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排缪
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1 創新科技大比拼合辦機構明愛沙田馬登金中學香港電子科技教育學會工作坊 1 導師 : 梁樹銓微電腦 89C2051 入門工作坊第 1 頁 14 雨田一

2 目錄第一章認識微電腦 1.1 目的 1.2 簡介微電腦 1.3 微電腦結構 1.4 微電腦之接腳及功能第二章學習使用微電腦 89C AT89C2051 微電腦系統發展 2-2 AT89C2051 發展過程 2-3 BASCOM-8051 的使用 (i) 安裝軟件 (ii) 安裝硬體 2-4 編寫程式 (i) BASCOM-8051 介面簡介 (ii) 輸出控制 (iii) 輸入控制微電腦 89C2051 入門工作坊第 2 頁 14 雨田一

第一章認識微電腦 1-1 目的透過這個學習, 了解微電腦的基本結構及簡單控制 1-2 微電腦簡介單晶片微電腦簡介單晶片微電腦 ( Single Chip Microcomputer ) 主要用於控制方面, 所以亦被稱為微控制器 ( Microcontroller ) 單晶片微電腦就是將微電腦的結構安置於同一個晶片而成的電腦, 換句話說, 單晶片微電腦就是把微電腦的結構製造在同一個 IC

3 第一章認識微電腦 1-1 目的透過這個學習, 了解微電腦的基本結構及簡單控制 1-2 微電腦簡介單晶片微電腦簡介單晶片微電腦 ( Single Chip Microcomputer ) 主要用於控制方面, 所以亦被稱為微控制器 ( Microcontroller ) 單晶片微電腦就是將微電腦的結構安置於同一個晶片而成的電腦, 換句話說, 單晶片微電腦就是把微電腦的結構製造在同一個 IC 內而形成的微電腦. 功能較強的單晶片微電腦, 內部除了 CPU, 記憶體, I/O 等基本結構外, 更將計時器, 計數器, 串列傳輸介面,A/D 轉換器,D/A 轉換器... 等都製作在內部, 真可謂麻雀雖少, 五臟俱全, 已足可滿足大部份應用上的需求微電腦不但適用於工業自動控制方面的應用, 同時也廣泛應用在產品內, 例如 :- 電視機, 洗衣機, 傳呼機, 手提電話, 遙控器, 電腦鍵盤, 電子遊戲機... 等採用單晶片微電腦的好處 :- 1. 體積少它的結構濃縮於單一晶片內, 因此可生產輕薄短小的產品下圖 1.1 是學生的心型閃燈作品, 圖中顯示微電腦的實物比例它已經包含一般電腦的功能 ;; 它可以重複燒錄 1000 次之多 2. 接線簡單需外接零件少, 所以線路簡單, 可靠性高, 不論裝配或檢修容易 3. 設計容易設計及發展時間短及易微電腦於更改設計. 實物比例 4. 價格低廉單晶片微電腦的價格不斷下調, 比傳統邏輯電圖 1.1 學生心型閃燈路較便宜現時供學習用的 89C2051 約 HK$10.00, 若大量採購, 則價格會更低 5. 簡單易學由於外接零件少, 初學者只需用極少的時間學習硬件電路的設計, 把大部份的時間放在軟件 ( 設計程式 ) 編寫的學習方面, 而給學生的自由及創作度很大發展 89C2051 微電腦主要價錢平, 學生能負擔得起, 可以拿回家學習及使用, 同時家長也了解學生的學習情況本校老師近年專心發展平價燒錄器, 方便學生在家中也可以進行編寫程式及燒錄微電腦 89C2051 入門工作坊第 3 頁 14 雨田一

4 1-3 微電腦的結構一般微型電腦結構之方塊圖 1.2, 而單晶片微電腦就是把微電腦的結構製造在同一個 IC 內. 輸入 / 輸出 INPUT/OUTPUT 中央處理器 CPU 記憶 MEMORY 圖 1.2 微電腦的結構計數器輸入 T1 T0 XTAL1 XTAL2 P3.5 P3.4 振盪及時脈 OSC 0-24MHz 內部程式記憶體 FLASH MEMORY 2K x 8BIT 內部資料記憶體 RAM 128 x 8BIT 兩個計時 / 計數器 TIMER/COUNTER 16 BIT x 2 中央處理器 CPU INTERNAL BUS 內部匯流排插斷控制 INTERRUPT CONTROL 計時器可程式 I/O P3.6 串列埠 PROGRAMABLE I/O + _ 串列埠 SERIAL I/O P1 P3 INT1 INT0 P1.1 P1.0 TXD RXD P3.3 P3.2 P1.7-P1.0 P3.7, P P3.1 P3.0 AT89C2051 之內部結構方塊圖微電腦 89C2051 入門工作坊第 4 頁 14 雨田一

5 1-4 微電腦之接腳及功能 RST 1 20 Vcc (RXD) P P1.7 (TXD) P P1.6 XTAL P1.5 XTAL P1.4 (INT0) P P1.3 (INT1) P P1.2 (T0) P P1.1 (AIN1) (T1) P P1.0 (AIN0) GND P3.7 AT89C2051 腳位接腳符號方向方向 12~19 P1.0~P1.7 I/O 埠 1: 是一個 8 位元雙向 I/O 埠且具有內部提升. 埠 1 之 (PORT 1) 輸出緩衝能夠吸收或供應 4 個 LS TTL 負載. 埠 1 接腳被寫入 1 後, 由內部提升成為拉高電位狀態, 此時可做為輸入腳. 做輸入時, 埠 1 若被外部拉 ( Pull low ) 將因內部提升而提供電流 (IIL) 埠腳交替功能 P1.0 AIN0 電壓輸入比較 P1.1 AIN1 電壓輸入比較 2~3 P3.0~P3.1 I/O 埠 3: 是一個 8 位元雙向 I/O 埠且具有內部提升. 埠 3 6~9 P3.2~P3.5 之輸出緩衝能夠吸收或供應 4 個 LS TTL 負載. 埠 3 接 11 P3.7 (PORT 3) 腳被寫入 1 後, 由內部提升成為拉高電位狀態, 此時可做為輸入腳. 做輸入時, 埠 3 若被外部拉 ( Pull low ) 將因內部提升而提供電流 (IIL). 埠 3 亦做為特殊功能接腳, 列表如下 :- 埠腳交替功能 P3.0 RXD ( 串列輸入埠 ) P3.1 TXD ( 串列輸出埠 ) P3.2 INT0 ( 外部中斷 0) P3.3 INT1 ( 外部中斷 1) P3.4 T0 ( 計時器 0 外部輸入 ) P3.5 T1 ( 計時器 1 外部輸入 ) 5 XTAL1 I 振盪輸入腳 : 輸入信號接到晶片內部的反相振盪子放大器及內部時脈產生器電路微電腦 89C2051 入門工作坊第 5 頁 14 雨田一

6 腳位接腳符號方向功能說明 4 XTAL2 0 振盪輸出腳 : 此腳由晶片內部反相振盪子放大器 (Oscillator s amplifier) 接出 1 RST I 重置 (RESET): 一個 high 電位輸入此腳將重置晶片, 其信號須在振盪器起動後持續兩個機械週期 20 Vcc 電源正端 :2.7-6V 10 GND 電源地端微電腦 89C2051 入門工作坊第 6 頁 14 雨田一

第二章學習使用微電腦 89C2051 2-1 AT89C2051 微電腦系統發展發展晶片 89C2051 系統之發展基本工具有 (A) 硬件 :-

2) (B) 軟件 :- (1) 89C2051 組譯器及燒錄程式軟件 (BASCOM-8051 DEMO) 下載軟件試用版網址 http://www.

7 第二章學習使用微電腦 89C AT89C2051 微電腦系統發展發展晶片 89C2051 系統之發展基本工具有 (A) 硬件 :- (1) PC 電腦一部 (XT/AT) (2) 89C2051 燒錄器. ( 圖 2.1) (3) 微電腦控制板 ( 圖 2.2) (B) 軟件 :- (1) 89C2051 組譯器及燒錄程式軟件 (BASCOM-8051 DEMO) 下載軟件試用版網址圖 C2051 燒錄器圖 2.2 微電腦控制板微電腦 89C2051 入門工作坊第 7 頁 14 雨田一

8 2-2 AT89C2051 發展過程編輯原始 Basic 檔 TEST.BAS 進行組譯 (Compile) 微電腦程式修改軟件 Y 組譯有錯? N 修改硬件用燒錄器將程式寫入晶片內, 然後插入學習套件內進行測試. N Y N 硬件出錯? 測試 OK? Y 完成發展程序有很多種方法, 以上的方法需要工具最少, 而較易了解及體驗晶片的內部運作, 對初學者非常重要至於組譯器有幾間公司出品, 而以下示範用 BASCOM-8051 是 MCS Electronic 公司所開發出的 8051 BASIC 語言組譯器微電腦 89C2051 入門工作坊第 8 頁 14 雨田一

Option Programmer 燒錄類型是 BlowlT programmer

9 2-3 BASCOM-8051 的使用 (i) 軟件安裝先由 MCS Electronic 公司網址下載 BASCOM-8051 試用版軟件, 然後進行解壓縮及安裝安裝後, 需要進行選項及調整如圖 2.3 從目錄 Option Programmer 選取燒錄種類列印埠地址及埠延時 Option Programmer 燒錄類型是 BlowlT programmer 埠地址要視符每部電腦埠延時要視符每部電腦的速度圖 2.3 安裝後的選項設定 (ii) 安裝硬體 (a) 燒錄器的安裝如圖 2.4 所示連接電腦列印埠電源 12V 圖 2.4 燒錄器的安裝微電腦 89C2051 入門工作坊第 9 頁 14 雨田一

5 微電腦控制板 2-4 編寫 BASIC 語言程式 (i) BASCOM-8051 介面簡介啟動 BASCOM-8051 程式如圖 2.

10 (b) 微電腦控制板如圖 25 所示輸入埠 P1 電源 5V 指示燈電源開關掣電源 6V~9V 微電腦 89C2051 備用輸出 P3.4 及 P3.5 鎖定電腦手柄兩個馬達輸出 P3.0~P3.3 輸出蜂鳴器 P3.7 馬達轉動方向指示燈圖 2.5 微電腦控制板 2-4 編寫 BASIC 語言程式 (i) BASCOM-8051 介面簡介啟動 BASCOM-8051 程式如圖 2.6 組譯 Compile 燒錄 Send to chip 程式 Programmer 程式備注圖 2.6 BASCOM-8051 發展介面微電腦 89C2051 入門工作坊第 10 頁 14 雨田一

11 (ii) 輸出控制練習 1 以下程式是控制蜂鳴器不斷相隔 1 秒響 1 次開始 Do P3=&B Waitms 1000 P3=&B Waitms 1000 Buzzar ON Buzzar OFF 蜂鳴器響延時 1 秒蜂鳴器關延時 1 秒 Loop 注意 : 程式中 &B 是代表二進數值圖 2.7 流程圖燒錄程序 1, 編輯程式完畢, 進行組譯 (Compile) 成電腦的機械碼如圖 2.8 所示, 如有錯誤如圖 2.9 所示, 就要更正組譯按 Compile 檔案名稱圖 2.8 組譯程式微電腦 89C2051 入門工作坊第 11 頁 14 雨田一

12 顯示組譯處圖 2.9 指示組譯錯處 2, 組譯完畢而沒有錯誤, 可以進行將電腦機械碼 (machine code) 燒錄 (Send to chip) 入微電腦內如圖 2.10 所示燒錄按 (Send to chip) 1 2 注意微電腦是否正確電腦機械碼燒錄步驟 Send to Chip Buffer Program Chip 圖 2.10 燒錄程序微電腦 89C2051 入門工作坊第 12 頁 14 雨田一

13 練習 2 試將練習 1 程式中 P3=&B ( P3.7=0 ), 在下面寫出你的修改後之程式挑戰題 1 蜂鳴器發出求救訊號 (3 長 2 短 `) 請在下面寫出程式及流程圖挑戰題 2 以下是控制兩馬達的真值表, 請在下面寫出程式及流程圖, 使馬達向前行 1 秒, 然後向後行 1 秒 B 馬達 A 馬達 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 停前 ( 紅 ) 後 ( 綠 ) 後 ( 綠 ) 圖 2.11 馬達方向指示燈微電腦 89C2051 入門工作坊第 13 頁 14 雨田一

13 紅外線反射接收器練習 3 當接收訊號紅外線就會亮, 以下是當程式接收訊號就會響蜂鳴器 Do P3.7 = P1.

14 (iii) 輸入控制圖 2.12 是輸入接口 P1 分別由 P1.7 至 P1.0, 注意紅色線是正電在上方, 圖 2.13 紅外線反射接收器. LED 指示燈紅外線反射接收器輸入接口 P1 P1.7..P1.0 圖 2.12 輸入接口 P1 圖 2.13 紅外線反射接收器練習 3 當接收訊號紅外線就會亮, 以下是當程式接收訊號就會響蜂鳴器 Do P3.7 = P1.0 Buzzar ON/OFF Waitms 100 Loop 挑戰題 3 試將接收與馬達結合而成跟蹤白色路車在下面列出結果程式微電腦 89C2051 入門工作坊第 14 頁 14 雨田一

1 Project New Project 1 2 Windows 1 3 N C test Windows uv2 KEIL uvision2 1 2 New Project Ateml AT89C AT89C51 3 KEIL Demo C C File

51 C 51 51 C C C C C C * 2003-3-30 [email protected] C C C C KEIL uvision2 MCS51 PLM C VC++ 51 KEIL51 KEIL51 KEIL51 KEIL 2K DEMO C KEIL KEIL51 P 1 1 1 1-1 - 1 Project New Project 1 2 Windows 1 3 N C test