3.1 AT89C51系列单片机介绍
3.1.1 AT89C51系列基本组成及特性
AT89C51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能
CMOS8位微处理器，俗称单片机。而在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公
司的AT89C51更实用，也是一种高效微控制器，因为它不但和8051指令、管脚
完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器，
用户可以用电的方式达到瞬间擦除、改写。而这种单片机对开发设备的要求很低，
开发时间也大大缩短。
AT89C51基本功能描述如下：AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微
处理器，而且在其片种还有4k字节的在线可重复编程快擦快写程序存储器，能
重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。它与MCS-51系列单片机在指令
系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具
有许多MCS-51系列产品没有的功能。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系
统，缩小系统体积, 增加系统的可靠性，降低了系统成本。只要程序长度小于
4k, 四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程，而且写入时间仅10毫秒, 仅
为8751/87C51 的擦除时间的百分之一，与8751/87C51的12V电压擦写相比, 不
易损坏器件, 没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领
域。AT89C51 芯片提供三级程序存储器锁定加密，
提供了方便灵活而可靠的硬
加密手段, 能完全保证程序或系统不被仿制。另外,AT89C51 还具有MCS-51系列
单片机的所有优点。128×8 位内部RAM, 32 位双向输入输出线, 两个十六位定
时器/计时器, 5个中断源, 两级中断优先级, 一个全双工异步串行口及时钟发
生器等。AT89C51有间歇、掉电两种工作模式。间歇模式是由软件来设置的, 当
外围器件仍然处于工作状态时, CPU可根据工作情况适时地进入睡眠状态, 内部
基于AT89C51的超声波测距系统解剖
姓名：0七夜听雪0
学号：20101281XX
班级：10电工
基于AT89C51超声波测距系统解剖
一.基于AT89C51超声波测距系统原理分析
1.简介
基于AT89C51单片机的超声波测距系统。该系统采用脉冲回波方式充分利用单片机的硬件和软件资源，自动实现超声波的发射与接收控制。系统充分考虑了环境温度对超声波传播速度的影响，通过单片机中计数器所计超声波往返所经历的时间，通过公式换算就可以计算出超声波发射器与被测物之间的距离。超声波作为一种新型的、非常有用的工具在各方面都有很大的发展空间，其原理是发射器发出的超声波在空气中以速度 传播，在接触到被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为 t，由 s=vt/2 即可算出被测物体的距离。
二．基于AT89C51超声波测距系统框图
如图 1 所示。单片机发出 40kHz 的信号经放大后通过超声波发射器输出；超声波接收器将接收到的超声波信号经放大器放大，用锁相环电路进行检波处理后，启动单片机中断程序，测得时间为 t，再由软件进行判别、计算，得出距离数并送 LED 显示。
三．基于AT89C51超声波测距系统原理图
图2基于 AT89C51超声波测距系统原理图
四．基于AT89C51超声波测距系统硬件模块分析
硬件电路主要由单片机系统及显示电路、超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分组成。采用 AT89C51 来实现对 CX20106A 红外接收芯片和 TCT40-10 系列超声波转换模块的控制。单片机通过 P1.0 引脚经反相器来控制超声波的发送，然后单片机不停的检测
INT0 引脚，当 INT0 引脚的电平由高电平变为低电平时就认为超声波已经返回。计数器所计的数据就是超声波所经历的时间，通过换算就可以得到传感器与障碍物之间的距离。
4.1 单片机系统及显示电路
4.1.1 51系列单片机功能特点
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000AT89C51单片机的主要工作特性： ·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次； ·内含28字节的RAM； ·具有32根可编程I/O线； ·具有2个16位可编程定时器； ·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构； ·具有1个全双工的可编程串行通信接口； ·具有一个数据指针DPTR; ·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式； ·具有可编程的3级程序锁定定位； AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz. AT89C51各部分的组成及功能：
1. 中央处理器 1.单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。 振荡器和时钟电路 数据存储器 128字节 程序存储器 14KB
CPU 两个16位定时器 计数器
中断 控制 总线扩展控制器 并行可编程 I/O口 可编程 串行口 内部总线
外部中断 扩展控制 P0 P1 P2 P3 RXD TXD
B寄存AC
暂存器2 暂存器1
PSW ALU 片内ROM 地址寄存器
PC增量器
程序计数器
指令寄存器 指令译码器 定时及 控制 PSEN ALE EA RST 0
000 （1） 运算器 运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。 ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。 暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。 累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。 （2） 控制器 控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H. (3)存储器 单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。 （4）外围接口电路 AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 AT89C51的工作原理： 1. 引脚排列及功能 AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。 （1）I/O口线 ·P0口 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；程序校验时，可输出指令字节。P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉电阻。作为普通输入时，应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。 ·P1口 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 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 当使用外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。在编程和校验时，P2口接收高字节地址和某些控制信号。 ·P3 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。 （2）控制信号线
AT89C51/52/55单片机编程器(烧写器)制作
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AT89C51/52/55单片机编程器(烧写器)制作
AT89C51是一款应用最为广泛的8051单片机，更重要的是他具有反复烧写（FLASH）的特性。一般情况下可重复烧写1000次,这样为初学者试验提供了一个廉价的平台。为了满足广大单片机爱好者动手的需要，本人利用半个月的时间，参考国外资料，实际设计制作成功一款简单的AT89C51/52/55单片机编程器。由于单片机编程时序不同，这一款编程器仅仅支持ATMEL公司的AT89C51, AT89C52, AT89C55芯片,不支持华邦或飞利浦兼容芯片。下面是单片机编程器电路图.
注:元器件清单见附录
工作原理简述:
Q2, Q4以及周围的几个元件构成了电平转换电路,这样节省了1片max 232芯片，在要求不高的场合，这个电路在单片机通信中可以取代MAX232。Q1, R2,R4,DW2，4个元件为编程器提供烧写用12V电压，其中，R4, R2构成了分压电路；平时，*芯片89C51第13脚（P3.3）输出高电平，Q1导通，R2(1K)将DW2(12V)拉低， 此时DW2电压由R4,R2 分压， 大约3-5V
之间；当写程序时，*芯片第13脚（P3.3）输出低电平，Q1截止，DW2(12V)直接送到被烧芯片的31脚，从而提供烧写电压。ATMEL官方网站提供的编程器器烧写电压是用LM317调整得到的，并且用到了两个高精度电阻，电路复杂且成本高，该电路经过本人数百台的实验证明非常稳定可靠.
电源变压器要求为15V的电源，例如常见的3-12V直流可调电源， 注意其空载电压不要低于13V , 滤波应好一些，否则可能出现编程不可靠的情况。
