Фирмы atmel. Описание и программирование

Учебное пособие

Печатается без издательского редактирования

Обложка авторов

Оригинал-макет В.Ю. Третьякова

Лицензия ИД № 05679 от 24.08.01

Подписано в печать 4.03.2005. Формат 60х84¹/₁₆

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 5,12.

Тираж 100 экз. Заказ 47

Издательство СПбГУ. 199034, С.-Петербург, Университетская наб., 7/9.

Тел. (812) 328-96-17; факс (812) 328-44-22

E-mail: [email protected]

www.unipress.ru

По вопросам реализации обращаться по адресу:

С.-Петербург, 6-я линия В.О., 11/21, к.21

Телефоны: 328-77-63, 325-31-76

E-mail: [email protected]

Типография Издательства СПбГУ.

199061, С.-Петербург, Средний пр., 41.

Бийский технологический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный технический университет

им. И.И. Ползунова»

Е.В. Сыпин, Е.С. Повернов, А.Н. Павлов

МИКРОКОНТРОЛЛЕР АТ89С51 СЕМЕЙСТВА АТ89

ФИРМЫ ATMEL. ОПИСАНИЕ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

2-е издание, переработанное и дополненное

Допущено научно-методическим советом БТИ АлтГТУ для внутривузовского использования в качестве учебного пособия
по курсам «Техника двоичной переработки информации», «Микропроцессорная техника и ЭВМ», «Основы проектирования приборов и систем», «Проектирование и моделирование радиоэлектронных устройств», «Цифровые измерительные устройства», «Аппаратные интерфейсы информационных систем», «Компьютерные технологии в приборостроении» для студентов специальностей 200106 «Информационно-измерительная техника
и технологии» и 230201 «Информационные системы и технологии»

Бийск

Издательство Алтайского государственного технического
университета им. И.И. Ползунова

УДК 681.326 (031)

С95

Рецензенты: к.т.н., доцент, директор по производству ООО ЦУТ

С.Н. Цыганок;

к.т.н., доцент кафедры ИУС БТИ АлтГТУ

Г.С. Ломакин

Работа подготовлена на кафедре МСИА

С95

Сыпин, Е.В.

Микроконтроллер AT89C51 семейства AT89 фирмы ATMEL. Описание и программирование: учебное пособие / Е.В. Сыпин, Е.С. Повернов, А.Н. Павлов; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – 2-е изд., перераб. и доп. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. – 123 с.

В учебном пособии подробно рассмотрен микроконтроллер АТ89С51 семейства АТ89 фирмы ATMEL. Приведена информация по популярному пакету программирования фирмы 2500 A.D. Основной упор сделан на описание типичных применений микроконтроллера с подробным описанием принципов подключения различных периферийных устройств к нему и примерами управляющих программ.

Приведенный материал будет полезен студентам специальностей 200106 «Информационно-измерительная техника и технологии» и 230201 «Информационные системы и технологии» при выполнении ими лабораторных работ, расчетных заданий, курсовых проектов и для углубленного изучения принципов построения и программирования микроконтроллерных устройств.

УДК 681.326 (031)

Рассмотрено и одобрено на заседании научно-методического совета Бийского технологического института.

Протокол № 2 от 26 ноября 2009 г.

© Сыпин Е.В., Повернов Е.С., Павлов А.Н., 2010
	© БТИ АлтГТУ, 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений. 5

Введение. 6

1 Структура микроконтроллера. 7

1.1 Процессор микроконтроллера. 9

1.2 Адресное пространство микроконтроллера. 11

1.2.1 Подключение EROM и ERAM к микроконтроллеру. 13

1.3 Периферийные устройства микроконтроллера. 16

1.3.1 Параллельные порты ввода-вывода. 16

1.3.2 Таймер-счетчик Т/С0. 17

1.3.3 Таймер-счетчик Т/С1. 19

1.3.4 Последовательный порт. 20

1.3.5 Контроллер прерываний. 24

2 Система команд микроконтроллера. 28

3 Общие сведения о языке Ассемблер для микроконтроллеров стандарта MCS-51 и о программном пакете фирмы 2500 A.D. 40

3.1 Синтаксис языка Ассемблер. 40

3.1.1 Определители основания системы счисления. 40

3.1.2 Примеры констант и применения директивы RADIX.. 41

3.1.3 Комментарии. 41

3.1.4 Программный счётчик. 41

3.1.5 Метки. 41

3.1.6 Директивы.. 41

3.1.7 Макроопределения. 43

3.2 Сообщения о некоторых ошибках ассемблирования. 43

3.3 Рекомендуемая процедура инициализации микроконтроллера. 44

4 Типичные применения микроконтроллеров. 48

4.1 Ввод информации с датчиков. 48

4.1.1 Опрос двоичного датчика. 48

4.1.1.1 Ожидание события. 48

4.1.1.2 Ожидание импульсного сигнала. 50

4.1.2 Устранение дребезга контактов. 53

4.1.3 Подсчет числа импульсов. 57

4.1.3.1 Подсчет числа импульсов за интервал времени между двумя событиями 57

4.1.3.2 Подсчет числа импульсов за заданный промежуток времени 59

4.1.4 Опрос группы двоичных датчиков. 65

4.1.5 Ввод информации с матричной клавиатуры.. 67

4.2 Вывод управляющих сигналов из микроконтроллера. 72

4.2.1 Формирование статических сигналов. 72

4.2.2 Формирование импульсных сигналов. 74

4.2.2.1 Генерация меандра. 74

4.2.2.2 Формирование сигнала с заданной скважностью.. 75

4.2.3 Вывод и отображение информации. 76

4.2.3.1 Динамический вывод информации на дисплей из семисегментных индикаторов 79

4.3 Реализация функций реального времени. 82

4.3.1 Программное формирование временной задержки. 82

4.3.2 Формирование временной задержки с использованием таймеров 84

4.3.3 Измерение временных интервалов. 86

4.4 Преобразование кодов. 88

4.4.1 Преобразование унитарного кода в двоичный позиционный 88

4.4.2 Преобразование двоичного позиционного кода в унитарный 89

4.4.3 Преобразование кодов из одной системы счисления в другую 90

4.4.4 Преобразование данных из параллельного кода в последовательный и обратно 93

4.4.5 Цифро-аналоговое преобразование. 96

4.4.6 Аналого-цифровое преобразование. 98

4.4.6.1 Метод последовательного приближения. 99

4.4.6.2 Метод двойного интегрирования. 101

4.5 Операции с памятью.. 103

4.5.1 Тестирование ОЗУ.. 105

4.5.2 Программа тестирования ПЗУ.. 107

4.6 Обмен данными по шине I²С.. 108

4.6.1 Общие положения и введение в логику работы шины I²С.. 108

4.6.2 Пример обмена данными по шине I²C.. 111

4.7 Приём данных по протоколу Centronics. 117

Литература. 122

Список сокращений

ALU – арифметико-логическое устройство

CPU – процессор

ERAM – внешнее оперативное запоминающее устройство

EROM – внешнее постоянное запоминающее устройство

I²С – шина соединения микросхем

IRAM – внутреннее оперативное запоминающее устройство

IROM – внутреннее постоянное запоминающее устройство

OSC – генератор тактового сигнала

SP – последовательный порт

SRAM – статическое оперативное запоминающее устройство

UART – универсальный асинхронный приемопередатчик

АЦП – аналого-цифровой преобразователь

ЗУ – запоминающее устройство

ИМ – исполнительный механизм

МК – микроконтроллер

МСИ – матричный светодиодный индикатор

МЦ – машинный цикл

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство

ССИ – семисегментный индикатор

УС – управляющее слово

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь

Введение

Однокристальные микроЭВМ (микроконтроллеры) AT89С51 семейства AT89 фирмы ATMEL, программно- и аппаратно-совместимые с микроконтроллерами семейства MCS-51 фирмы Intel (отечественный аналог 1816ВВ51 и 1830АА51), предназначены для использования в качестве встраиваемых управляющих микроЭВМ в приборах и системах различного назначения.

Основным преимуществом микроконтроллеров AT89C51 является использование в них в качестве внутреннего постоянного запоминающего устройства для хранения команд программы и констант (IROM) репрограммируемого постоянного запоминающего устройства с электрическим стиранием записи. При этом существенно упрощается процедура репрограммирования памяти, открывается возможность выполнять запись кодов в постоянную память после установки микроконтроллера в аппаратуру и снижать стоимость микроконтроллера по сравнению с микроконтроллерами со стиранием памяти путем облучения ультрафиолетовым излучением.

Ряд глав и параграфов настоящего издания переработан и дополнен по сравнению с одноименным учебным пособием, вышедшим в 2006 г. Добавлены контрольные вопросы для оценки усвоения материала.