51单片机超声波测距仪设计+电路图+原理图(6)
3.1.1 功能模块
AT89C51采用40引脚双列直插封装(DIP)形式，内部由CPU，4kB的ROM，256B的RAM，2个16B的定时／计数器TO和T1，4个8B的I/O端。特别是该系列单片机片内的Flash可编程、可擦除只读存储器，使其在实际中有着十分广泛的用途，在便携式、省电及特殊信息保存的仪器和系统中更为有用。
图10 单片机的内部功能模块
3.1.2 管脚说明
AT89C52单片机引脚图如图11所示。
图11 AT89C51单片机引脚图
(1)VCC:电源
(2)GND:地
(3)P0口：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL负载。对P0端口写入“1”时，可作为高阻抗输入。
(4)P1口：P1 口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口，P1口的每一位能驱动（吸收或输出电流）4个TTL 逻辑电平。对P1端口写入“1”时，P1口引脚由内部上拉电阻拉高，此时可以将其作为输出口使用。作为输入使用的时候，由于内部电阻的原因，被外部拉低的引脚将输出电流（IIL）。
(5)P2口：P2口是带内部上拉电阻的8位双向 I/O 端口，P2 口的每一位能驱动（吸收或输出电流）4个TTL 逻辑电平。对 P2 端口写入“1”时，P2口引脚由内部上拉电阻拉高，此时可以将其作为输入口用。当作为输入使用的时候，由于内部电阻的原因，被外部拉低的引脚将输出电流（IIL） 。
(6)P3 口：P3 口是带内部上拉电阻的8位双向 I/O 端口，p2口的每一位能驱动（吸收或输出电流）4个TTL 逻辑电平。对 P3 端口写入“1”时，P3口引脚由内部上拉电阻拉高，此时可以将其作为输入口使用。作为输入使用时，由于内部电阻的原因，被外部拉低的引脚将输出电流（IIL）。
(7)RST: 复位信号输入端。晶振工作时，当该引脚保持2个机器周期的高电平，则使单片机完成复位操作。
(8)ALE/PROG：地址锁存允许信号端。当CPU访问访问片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。当使用第二个功能PROG时，此引脚用于向片内带有EPROM的51单片机提供编程脉冲输入。
(9)PSEN:该引脚为程序存储允许输出信号端。 当 AT89C51从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
(10)EA/VPP:访问外部程序存储地址允许输入端和固化编程电压输入端。为了使CPU只访问片内程序存储器，执行内部程序指令，EA应该接VCC。为使CPU只访问外部程序存储器读取并执行指令，EA必须接GND。 在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。
(11)XTAL1:接外部晶体的一端。在片内它是振荡器反向放大器的输入端，采用外部时钟电路时，是外部时钟脉冲的输入端。
(12)XTAL2:接外部晶体的另一端，片内是振荡器反向放大器的输出端，采用外部时钟时则接地[9]。
3.2 单片机的工作原理
单片机是通过执行程序来工作的，机器执行不同程序就能完成不同的运算任务。因此，单片机执行程序的过程实际上也体现了单片机的基本工作原理。为此，先从指令程序谈起。
3.2.1 单片机的指令系统和程序编制
前面已经介绍，指令是一种可以供机器执行的控制代码，故它又称为指令码(Instruction Code)。指令码由操作码(Operation Code)和地址码(Address Code)构成：操作码用于指示机器执行何种操作；地址码用于指示参加操作的数在哪里。其格式为：
操作码 地址码
指令码的二进制形式既不便于记忆，又不便于书写，故人们通常采用助记符形式来表示
3.2.2 单片机执行程序的过程
程序的执行过程是单片机的基本工作方式，其执行一般是顺序执行的，因此执行的程序中的指令，是一条条顺序的存放与内部ROM、外部ROM或者同时存放在内、外ROM中，单片机要能连续的执行存放在程序存储器中的程序，必然有能够追踪指令所在地址的部件，这一部件就是包含在CPU中程序计数器PC，由于复位后PC=0000H，所以程序总是从0000H开始执行，这时，每读取一条要执行的程序，PC在中的内容就会自动加1，增加量由这条指令的长度决定，以便保证指令顺序执行，将执行顺序指向下一条指令的起始地址[10]。