基于单片机的智能玩具车设计(4)

单片机无单字节转移指令，也可以选择多字节转移指令，丹药清楚转移指令字节数越少越好。在使用多字节转移指令时为了提高自陷效果，在程序存储器空白区尽量多写空操作指令NOP，越多越好，尽量少写多字节转移指令，且越少越好，但必须有多字节转移指令。

在设置陷阱前，若由于干扰使PC的地址值跑到程序存储区域外，此时程序就再也无法正常运行了。在设置了陷阱后，有空白程序区存放了大量的空操作指令和少量的转移指令，由于干扰使PC值脱离了程序存储区而进入空白程序存储区，遇到空操作指令（单字节），它会顺着NOP执行，当运行到转移指令时，系统又回到了正常程序区域，使系统恢复正常。当然，该办法不但适用于单片机系统，也适用于一切计算机系统。

陷阱可以安排在四个位置，分别为： (1)没被用到的中断向量区。 (2)没被用到的ROM空间 (3)表格里 (4)程序里

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第四章 电路设计

4.1 主控电路设计

4.1.1 STC89C51单片机硬件结构

STC89C51是ATMEL 公司生产的系列单片机的一个型号，是一种8位的低电压、高性能的CMOS单片机，片内有只读程序存储器（PEROM）和随机存取数据存储器（RAM），PEROM为8Kbytes且可反复擦写，RAM为256bytes。该芯片是由ATMEL公司生产，生产时用了高密度技术和非易失性存储技术。其指令系统与标准的MCS-51兼容，引脚与8052兼容。芯片内部有通用的8位中央处理器（CPU）和存储单元（FLASH）。许多较为复杂控制应用场合都选用功能

强大的 STC89C51单片机[7]。

如图 4-1 所示，STC89C51外围有引脚40个，外部双向的输入/输出（即 I/O）端口32个，同时芯片内部有外中断口2个，有16位的可编程的定时计数器3个,有全双工的串行通信口2个，有读写口线2个。STC89C51的编程仅仅能按照

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常规的方法进行,不可以实现在线编程，其 S 系列的可以实现在线编程。另外，它的开发成本极低，主要是因为它把通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，尤其是将通用的微处理器与可反复擦写的 Flash 存储器融为了一体。它有如下特点：

1.与MCS51指令系统完全兼容；

2.2.8k的Flash ROM，超过1000次反复擦写； 3.多个双向I/O口，32个； 4.256x8bit的内部 RAM；

5.定时/计数器中断，3个16位且可编程； 6. 0-24MHz可调时钟频率；

7.串行中断：2个，串行通道为可编程UART； 8.外部中断源：2 个，中断源共有 8 个； 9.读写中断口线：2个，多级（3）加密位；

10.空闲时低功耗、掉电模式，睡眠功能软件设置和唤醒功能软件设置； 11.封装形式较多，例如 TQFP、PDIP、PQFP 和 PLCC 等，适应能力强，可满足不同产品的需求。 4.1.2 最小应用系统设计

用STC89C51单片机构成的最小应用系统比较简单，并且可靠。因为STC89C51单片机的片内拥有ROM/EPROM。在STC89C51的外围接上时钟电路及复位电路便可构成单片机最小应用系统，如图 4-2 所示，即为STC89C51构成的单片机最小系统。但是，单片机最小应用系统仅仅用于某些小型的控制单元，这主要是因为受到集成度的限制。

STC89C51单片机构成的最小应用系统的应用特点可归纳如下： 1.I/O 口线多，并且供用户使用的也多； 2.内部的存储器容量小；

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3.开发应用系统会遇到许多特殊情况。

时钟电路被誉为单片机的心脏，单片机的工作节奏完全由它控制。不同的指令功能是通过其CPU的复杂的时序电路完成的。对于STC89C51来说，时钟信号有两种产生的方式，即内部方式和外部方式。后一种方式是从外部引入时钟信号，由外部电路产生，而前一种方式产生时钟信号是依靠芯片内部的振荡电路。

STC89C51单片机有两种类型，即HMOS型和CHMOS型，二者的时钟电路是不同的。内部的时钟电路，利用STC89C51内部具有的高增益的一个反向放大器，把一个石英晶体或陶瓷晶体和两个无极性电容组成自激振荡器，分别接在19脚（XTAL1）和18脚（XTAL2）之间。因此，振荡器产生的脉冲就可以直接送入

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内部的时钟电路。无论是石英晶体的晶振体，还是陶瓷结构的晶振体，振荡频率都可任意选择，一般而言，频率范围为2.2～12MHz。对于构成石英晶体振荡器的两个电容容量在20pF左右，而对于陶瓷晶体构成振荡器的两个电容容量也在 20pF左右。内部时钟电路如图 4-3 所示，STC89C51的内部工作时钟也可以由外部振荡器提供，这时，对 HMOS型芯片，XTAL1应接地，XTAL2引入外部振荡器的信号，XTAL2引脚为内部时钟发生器的输出端，XTAL1引脚为内部反相放大器的输人端。对于CHMOS芯片，采用外部时钟源时接线方式与HMOS 型有所不同，其外部信号接至引脚XTALI，XTAL2引脚不用。这主要是因为 CHMOS内部时钟发生器的信号取自反相放大器的输入端(即与非门的一个输入端)。CHMOS 对外部振荡器的信号没有特殊的要求，一般为0.5~12 MHz的方波，方波的波形的上升沿、下降沿时间尽可能的短，即波形应尽量接近于理想化。 本设计时钟电路使用的是一个12.0592MHz的晶振，所以单片机的一个机器周期是2.085μs，由此可算出单片机执行程序延时子程序时间隔的时间。 （2）复位电路

复位电路有两种方式，即上电自动复位和按键手动复位。图4-3所示的复位电路属于按键手动复位。复位电路中的电阻、电容数值是为了保证在RST端能够保持两个机器周期以上的高电平以完成复位而设定的。按键手动复位实质包含了上电自动复位和按键手动复位两个方面。当手动开关没有闭合时，构成上电自动复位。此时外接的电容和电阻与电源构成通路，电容被充电后实现了上电自动复位功能。但要注意的是电容上的电压上升时间要短，小于1ms达到Vcc,只有这样才可以完成自动上电复位功能。按键手动复位也有两种方式，即电平方式和脉冲方式。其中，电平复位方式是通过使RSP端经电阻与Vcc电源接通而实现的，如图4-4所示。

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