摘要:MCS51單片機是目前國內實用最廣泛的一種單片機型，全球各單片機生產廠商在MCS51內核基礎上，派生了大量的51內核系列單片機，極大地豐富了MCS51的種群。其中，STC公司推出了了STC89系列單片機，增加了大量的新功能，提高了51的性能，是MCS51家族中的佼佼者。文章主要介紹了該單片機種與MCS51的不同之處，并根據筆者的實踐，提出了一些需要注意的地方。

關鍵詞 MCS51 單片機 ISP IAP

引言

隨著電子技術的迅速發展，單片機技術的出現給現代工業測控領域帶來了一次新的技術革命。目前，單片機以其高可靠性、高性能價格比，在工業控制系統、數據采集系統、智能化儀器儀表、辦公自動化等諸多領域得到極為廣泛的應用，并已走入家庭，洗衣機、空調等，到處都可見到單片機的蹤影。

在單片機家族的眾多成員中，MCS51系列單片機以其優越的性能、成熟的技術及高可靠性和高性能價格比，迅速占領了工業測控和自動化工程應用的主要市場，成為國內單片機應用領域中的主流。世界各大單片機廠商都在MCS51上投入了大量的資金和人力，圍繞51內核，衍生出許多品種，增強51單片機的各種功能。MCS51家族是目前在單片機領域發展最快的一個品種。

這里要向大家推薦的是新近由STC公司推出的高性價比的STC89系列單片機。

STC89系列單片機的性能

STC89系列單片機是MCS-51系列單片機的派生產品。它們在指令系統、硬件結構和片內資源上與標準8052單片機完全兼容，DIP40封裝系列與8051為pin-to-pin兼容。STC89系列單片機高速(最高時鐘頻率90MHz)，低功耗，在系統/在應用可編程(ISP，IAP),不占用戶資源。下表是STC89系列單片機資源一覽表。

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主要特性：

80C51核心處理器單元；

3V/5V工作電壓，操作頻率0~33MHz（STC89LE516AD最高可達90MHz）；5V工作電壓，操作頻率0~40MHz；

大容量內部數據RAM：1K字節RAM；

64/32/16/8kB片內Flash程序存儲器，具有在應用可編程(IAP) ,在系統可編程(ISP)，可實現遠程軟件升級，無需編程器；

支持12時鐘(默認)或6時鐘模式；

雙DPTR數據指針；

SPI(串行外圍接口)和增強型UART ；

PCA(可編程計數器陣列)，具有PWM的捕獲/比較功能；

4個8位I/O口，含3個高電流P1口，可直接驅動LED；

3個16位定時器/計數器；

可編程看門狗定時器(WDT)；

低EMI方式(ALE禁止)；

兼容TTL和COMS邏輯電平；

掉電檢測和低功耗模式等。

下面主要介紹STC89系列單片機有特色之處及需要注意的地方。

一、 1k bit片內RAM(數據存儲器)

普通8051系列單片及片內RAM只有128(8051)或256(8052)字節，

1、低128字節(地址：00H~7FH)，可直接或間接尋址；

2、高128字節(地址：80H~FFH)，只可間接尋址；

STC89系列單片機另外增加了768字節的片內擴展RAM，以解決眾多技術人員在編程時的RAM資源嚴重缺乏的問題。

768字節的片內擴展RAM(地址：000H~2FFH)與外部擴展RAM地址重疊，單片機可通過軟件設置AUXR.1，決定是否使用片內擴展RAM，以防止可能的與外部擴展RAM的沖突，默認為使用片內擴展RAM。

片內擴展RAM的訪問采用間接尋址，可通過

①、MOVX? A,@DPTR 或 MOVX? @DPTR ,A 指令訪問片內擴展RAM(00H~2FFH,共768字節)；

②、MOVX? A,@Ri 或 MOVX? @Ri,A 指令訪問片內擴展RAM(00H~FFH,共256字節)。

當DPTR≥300H時，系統訪問外部擴展RAM。

注意：在使用第二種指令時，特別要注意是使用MOV還是MOVX，MOV訪問的是片內RAM，MOVX訪問的是片內擴展RAM，剛剛接觸此類單片機的技術人員最容易在這里犯錯誤。

二、 64/32/16/8K片內Flash(程序存儲器)與ISP功能

STC89系列單片機按芯片型號分別有64/32/16/8K片內Flash，分為2個Flash存儲塊：Block0和Block1。2個Flash存儲塊在物理上Block0在前，Block1在后。通過REMAP功能可以將Flash塊重定位。下圖顯示的是STC89C58的程序存儲器結構

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使用過SST89系列單片機的用戶要注意與STC89區別：

①、Block1大小不同；

②、Block扇區大小不同；

③、指令及SFR的不同。

STC89有2個配置位SC0，SC1控制上電復位/外部復位后程序是從Block0還是Block1啟動。

①對于STC89C58，SC0，SC1同時起作用：

SC1，SC0=0，0 程序是從Block0啟動；

SC1，SC0=1，1 程序是從Block1啟動，這時Block1物理上在后8K(E000H~FFFFH)，邏輯上又影象到前8K(0000H~1FFFH)，Block0前8K對于PC指針不可見。

②對于STC89C16，只有SC0起作用：

SC0=0 程序是從Block0啟動；

SC0=1 程序是從Block1啟動，這時Block1邏輯上影象到前8K(0000H~1FFFH)，將Block0前8K單元覆蓋。

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剛剛接觸STC89系列單片機的技術人員可能對其REMAP功能不理解，通過了解ISP就會明白REMAP的作用。

ISP主要應用于在線(或遠程)升級，通過執行ISP引導碼改寫用戶程序，無須編程器，無須親臨現場。STC89系列單片機在出廠時，片內已經燒錄有ISP引導碼，占用Block1的程序空間前2K字節，并設置為從Block1啟動。啟動時，首先執行ISP引導碼，確認是程序下載，還是正常啟動。無論是程序下載還是正常啟動，ISP引導碼最后總是將REMAP取消，恢復Block0在前8K的地址空間，進而執行Block0中的用戶程序，即用戶程序總是放在Block0的00H開始的單元，除非用戶自行修改了ISP引導碼。

三、STC89系列單片機IAP技術

IAP功能就是在應用可編程，利用該功能，就可將本不具有EEPROM的單片機具有相當于EEPROM的功能，而且存儲空間遠大于EEPROM。IAP不能對自身所在的Block編程，即當程序運行在Block0時，可編程的是Block1；當程序運行在Block1時，可編程的是Block0。根據這個特點，通過REMAP功能可設置在應用編程的Flash的大小。對STV89C58來說，

①、當程序運行于Block0時，可擁有6~8k的Flash EEPROM(一般使用);

②、當程序運行于Block1時，可擁有近32k的Flash EEPROM(需要技巧或更改ISP引導碼);

技巧：對于想使用32K的Flash EEPROM，又不想更改ISP引導碼的用戶，可以這樣設計程序，在用戶程序開始處，通過REMAP功能將Block1影象到前8K，并將影象指令之后的程序燒錄在Block1中即可。程序流程定位：Block1(ISP引導碼) à Block0(用戶程序REMAP部分)à Block1(用戶程序)

要使用IAP功能，必須啟用IAP功能。STC89的超級Flash配置存儲器SFCF的bit6位用來開關IAP功能，0關閉，1開啟，程序啟動時默認關閉。

IAP功能所涉及到的SFR有：

SFCF DATA 0B1H ；超級Flash配置存儲器

SFCM DATA 0B2H；超級Flash命令存儲器

SFAL DATA 0B3H ；超級Flash地址低字節存儲器

SFAH DATA 0B4H ；超級Flash地址高字節存儲器

SFDT DATA 0B5H ；超級Flash數據存儲器

SFST DATA 0B6H ；超級Flash狀態存儲器

(一)、IAP的主要功能有：

（1）片擦除。命令格式：

ORL SFCF，#040H ；啟動IAP

MOV SFDT，#55H

MOV SFCM，#01H ；寫入命令字

；查詢SFST.2，等待芯片擦除結束，

（2）塊擦除。命令格式：

ORL SFCF，#040H ；啟動IAP

MOV SFAH，#0F0H/#00H ；擦隊block0/block1

MOV SFDT，#55H

MOV SFCM，#0DH ；寫放命令字

；查詢SFST.2，等待芯片擦除結束，

（3）扇區擦除。命令格式：

ORL SFCF，#040H ；啟動IAP

MOV SFAH，區段地址高字節

MOV SFAL，區段地址低字節

MOV SFCM，#0BH ；寫入命令字

；查詢SFST.2，等待芯片擦除結束，

（4）字節編程。命令格式：

ORL SFCF，#040H ；啟動IAP

MOV SFAH，要編程地址高字節

MOV SFAL，要編程地址低字節

MOV SFDT，要編程的數據

MOV SFCM，#0EH ；寫放命令字

；查詢SFST.2，等待芯片擦除結束，

（5）字節校驗。命令格式：

ORL SFCF，#040H ；啟動IAP

MOV SFAH，要校驗數據的地址高字節

MOV SFAH，要校驗數據的地址低字節

MOV SFCM，#0CH ；寫放命令字

NOP

MOV A，SFDT ；A保存規定單元地址讀出的內容

(二)、使用IAP需要注意：

1、啟動IAP請使用ORL指令，盡量不要使用MOV指令，否則(尤其對初次使用本單片機者)及易造成系統軟件復位、程序存儲器REMAP等；

2、IAP編程的數據讀出，請使用字節校驗指令，避免使用MOVC指令。MOVC指令在IAP中較數場合(尤其是有地址重疊的地方)不能讀出正確的數值；

3、IAP編程不要忘記打開IAP功能(數據讀出時也需要)。

(三)、IAP功能的用途：

①、通過IAP功能可以不需編程器就可做單片機實驗。這對初次學習單片機的人們，尤其對學校單片機的教學帶來極大的方便，是一種最低成本的單片機開發手段。

②、可以對產品的軟件進行升級。不需外加監控芯片，只是通過串行口便可將PC機內的產品升級軟件下載到產品中去，而實現產品軟件升級換代。在自己的實驗室便可通過Modem對遠方的產品進行軟件升級。這將是以后電子產品的必然趨勢。

③、還可以在線對產品參數進行修改�？蓪崿F在線對現場歷史數據的存儲、曲線參數校正等功能。適用于一些需經常改變數據的應用產品（如計費器、門禁系統及需要升級的產品等）及需遠距離改變設備參數的產品（遙控設備等）。

四、 可編程計數器陣列

8051單片機片內有2個定時器/計數器，8052則有三個，滿足一般擁護的需求，但在某些特殊場合卻略顯資源緊張，STC89額外提供了一個可以無須CPU參與、獨立工作的可編程計數器陣列(PCA)。

STC89的可編程計數器陣列(PCA)是一個16比特的定時器，擁有5個16比特捕捉/比較模塊，每個模塊均可有以下幾種模式：

上升沿和/或下降沿捕捉；

軟件定時器；

高速輸出；

看門狗定時器(僅模塊4)；

脈寬調制器(PWM)

可編程計數器陣列的時鐘可如下選擇：

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可編程計數器陣列在很少的CPU開銷下比普通的定時器/計數器提供了更多的定時功能。它的優點包括減少軟件開銷及提高精度。

PCA可提供除波特率發生器外，T0，T1，T2定時器所能提供的功能。

PCA捕捉功能可以同時捕捉輸入脈沖的上升沿及下降沿，非常適合用來檢測脈沖寬度和頻率；在軟件解碼PT2262時，具有相當好的表現，省卻了大量的CPU管理時間。

由于具有上升沿捕捉功能，PCA還可以用作上升沿的中斷，以彌補8052只有下降沿中斷的缺陷，在8052中有時你不得不另加一個反相器以符合MCS51的要求。

PWM功能可用于控制電動機調速等。

五、 復位電路

STC89在8051基礎上增加了多個復位功能，以提高單片機的抗干擾能力。

1、上電復位：基本同8051相似，但同時增加了一項功能，就是軟件可編程在復位時從REST腳輸出32個復位脈沖，去復位外部設備，保證外部設備的同步，省卻外部復位電路；

2、軟件復位：8051沒有軟件復位功能，技術人員一般需要自行設置較多SFR值，模擬軟件復位，STC89只需改變一個位狀態即可完成軟件復位，減少軟件開銷。

3、欠壓檢測與復位

8051沒有欠壓檢測功能，在遭遇欠壓時，單片機無法正常工作，端口狀態不定，極易造成外圍設備的損壞。STC89的欠壓檢測與復位可在一定程度上避免此類事件發生。STC89在檢測到欠壓條件時產生一個中斷通知或產生一個復位信號，復位單片機。欠壓中斷通知是一個很實用的功能，由于掉電通知到掉電還有以段時間，它可以讓程序在即將掉電時，及時保存那些必要的參數，避免以寫不必要的損失。

結束語:

STC89的優點不是三言兩語就能說的清楚的，更多的信息可參考STC89數據手冊。

STC89在8051基礎上增加了許多功能，極大地提高了MCS51家族的性能。STC89由美國設計，在臺灣生產，是目前在相同性能條件下價格最優的一個品種。STC89的高性能、低價格，必定能為使用MCS51家族產品的技術人員帶來相當的技術和經濟的效益。當然，對于一個新的品種，它的新特性、新功能和可靠性還有待于我們去實踐、去發掘。