【正文】 lash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保 護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 R8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 ，其管腳功能圖如下所示 。 圖 STC89S52的管腳圖 功能管腳描述 VCC : 電源 GND: 地 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 9 8 個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫 “1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時， P0 口也用接收指令字節(jié)； 在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。在 flash編程和校驗時 P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 引腳號 第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 ； T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） ； MISO（在系統(tǒng)編程用） ； SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問外部 程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部據(jù)存儲器時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引 腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 引腳第二功能 RXD（串行輸入） ； TXD（串行輸出） ； INT0(外部中斷 0)； INT0(外部中斷 0)； T0（定時器 0 外部輸入） ； T1（定時器 1 外部輸入） ； WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 )； RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時， RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。看門狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復(fù) 10 位高電平有效。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲 器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。如果 需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”， ALE 操作將無效。這一位置 “1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN:外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。 EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接VCC。在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端 復(fù)位電路 復(fù)位使單片機處于起始狀態(tài)，并從該起始狀態(tài)開始運行。 AT89C51 的 RST引腳為復(fù)位端，該引腳連續(xù)保持 2 個機器周期（ 24 個時鐘振動周期）以上高電平，則可使單片機復(fù)位。內(nèi)部復(fù)位電路在每一個機器周期的 S5P2 期間采樣斯密特觸發(fā)器的輸出端，該 觸發(fā)器可抑制 RST 引腳的噪聲干擾，并在復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE 信號， 圖 復(fù)位電路 內(nèi)部 RAM 處于不斷電狀態(tài)。其中的數(shù)據(jù)信息不會丟失，也即復(fù)位后，只影響 SFR 中的內(nèi)容，內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)不受影響。外部復(fù)位有上電復(fù)位和按鍵電 11 平復(fù)位。由于單片機運行過程中，其本身的干擾或外界干擾會導(dǎo)致出錯，此時我們可按復(fù)位鍵重新開始運行。為了便于本設(shè)計運行調(diào)試，復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位方式。 時鐘電路 時鐘電路是單片機的心臟，它控制著單片機的工作節(jié)奏。 MCS51 單片機允許的時鐘頻率是因型號而異的，其典型值為 12MHZ。 AT89C51 內(nèi)部有一個反相振蕩放大器， XTAL1 和 XTAL2 分別是該反向振蕩放大器的輸入端和輸出端。該反向放大器可配置為片內(nèi)振蕩器，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。本設(shè)計采用的晶振頻率為 12MHZ。 51 系列單片機還可使用外部時鐘。在使用外部時鐘時，外部時鐘必須從 XTAL1 輸入，而 XTAL2 懸空。 時鐘電路如下圖所示： 圖 時鐘 電 路 顯示硬件電路的設(shè)計 顯示電路用液晶作為顯示電路，字符型液晶顯示直觀明了，用字符提示不像數(shù)碼管，顯示更加直觀。 液晶顯示電路 液晶顯示電路主 要用于當(dāng)前溫度的顯示和設(shè)定時的溫度顯示，以便于工作人員的觀察。 液晶的介紹 ①、 基本操作時序 讀狀態(tài) 輸入： RS=L, R/W=H,E=H 輸出： D0~D7=狀態(tài)字 讀數(shù)據(jù) 輸入： RS=H, R/W=H,E=H 輸出：無 寫指令 輸入： RS=L, R/W=L,D0~D7=指令碼， E=高脈沖 輸出： D0~D7=數(shù) 寫數(shù)據(jù) 輸入： RS=H, R/W=L, ,D0~D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無。 12 ②、 液晶 1602 接口信號 寫操作時序 通 過 RS 確定是寫數(shù)據(jù)還是寫命令。讀 /寫控制端設(shè)置為寫模式，即低電平。 將數(shù)據(jù)或命令送達數(shù)據(jù)線上 ， 給 E 一個高脈沖將數(shù)據(jù)送入液晶控制器，完成寫操作。 寫操作時序如下圖所示： 圖 液晶些操作時序 ③、 液晶 1602 接口信號 13 液晶顯示電路的設(shè)計 如圖 所示：液晶的數(shù)據(jù)線接 P0口，用來傳輸顯示數(shù)據(jù)的信息。而 RS、 RW、E 分別接單片機的 、 、 口，控制液晶的讀寫操作。通過單片機的控制顯示出租車計費系統(tǒng)的路程和價格。其原理圖如下所示： 圖 液晶顯示硬件電路 鍵盤硬件電路的設(shè)計 如圖所示 按鍵 KEY KEY11 分別與 （ INTO） 、 相連 ，采用外部中斷方式。當(dāng)外部中斷 1 響應(yīng)，就可以進行當(dāng)前溫度的顯示與設(shè)定溫度顯示的界面切換，同時兼用溫度上限和下限溫度的值的設(shè)定。 圖 鍵盤電路 14 溫度傳感器的硬件電路設(shè)計 溫度傳感器電路設(shè)計 溫度 數(shù)據(jù)采集電路主要由 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 采集被測物體的溫度 。溫度傳感器的單總線 (1Wire)與單片機 的 I／ O 連接， 是單片機的高位地 址線。 P3 端口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O，每個端口都有第二功能，其輸出緩沖級可驅(qū)動 (吸收或 輸出電流 )4 個 TTL 邏輯門電路。對該端口寫“ 1”，可通過內(nèi)部上拉電阻將其端口拉至高電平 ， 此時可作為輸入口使用，這是因為內(nèi)部存在上拉電阻，某一引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 。 如圖 所示：溫度傳感器 DS18b20 與單片機只用一根線連接即單總線或one_wire 總線。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 只要三個端口，電路連接很簡單，一根電源線接電源，一根接地，一根接數(shù)據(jù)時鐘線接單片機的 I/O 口，數(shù)據(jù)時鐘線上必須接一個 上拉電阻，防止時鐘數(shù)據(jù)高阻懸掛，就會得不到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，因此也得不到準(zhǔn)確的溫度信息，從而測得的溫度也是不準(zhǔn)確，所以必須接一個 47K 上拉電阻，消除高阻懸掛，獲取準(zhǔn)確的溫度信息。 圖 溫度傳感器硬件電路示意圖 溫度傳感器 DS18B20 的簡介 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有 線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通 信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。 一、 DS18B20 產(chǎn)品的特點 只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。 在 DS18B20 中的每個件上都有獨一無二的序列號。 實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。 測量溫度范圍在－ 到＋ 之間。 數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。 內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 15 三個管腳， 1 腳是接地腳， 2 腳是單總線、可向電源提供電源 、 3 腳是電源腳。 數(shù)據(jù)線和時鐘線共用一根線傳輸信息即單總線。 二、 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 的內(nèi)部 框圖如 下圖 所示。 64 位 RO 存儲器件獨一無二的序列號。暫存器包含兩字節(jié)（ 0 和 1 字節(jié) ） 的溫度寄存器，用于存儲溫度傳感器的數(shù)字輸出。暫存器還提供一字節(jié)的上線警報觸發(fā)（ TH）和下線警報觸發(fā)（ TL）寄存器（ 2 和 3 字節(jié)）， 和一字節(jié)的配置寄存器 字節(jié) ） 使用者可以通過配置寄存器來設(shè)置溫度轉(zhuǎn)換的精度。 （ 4 ， 暫存器的 6 和 7 字節(jié)器件內(nèi)部保留使用。第八字節(jié)含有循環(huán)冗余碼（ CRC ） 。使用 寄生電源時， DS18B20 不需額外的供電電源；當(dāng)總線為高電平時，功率由單總線上的 上拉電阻通過 DQ 引腳提供；高 電平總線信號同時也向內(nèi)部電容 CPP 充電， CPP 在總線低電平時為器件供電。 其中 INTERNAL VDD內(nèi)部 VDD 64BIT ROM AND 1wire PROT64 位ROM 和單線端 MEMORY CONTROL LOGIC 存 儲 器 控 制 邏 輯 SCRATCHPAD 暫 存 器 TEMPERATURE SENSOR 溫度傳感器 ALARM HIGH TRIGGER( TH ） REGISTER 上限溫度觸發(fā) ALARM LOW TRIGGER( TL ） REGISTER 下 限溫 度觸發(fā) 8BIT CRC GENERTOR 8 位 CRC 產(chǎn)生器 POWER SUPPLLY SENSE 電 源 探測 PARASITE POWER CIRCUIT 寄生電源電路 。 圖 DS18B20 的內(nèi)部框圖 三、 DS18B20 的 4 個主要數(shù)據(jù)部件 光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn) 16 品類型標(biāo)號，接著 的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號， 最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼。 光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)