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·1个片内振荡器及时钟电路。 ·4KB ROM程序存储器。 ·128B RAM数据存储器。

·可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器的控制电路。 ·32条可编程的I/O线（4个8位并行I/O接口）。 ·2个16位的定时/计数器。 ·1个可编程全双工串行接口。

·5个中断源、2个优先级嵌套中断结构。

51系列单片机内部结构图如图3.3所示，各个功能部件由内部总线连接在一起。程序存储器部分用ROM代替即为8051/8052；用EPROM代替即为8751/8752；若去掉ROM即为8031/8032；用FLASH EPROM代替即为89C51/89S52。

基准频率源脉冲技术输入

振荡器及定时电路4KB/8KB程序存储器128B/256B数据存储器2/3个16位定时器/计数器CPU64KB总线扩展控制可编程I/O接口可编程串行接口外部中断控制并行I/O接口串行输入串行输出

图3.4 MCS-51单片机内部结构框图

（2）引脚功能

有总线扩展的51单片机有44个引脚的方形封装形式和40个引脚的双列直插式封装形式，本文用40个引脚的双列直插式封装形式， 40个引脚封装的引脚图如图3.4，各引脚的功能说明如下。

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GND 2

XTAL1, XTAL2 2 RESET 1 EA/Vp 1 ALE/PROG 1 PSEN 1 P0.0—P0.7 8 P1.0—P1.7 8 P2.0—P2.7 8 P3.0—P3.7 8

图3.5 AT89C52单片机引脚图

·GND：接地端。 ·VCC：电源端，接+5V。

·XTAL1：接外部晶体的一个引脚。CHMOS单片机采用外部时钟信号时，外部时钟信号由此引脚接入。

·XTAL2：接外部晶体的一个引脚。HMOS单片机采用外部时钟信号时，外部时钟信号由此引脚接入。

·RST：①复位信号输入。②VCC掉电后，此引脚可接备用电源，低功耗条件下保持内部RAM中的数据。

·ALE/RPOG：①地址锁存允许。当单片机访问外部存储器时，该引脚的输出信号ALE用于锁存P0端口的低8位地址。ALE输出的频率为时钟振荡频率的1/6。②对8751单片机片内EPROM编程时，编程脉冲由该引脚接入。

·PSEN：程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信号。取指令操作期间，PSEN的频率为振荡频率的1/6；但若此期间有访问外部数据存储器的操作时，则有一个机器周期中的PSEN信号将不出现。

·EA/VPP： ①EA=0，单片机只访问外部程序存储器。对8031单片机此引脚必须接地。EA=1，单片机访问内部程序存储器。对于内部有程序存储器的8XX51

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单片机，此引脚应接高电平，但若地址值超过4KB范围，单片机将自动访问外部程序存储器。②在8751单片机内EPROM编程期间，此引脚接入21V编程电源VPP。

·P0.0～P0.7: P0数据/低八位地址复用总线端口。具有双重功能：①可以作为输入/输出口，外接输入/输出设备。②在有外接存储器和I/O接口时常作为低8位地址/数据总线，即低8位地址与数据线分时使用P0口。此低8位地址由ALE信号的下跳沿使它锁存到外部地址锁存器中，尔后，P0口出现数据信息。

·P1.0～P1.7：P1静态通用端口。具有单一接口功能，P1口每一位都能作为可编程的输入或输出口线。

·P2.0～P2.7：P2高八位地址总线动态端口。具有双重功能：①作为输入/输出口使用，外接输入/输出设备。②在有外接存储器和I/O接口时，作为系统的地址总线，输出高8位地址，与P0口低8位地址一起组成16位地址总线。对于内部无程序存储器的单片机来说，P2口只作为地址总线使用，而不作为I/O接口。

·P3.0～P3.7：P3双功能静态端口，①可以作为输入/输出口，外接输入/输出设备。②作为第二功能使用时，每一位功能定义如表3.6所示

单片机端口 P0.0-P0.7,P2.0-P2.2 P2.5-P2.7 P2.3-P2.4 P1.0-P1.2，P1.3-P1.5 P1.6-P1.7，P3.0 P3.2 P3.3 P3.7 外围电路 屏幕显示模块 电机驱动模块 光感模块 3×3矩阵按键模块 定位开关模块 红外线 温度模块 蜂鸣器 表3.6 P3口第二功能说明

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(3)单片机本身的微小电路

图3.7 单片机的微小系统连线图

上图为单片机的小系统，包含片内振荡电路和复位电路。

片内振荡电路：通常外接一个晶振，两个电容， 电容值取值范围15~45pf,取值范围晶振值0~24MHZ。时钟电路为单片机产生时序脉冲，单片机所有运动与控制过程都是在统一的时序脉冲驱动下进行的，时钟电路好比人的心脏，如果人的心脏停止工作，则人就没有生命了，同样，如果单片机的时钟电路停止工作，那么单片机也就停止运行了。

复位电路：当振荡器运行时，在此引脚上出现2个机器周期以上的高电平使单片机复位，一般在此引脚与VSS之间接一个下拉电阻，与VCC引脚之间接一个电容，单片机复位后，从程序存储器的0000H单元执行程序，并初始化一些专用寄存器为复位状态值。本文中单片机复位电路的连接如上图。 3.3 执行单元模块设计

3.3.1 驱动电机部分&&行程开关

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（1）L293D芯片介绍

L293D为意大利SGS半导体公司生产的双全桥步进电机专用驱动芯片( Dual Full-Bridge Driver ),内部包含4信道逻辑驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个H-Bridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准 TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号，L293D 之接脚如图3.8所示， OUTl、OUT2 和OUT3、OUT4 之间接步进电机；input1~input4 输入控制电位来控制电机的正反转；Enable 则控制电机停转。本文主要采用L293D驱动芯片，通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作。

图3.8 L293D内部逻辑图

输入引脚与输出引脚的逻辑关系表如表3.9（ENB引脚与ENA引脚同）：

L293D功能引脚模块 ＥNＡ 0 1 1 1 1 IN1 × 1 0 1 0 表3.9 L293D功能引脚模块

IN2 × 0 1 1 0 运转状态 停止 正转 反转 刹停 停止 第 17 页 共 26 页