成，該穩壓電源能連續步進可調，并可實時顯示，彌補了傳統穩壓電源的不足。

　　本系統研究的直流穩壓電源主要是符合智能化、數字化及模塊化的特點：智能化指系統有可編程模塊能對系統進行智能控制；數字化指系統輸出電壓通過7段數碼管顯示，并可通過按鍵對輸出電壓進行連續步進數字化調節；模塊化指系統由各個相關模塊組成，提高了系統的可靠性。

　　AT89C51智能型穩壓電源設計原理

　　1、設計系統框圖

　　系統由各模塊組成，其模塊構成的系統框圖如圖1所示。