带录音功能的电子琴研究与实施.doc

石家庄铁道大学四方学院毕业设计 带录音功能的电子琴研究与实施 Electronic Piano with Recording Research and Practice 20112011 届届 电气工程电气工程 系系 专专 业业 电子信息工程电子信息工程 学学 号号 2007606320076063 学生姓名学生姓名 杨晓栋杨晓栋 指导教师指导教师 完成日期完成日期 20112011 年年 5 5 月月 2525 日日 毕业设计成绩单毕业设计成绩单 学生姓名杨晓栋学号 20076063 班级方 0709-1专业电子信息工程 毕业设计题目带录音功能的电子琴研究与实施 指导教师姓名 指导教师职称 评 定 成 绩 指导教师 得分 评阅人得分 答辩小 组组长 得分 成绩： 院长(主任) 签字： 年 月 日 毕业设计任务书毕业设计任务书 题 目 带录音功能的电子琴研究与实施 学生姓名杨晓栋 学号 20076063 班级方 0709-1专业电子信息工程 承担指导任务单位电气工程系 导师 姓名 尚燕 导师 职称 讲师 一、主要内容 通过录音模块 ISD4003 芯片或者 BMP5008 类似功能芯片与单片机 stc89 系列实现 数字录音的功能 。建立自己的音色库，实现电子琴的演奏功能。 二、基本要求 1、单片机完成与语音模块。建立音色库，完成电子琴的设计； 2、驱动键盘，可选驱动力度键盘； 3、使用 Keil C 编程。实现相关逻辑控制 ； 4、电路原理图设计， protel 印刷电路图设计 ； 5、提出系统设计框图，提出相应的解决方案 ； 6、需单片机和芯片，开发电路板以相关传感器，价格200 元。 三、主要技术指标 1、完成主要功能； 2、电路原理图； 3、使用说明书撰写； 4、论文正文不少于 1.5 万字，查阅文献资料不少于 15 篇，其中外文文献 2 篇以上，翻 译与课题有关的外文资料不少于 3000 汉字。 四、应收集的资料及参考文献 C 语言开发； 关于 STC89 系列相关单片机开发文档； 相关传感和显示器件使用手册和接口电路。 五、进度计划 第 1 周第 2 周 开题报告和任务分配 第 3 周第 7 周 需求分析，概要设计 第 8 周第 12 周 详细设计，中期考核 第 13 周第 14 周 写论文 第 15 周第 16 周 上交论文，答辩 教研室主任签字时 间年 月 日 毕业设计开题报告毕业设计开题报告 题 目带录音功能的电子琴研究与实施 学生姓名杨晓栋学号20076063班级方 0709-1专业电子信息工程 一、研究背景 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器，在现代音乐中扮演 着重要的角色，成为无数热爱艺术孩童的必备品，是古典文化与现代文明的一个浓缩体。而 单片机因其强大的控制功能和灵活的编程特性，已经成为电子琴的主要核心部件。电子琴因 其体积小，易于携带，经济适用，是一般家庭能够承受的了的经济投入，且电子琴键盘操作 直观容易掌握，对于初学者来说很容易弹奏，因而成为人们生活中不可替代的一部分。带录 音功能的电子琴的硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高，具有一定的 实用价值，因此具有开发的价值。 二、预期达到的目标 经过对任务书的分析，本次毕业设计以 STC89C52 单片机为主控核心，与 16 个按键的 矩阵键盘，ISD4004 语音芯片等构成核心主控制模块，设计一个带录音功能的电子琴。通过 录音模块 ISD4004 芯片与单片机 STC89C52 之间的数据通信，实现数字录音功能，以及电子 琴的演奏功能。设计电子琴要求由键盘来输入某种乐器的音节，将输入的音节数据存储到存 储器当中，而后通过音频功放芯片去驱动喇叭发音，从而实现可存储式音乐演奏功能，并有 可控录音、放音、播放音乐的功能。用单片机来实现数字录音功能，将录入的音节和音乐建 立自己的音色库，实现按键弹奏，且能播放一段音乐。 按键输入要求：当按下录音键时，录入一个音节，按下暂停键停止当前录入，再按下录 音键，录入下一个音节，这样依次录入 7 个音节，当第 8 次按下时录入一段音乐，并将这 8 次录入存储到芯片当中。我们为这 8 次输入分别设置了 8 个按键，当按下某一个按键时，即 调出录入的相应的音节或音乐，并能从喇叭内清晰准确的发出声音，而且能延迟一段时间。 若是此时按下另一按键，当前音节发音停止，从喇叭内发出刚才按下的音节。当按下放歌按 键的时候，喇叭即可演奏单片机内录入的音乐。按下录音按钮后再播放音乐或某一音节，会 对当前播放的内容进行存储，并能放奏出来。按下暂停按钮，一切音乐立刻停止，这样便实 现了电子琴的弹奏功能以及录音放音功能。 数码管和 LED 灯显示要求：当按下某一音节按键时，显示对应的阿拉伯数字；当按下 播放音乐的按键是显示 8；按下录音按键是显示 0；按下暂停按键是显示 A；按下放音按键 是显示 9。当按下第一行任意按键时，最后一 LED 灯闪亮一下，松开后熄灭；当按下第二 行任意按键时，倒数第二个 LED 灯闪亮一下，松开后熄灭；当按下任意音节或音乐按键 （分别依次对应前八个 LED 灯） ，相应的 LED 灯状态取反，再次按下同一按键，状态再次 取反；当按下录音键时，前八个 LED 灯状态同时取反。 三、研究方案 1、通过 STC89C52 芯片实现对按键的读取并将所对应的音节或音乐送至喇叭，将所对 应的按键在数码管上显示，LED 灯做相应的变化； 2、语音芯片 ISD4004 完成语音模块，实现电子琴的弹奏，播放音乐以及录音放音功能； 3、采用矩阵式 4*4 键盘，可选驱动力度键盘； 4、采用 8 位共阴极的数码管和 10 个 LED 灯，以显示按键相应的值； 5、使用 Keil C 软件编程，用软件实现相关逻辑控制； 6、电路原理图设计，protel 印刷电路图设计，电气功能测试； 7、提出系统设计框图，提出相应的解决方案。 四、主要技术指标： 1、完成题目要求的主要功能； 2、软件方面完成程序流程图； 3、硬件方面完成电路原理图； 4、使用说明书撰写； 5、论文正文不少于 1 万字，查阅文献资料不少于 10 篇，其中外文文献 2 篇以上，翻译 与课题有关的外文资料不少于 3000 汉字。 五、进度计划： 第 1 周第 2 周 开题报告和任务的合理分配 第 3 周第 4 周 需求分析，整体框架的设计 第 5 周第 7 周 指导老师针对性指导 第 8 周第 12 周 详细设计，中期考核 第 13 周第 14 周 写论文 第 15 周第 16 周 上交论文，答辩 六、系统模块设计： 此次的毕业设计主要由 4 个大的模块构成，分别是主控模块、语音芯片模块、LED 灯 及数码管显示模块、键盘控制模块，其中主控模块是此次毕业设计的核心模块，主要是指 STC89C52 芯片，它控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其他模块，使其他模块能 够成为一个整体，实现功能的需要；语音模块主要指 ISD4004 芯片和 LM386 芯片，用 ISD4004 来实现录音功能，LM386 是实现功率放大；而 LED 灯及数码显示模块是整个系统 的辅助模块，用来显示音节以及表示录音开始及结束；按键控制模块则是用按键来控制实现 的是哪个功能，对应录音、放音、暂停。 指导教师签字时 间 年 月 日 摘 要 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器，它在现代 音乐扮演着重要的角色，已经融入到现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。 随着科技的日益发展，电子琴的录音放音功能已越来越受到人们的喜欢。 本设计介绍了基于单片机和语音芯片的带录音功能的电子琴的设计,对系统软件 设计和硬件实现进行了详细的描述，主要内容是用 STC89C52 单片机为核心控制元 件，ISD4004 语音芯片为录音模块，以流水灯和数码管为显示模块，以 4*4 矩阵键 盘为输入设备，扬声器为语音输出设备，设计一个带录音和放音功能的电子琴。单 片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，以单片机作为主控核心，与 ISD4004 语音模块、4*4 矩阵键盘组成核心主控制模块，流水灯、数码管模块组成 扩展控制模块。在主控模块上设有 16 个按键，一个可以重复实现录音放音功能的语 音模块，在扩展模块中设有流水灯和数码显示管。主控模块利用了 STC89C52 单片 机的 P3 的 I/0 输出口，以实现键盘对录音和放音的控制功能；以 P2 口的端口与语 音芯片相连，实现了两个芯片之间数据的传输。扩展模块分别利用了 STC89C52 单 片机的 P0 和 P1 的 I/0 输出口，以实现数码管和 LED 灯的显示功能。本系统运行稳 定，其优点是硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等，具有 一定的实用和参考价值。 关键词：单片机 语音芯片 录音放音功能 流水灯 喇叭 Abstract Electronic piano is the combination product of modern electronic technology and music, it plays an important role in modern music as a new type of keyboard musical instruments, it has been integrated into the life of modern people and has become an irreplaceable part. With the increasing development of technology, the playback and recording function of the keyboard has been more and more liked by people. This paper introduce the design of electronic piano with recording function, which is based on MCU and voice chip, the system software design and hardware implementation are described in detail. Main content of the design is STC89C52 microcontroller as the core control elements, ISD4004 voice chip for recording module, running lights and digital tube for display module, with 4 * 4 matrix keyboard as input devices and speakers for voice output device, design a electronic piano with the playback and recording function. MCU has a strong control function and flexible programming features, MCU, which is the master core, with ISD4004 voice module and 4 * 4 matrix keyboard compose the main core control module, water lamp and digital tube control module is as the expansion modules. In the main control module, there are 16 buttons and a voice module with playback and recording repeated functions. The expansion module have running water lights and digital display tube. Main control module uses STC89C52 microcontroller P3 I/O output port to achieve control function of the keyboard for recording and playback function; the port P2 is connected with the voice chip to achieve the transmission of data between two chips. Extension module uses STC89C52 MCU P0 I/ O output port to achieve the digital tube display; use STC89C52 P1 I/O output port to achieve the water lights display. The system is stable, the advantages of it are simple hardware circuit, software functions, the control system is reliable, high cost performance, and has a practical and reference value. Keywords: Microcontroller Voice chip 4 * 4 matrix keyboard Speaker 目 录 第 1 章 绪 论1 1.1 课题研究的背景1 1.2 课题研究的意义1 1.3 课题研究的主要内容1 1.4 课题研究的工作原理2 第 2 章 系统总体方案设计4 2.1 功能要求4 2.2 设计思路4 2.3 方案选择4 2.3.1 控制模块选择方案4 2.3.2 按键选择方案5 2.3.3 芯片选择方案5 2.4 总体设计框图6 第 3 章 系统硬件设计7 3.1 概述7 3.2 主控模块7 3.2.1 STC89C52 芯片的简介7 3.2.2 主控模块电路原理图10 3.3 语音芯片模块10 3.3.1 ISD4004 芯片简介10 3.3.2 LM386 芯片简介12 3.3.3 语音芯片模块电路原理图13 3.4 LED 灯及数码管显示模块14 3.4.1 LED 及数码管简介14 3.4.2 LED 灯及数码管显示模块电路原理图15 3.5 按键控制模块16 3.5.1 按键控制模块电路原理图16 第 4 章 系统软件设计17 4.1 录音模块设计18 4.2 放音模块设计18 4.3 键盘扫描模块设计19 第 5 章 系统分析与调试20 第 6 章 结论与展望22 参考文献23 致 谢24 附 录25 附录 A 外文资料25 附录 B 硬件原理图 33 附录 C 程序清单34 第 1 章 绪 论 1.1 课题研究的背景 随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作, 电子科技与音乐的结合也越来越不断加深，电子琴就是现代电子与音乐结合产物， 是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐中扮演着重要的角色，是古典文化与现代文 明的一个浓缩体。因此开发本系统希望能够给人们多带来一点生活上的乐趣。 1.2 课题研究的意义 电子琴因其体积小，易于携带，经济适用，是一般家庭能够承受的了的经济投 入，且电子琴键盘操作直观容易掌握，对于初学者来说很容易弹奏，而成为人们生 活中不可替代的一部分。硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较 高，具有一定的实用价值，因此具有开发的价值。 基于当前市场上的玩具市场需求量大，其中电子琴就是一个很好的应用方面。 单片机技术使我们可以利用软硬件实现电子琴的功能，从而实现电子琴的微型化， 可以用作玩具琴、音乐转盘以及音乐童车等等。 1.3 课题研究的主要内容 本论文主要是对 C 语言和单片机的一些基本知识、概念的应用学习和研究，以 及 STC89C52 芯片模块和 ISD4004 语音模块的开发设计，该设计的目的是设计一实 现带录音功能的电子琴，可播放系统内部录入的音符和音乐，也可以实现录音和放 音功能（如录入人的声音） 。为了使按键时分析方便，我们加以数码管和流水灯，当 按下某一按键时数码管显示相应的按键值，同时对应的流水灯点亮。本设计的主要 工作有以下几个方面： （1）整体方案的设计 方案的选择要符合芯片功能的要求，既要保证操作简单符合人们平时的操作习 惯，又要体现出本产品的特点，本文研究设计的带录音功能的电子琴是采用 STC89C52 单片机和 ISD4004 语音芯片，用来实现已存入芯片内的音符和音乐的播 放以及录音和放音功能。 （2）程序流程图及软件设计 一个程序要想实现其功能，不能没有次序而盲目下手，必须对其有一个全面的 了解后画出流程框图，然后逐个模块的实现其功能，最终把模块之间合理的连接起 来，构成完整程序。本设计的软件设计主要包括系统的初始化设计、延时子程序的 设计、键盘扫描模块的设计、录音子模块的设计、放音子模块的设计、两个芯片之 间通信的设计、流水灯的点亮和数码管的显示设计、中断程序设计、以及把各个子 模块组合成一个完整程序的设计等。整个系统程序采用模块化结构设计程序相对比 较优化易修改和调试系统软件的开发是用 C 语言设计的。 （3）系统原理图及硬件调试实验 本设计在进行硬件原理分析后，需要连接实物进行实际操作，检验自己的设计 是否可以行得通。需要在 protel99SE 环境下画出硬件原理图并进行电气测试，检测 无异议后进行硬件系统的调试实验，为了保证系统的可靠性分析查找，硬件的调试 整个系统进行了模拟试验。 1.4 课题研究的工作原理 当物体振动时，能够发出声音，振动的频率不同，声音的音调就不同。在电子 琴里，虽然没有振动的弦、簧、管等物体，却有许多特殊的电装置，每个电装置一 工作，就会使扬声器发出一定频率的声音。当按动某个琴键时，就会使与它对应的 电装置工作，从而使扬声器发出某种音调的声音。简单的说就是按键触发信号发给 处理器，再由处理器调用音色库音色通过功 放电路输出或者通过数码接口进行数字 输出。控制面板上的按钮来选择处理器对音色、音量、输出方式、伴奏的控制。振 荡器是根据需要产生一定频率的振荡信号，振荡信号通过分频器分解成不同频率的 信号输送到放大器，放大器将信号放大，推动扬声器发出声音。键盘实际上就是一 些开关，如果没有键盘，许多种频率的信号一齐进到放大器里，通过扬声器发出的 声音就会乱七八糟，不成音乐。按下键盘的某一按键，就等于接通相应的开关，只 允许某一种频率的信号通过到放大器里去，扬声器就发出一个音来。这样，按照一 定的演奏规律来按键，就能奏出美妙的音乐来。 本设计主要是通过对电子琴主体部分的电路进行模仿设计，达到电子琴固有的 播放音符和音乐的基本功能，并且加以语音模块，使其实现录音放音功能，故称为 带录音功能的电子琴。 该设计较以往设计有所不同，它所建的音色库不是通过对某一音节设置固定的 频率来实现，而是通过某一乐器的放音，利用语音模块的录音将 1、2、3、4、5、6、7 和一段音乐录入到电子琴中，从而建立音色库，当某一按键 被按下时，通过键盘扫描识别出该按键，并从音色库中调出与此按键相对应的音调， 发出声音。处理器会在发音期间继续检测键盘，若此时又有键被按下，若被按下的 仍为原键则声音不变，否则键盘会译出被按下的另一个键的音调。当按下录音按键 时，可以录入一段声音，如人声等，还可以在录音时让电子琴发声或音乐，并将其 录入，通过发音键将刚才录入的一段声音播放出来。本电路中的硬件比较简单，其 功能的实现主要由软件完成。软件的设计思路通过框图形式说明在正文中会有介绍。 它可模仿多种音色，甚至可以奏出常规乐器所无法发出的声音（如人声） 。电子琴常 作为独奏乐器出现，具有鲜明时代特色，但电子琴的局限性也十分明显：旋律与和 声缺乏音量变化，过于协和、单一；在模仿各类管、弦乐器时，音色还不够逼真， 模仿提琴类乐器的音色时，失真度更大，还需要不断改进。 第 2 章 系统总体方案设计 2.1 功能要求 1、通过 STC89C52 芯片实现对按键的读取并将所对应的音节或音乐送至扬声器； 将所对应的按键在数码管上显示，LED 灯做相应的变化； 2、语音芯片 ISD4004 完成语音模块，实现电子琴的弹奏，播放音乐以及录音 放音功能； 3、采用 8 位共阴极的数码管，显示按键的值； 4、采用 10 个 LED 灯显示，显示相对应的按键； 2.2 设计思路 电路总体上分为芯片控制部分和语音芯片部分。以 STC89C52 单片机最小系统 作为核心控制电路，控制 4*4 的矩阵键盘对播放音乐和录音放音的选择，以及控制 LED 点亮和数码管的显示，具体显示内容及方式由软件来完成。语音部分由 ISD4004 芯片来实现，它是一个多功能的语音芯片，可以多次重复录放，本设计正 是运用此特点，完成录音和放音功能的。具体步骤是：先录入 7 个音符和一段音乐， 存储到芯片内部，建立自己的音色库，并且具体锁定到键盘的某一按键上，通过按 下不同的按键发出不同的声音。再对录音和放音功能设置具体的按 键，通过按键实现其功能。 2.3 方案选择 2.3.1 控制模块选择方案 方案一：用可控硅制作电子琴。将 220V 交流电经变压器降压，再经过整流滤 波，获得+13.5V 直流电压。将单向可控硅 SCR 和电阻、电容组成驰张振荡器电路。 但该设计方案制作成本高且复杂。 方案二： 采用 AT89C51 单片机进行控制，由于 AT89C51 不具备 ISP 功能， 因此 Atmel 公司已经停产在市面上已经不常见，况且其 ROM 只有 4K 在系统将 来升级方面没有潜力。 方案三：采用 STC89C52 单片机进行控制，由于其性价比高，完全满足了本作 品智能化的要求，它的内部程序存储空间达到 8K，使软件设计有足够的内部使用空 间并且方便日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。 鉴于上述对比与分析，本设计采用方案三 2.3.2 按键选择方案 方案一：采用 STC89C52 的独立键盘，但其独立键盘只有 4 个按键，按键数量 不够，无法满足本课题的要求，产生不出 7 个音阶及录放音功能。 方案二：采用 STC89C52 的矩阵键盘，其矩阵键盘具有 16 个按键，数量够用， 能够满足课题的要求。 故采用 4*4 矩阵键盘。通常在键盘中按键数量较多时，为了减少 I/O 口的占用， 将按键排列成矩阵形式，在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连 通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（本模块用到的是 P3 口）就可以 构成 4*4=16 个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别 越明显，比如再多加一条线就可以构成 20 键的键盘，而直接用端口线则只能多出一 键。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。 2.3.3 芯片选择方案 方案一：AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 型 8 位单 片机，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS- 51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器(CPU)和 Flash 存储单元，功能强大。其片 内的 4K 程序存储器是 FLASH 工艺的，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时 间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护我们的劳动 成果。再者，AT89C51 目前的售价比 8031 还低，市场供应也很充足。AT89C51 可 构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的 成本。只要程序长度小于 4K，四个 I/O 口全部提供给用户。可用 5V 电压编程，而 且擦写时间仅需 lOms。AT89C51 芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活 而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。PO 口是三态双向口，通称 数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。 方案二：STC89C51 系列单片机的指令系统和 AT89C51 系列的完全兼容，但实 际操作起来却存在很多问题： （1）AT89C51 不带 ISP 下载，要用下载器才行，STC89C52 可以用你的 USB 转串口下载，下载软件可以到 STC 厂家网上去下。 （2）STC 单片机执行指令的速度很快，大约是 AT 的 3-30 倍，尽管快是好事， 但这样一来，你在 AT 上好使的程序在 STC 上不一定好用，最典型的例子就是那些 对时序有严格要求的模块，用 STC 时注意得加长延时，大约是 AT 的 1030 倍就 差不多，这一点自己调试就知道了。 （3）STC 单片机对工作环境的要求比较低，电压低于 5 伏时仍然正常工作，甚 至 3 伏到 4 伏之间都还可以工作，然而这样的环境下 AT 肯定不行了，所以当一个 系统用 STC 单片机好用，但用 AT 的单片机不工作时，直接查最小系统，看单片机 的供电是否正常。 比较这两种方案，由于在学校期间学过数字电路、单片机原理、C 语言程序设 计，综合考虑单片机的各部分资源和作为学生能够获得的资源，经过对比此次设计 要求，我选择用 STC 系列芯片完成。而且学校也提供了相应的硬件操作平台，实际 操作起来比较方便，故 STC 为更合理的选择。 2.4 总体设计框图 按照系统功能的具体要求，在保证实现其功能的然础上，尽可能降低系统成本。 总体设计方案围绕上述思想，初步确定系统的方案如图 2-1 所示。 语音芯片模块 ISD4004 LED灯 显示模块 P0.0P0.7 P2.3P2.7 STC89C52 主主控控模模块块 P3.0P3.7 P1.0P1.7 数码管 显示模块 4*4矩阵 键盘模块 图 2-1 系统初步方案 从图中可以看出，系统有微处理器模块、数码管显示模块、4*4 矩阵键盘模块 和 LED 灯显示模块组成。在方案设计中，遵循简洁至上的原则，因此所有的外围模 块采用串行方式与微处理器模块接口。该设计以 STC89C51 系列单片机为控制核心， 实现电子琴的弹奏和录音放音基本功能。在设计系统时，为了更好地采用模块化设 计法，分步的设计各个单元功能模块，系统的硬件部分可以分为键盘设定、单片机 控制、LED 灯显示和数码管显示四大部分。 第 3 章 系统硬件设计 3.1 概述 此次的毕业设计主要由 4 个大的模块构成，分别是主控模块、语音芯片模块、 LED 灯及数码管显示模块、键盘控制模块，其中主控模块是此次毕业设计的核心模 块，主要是指 STC89C52 芯片，它控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其 他模块，使其他模块能够成为一个整体，实现功能的需要；语音模块主要指 ISD4004 芯片和 LM386 芯片，用 ISD4004 来实现录音功能，LM386 是实现功率放 大；而 LED 灯及数码显示模块是整个系统的辅助模块，用来显示音节以及表示录音 开始及结束；按键控制模块则是用按键来控制实现的是哪个功能，对应录音、放音、 暂停。 3.2 主控模块 3.2.1 STC89C52 芯片的简介 功能特性：STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在 系统可编程 Flash 存储器。与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许 程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超 有效的解决方案，如图 3-1 所示。STC89C52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲 模式下，CPU 停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电 保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个 中断或硬件复位为止。 主要性能：与 MCS-51 单片机产品兼容、8K 字节在系统可编程 Flash 存储器、 1000 次擦写周期、全静态操作：0Hz33Hz 、三级加密程序存储器 、32 个可编程 I/O 口线 、三个 16 位定时器/计数器八个中断源、全双工 UART 串行通道、低功耗 空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。 图 3-1 STC89C52 芯片 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它 可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收 输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外 部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校 验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输 出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘 故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输 出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数 据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和 校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输由 于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 STC89C52 的一些特殊功能口，如下表所示： 管脚备选功能: 表 3-1 P3 口的第二功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平 时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不 变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输 出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过 一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有 在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微 处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机 器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将 不出现。 /EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ， 不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电