【正文】 西安工業(yè)學院學士學位論文第一章:緒論隨著電子技術的迅速發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)測控領域帶來了一次新的技術革命。目前，單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領域得到了極為廣泛的應用。其中的AT89c2051單片機，在單塊芯片上組合通用的CPL1和FLASH存儲器，使AT89C2051成為一強勁的微型計算機。它為許多嵌入式控制應用提供了高度靈活合成本低的解決辦法。本文介紹了一種工業(yè)用紅外風淋控制系統(tǒng)，工業(yè)用智能紅外風淋控制系統(tǒng)是在生物電子﹑食品﹑醫(yī)藥﹑醫(yī)療等現(xiàn)代生產(chǎn)﹑生活中,要求與自然環(huán)境嚴格隔離情況下,執(zhí)行,警示,節(jié)能等新興技術設計理念的引入,使得該單片機控制系統(tǒng)更具實用性和競爭力。本系統(tǒng)硬件主要采用AT89c2051單片機，AT89c2051是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含2k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大AT89C2051單片機可為您提供許多高性價比的應用場合?；贗2C總線的簡單實用性，單片機只用兩根線就可以與EPROM進行數(shù)據(jù)交換，我們采用了I2C總線，使硬件的設計得到了最大的簡化，同時系統(tǒng)的功能并沒有受到任何的影響。系統(tǒng)的穩(wěn)定性設計硬件看門狗電路來實現(xiàn)。論文的主要部分介紹了系統(tǒng)工作原理，硬件電路圖，以及各部分功能圖及相關的參數(shù)計算。第二章：硬件系統(tǒng)設計 硬件部分工作原理 設計一個典型的MCS51系列單片機系統(tǒng)（芯片采用AT89c2051）來控制風淋通道的檢測﹑通道門的控制﹑風淋的啟動及風淋時間和模式的控制。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)風淋系統(tǒng)的智能控制，單片機系統(tǒng)實現(xiàn)功能包括：接收和處理檢測電路所給信號，并給出控制信號，設置風淋系統(tǒng)的開啟和風淋時間方式設置，以及控制著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠性。通道門電磁聯(lián)動鎖控，接收到檢測電路信號后單片機實現(xiàn)通道門的電磁聯(lián)動鎖控.。門的開關狀態(tài)采用可見光傳感器檢測，整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性設計硬件看門狗電路。設A門為普通空間進入風淋通道門，經(jīng)B門出通道進入潔凈室。當人走到A門時，打開A門進入通道，關A門，由A門的可見光傳感器檢測門是否關好，未關好時間超過給定時間，聲音警示，關好A門。若為強制風淋模式下，則不需要等待直接啟動風機風淋；若為紅外感應風淋模式，則當人走到紅外發(fā)射器前擋住紅外光線，產(chǎn)生信號啟動風淋，按預定設置風淋，風淋結束，開B門，走出B門，B門關上，同樣檢測B門是否關好，一次風淋過程結束。 從B門進入風淋通道再出A門到普通空間如下圖：按3鍵上電后進入設定狀態(tài)，按1鍵設定工作模式，包括紅外風淋啟動和強制風淋兩種模式，按2健設定門未關好的聲音警示等待時間長﹑短兩種情況。按3鍵設定風淋時間，進入風淋時間設定時，1鍵加10，2鍵加1，3鍵確定。不按鍵上電后，進入工作狀態(tài)，1鍵控制系統(tǒng)運行開關，2鍵控制通道燈開關。系統(tǒng)復位采用硬件看門狗復位，通道們狀態(tài)采用光敏二極管，并帶聲音提示電路，門開關采用繼電器家電磁鎖聯(lián)所控制，紅外監(jiān)測采用紅外對設式。 at89c2051介紹：與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)相兼容2K字節(jié)可重擦寫閃速存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0 Hz到24 MHz兩級加密程序存貯器1288位片內(nèi)RAM15個可編程I/O口2個16位定時/計數(shù)器6個中斷源可編程UART串行通道可直接驅(qū)動LED輸出端口內(nèi)置一個模擬比較器低功耗空閑模式和掉電模式：AT89C2051是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含2k字節(jié)的可反復擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和128字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位CPU和Flash存儲單元，功能強大的AT89C51單片機可為您提供許多高性價比的應用場合。AT89C2051提供以下標準功能：2K字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，15個可編程I/O口，2個16位定時/計數(shù)器，一個5向量2級中斷結構，一個全雙工的串行通信端口，內(nèi)置一個精確的模擬比較器，片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。同時，AT89C2051降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件選擇的節(jié)電運行模式。在空閑模式下，CPU停止工作，但允許RAM, 定時器/計數(shù)器，串行通信端口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。在掉電模式下保存RAM中的數(shù)據(jù)，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直至外中斷激活或硬件復位。 at89c2051的管腳說明 Vcc：電源電壓 GND：地P1口： P0是一個8位雙向I/O端口。—，主要是考慮它們分別是內(nèi)部精確比較器的同相輸入端（AIN0）和反相輸入端(AIN1)，如果需要應在外部接上拉電阻。P1口輸出緩沖器可吸收20 mA 電流并直接驅(qū)動LED。當P1口引腳寫入“1”時可作輸入端，—，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流. P1口還在Flash閃速編程和程序校驗期間接收代碼數(shù)據(jù)。P3口： —、。，它作為一個通用I/O口但不可訪問，但可作為固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號，P3口緩沖器可吸收20 mA電流。當P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流. P3口還用于實現(xiàn)AT89C2051特殊的功能，如下表所示：端口引腳 功能特性 RXD(串行輸入口) TXD(串行輸入口) INT0(外中斷0) INT0(外中斷1) T0(定時/計數(shù)器0) T1(定時/計數(shù)器1)　P3口還接收一些用于在Flash閃速編程和程序校驗的控制信號。RST: 復位輸入。RST引腳一旦出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平，將使所有的I/O口都將復位到“1”（高電平）狀態(tài)，當振蕩器正在工作時，持續(xù)兩個機器周期以上的高電平便可完成復位，每個機器周期為12個振蕩時鐘周期。XTAL1：振蕩器反相放大器的內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。振蕩器特征： XTALXTAL2為片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端，如下圖所示。可采用石英晶體或陶瓷振蕩器組成時鐘振蕩器，如需從外部輸入時鐘驅(qū)動AT89C2051，時鐘信號從XTAL1輸入，XTAL2應懸空。由于輸入到內(nèi)部電路是經(jīng)過一個2分頻觸發(fā)器，所以輸入的外部時鐘無需特殊要求，但它必須符合電平的最大和最小值及時序規(guī)范。圖1 振蕩器接線圖石英晶體時：C1,C2=30pF 177。10pF陶瓷振蕩器：C1,C2=40pF177。10pF 指令特性某些指令的約束條件：AT89C2051是經(jīng)濟型價位的微控制器，它含有2K字節(jié)的Flash閃速程序存儲器，指令系統(tǒng)與MCS51完全兼容，可使用MCS51指令系統(tǒng)對其進行編程。但是在使用 些有關指令進行編程時，程序員須注意一些事項。和跳轉(zhuǎn)或分支有關的指令有一定的空間約束，使目的地址能安全落在AT89C2051的2K字節(jié)的物理程序存儲器空間內(nèi)，程序員須注意這一點。對于2K字節(jié)存儲器的AT89C2051來說，LJMP 7E0H是一條有效指令，而LJMP 900H則為無效指令。分支指令: 對于LCALL, LJMP, ACALL, AJMP, SJMP, JMP @A+DPTR 等指令，只要程序員記住這些分支指令的目的地址在程序存儲器大小的物理范圍內(nèi)（AT89C2051程序地址空間為：0000H—7FFH單元），這些無條件分支指令就會正確執(zhí)行，超出物理空間的限制會出現(xiàn)不可預知的程序出錯。CJNE[……],DJNZ[……],JB,JNB,JC,JNC,JBC,JZ,JNZ等這些條件轉(zhuǎn)移指令的適用與上述原則一樣，同樣，超出物理空間的限制也會引起不可預知的程序出錯。至于中斷的使用，80C51系列硬件結構中已保留標準中斷服務子程序的地址。 數(shù)據(jù)存儲器 AT89C2051包含128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器，這樣，AT89C2051的堆棧深度局限于內(nèi)部RAM的128字節(jié)范圍內(nèi)，它既不支持外部數(shù)據(jù)存儲器的訪問，也不支持外部程序存儲器的執(zhí)行，因此程序中不應有MOVX[……]指令。一般的80C51匯編器即使在違反上述指令約束而寫入指令時仍對指令進行匯編，用戶應了解正在使用的AT89C2051微控制器的存儲器物理空間和約束范圍，適當?shù)卣{(diào)整所使用的指令尋址范圍以適應AT89C2051。 AT89C2051的極限參數(shù) 產(chǎn)品序列信息 時鐘電路時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同步時時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格的按時序工作。在89C2051芯片內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反向放大器，其輸入端為芯片的引腳XTAL1，輸出端為芯片引腳XTAL2。在芯片的外部通過這兩個引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。其電路連接如圖（一）所示。 圖（一） 圖（二）單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種：一種是內(nèi)部時鐘方式，一種是外部時鐘方式如上圖。本設計中采用內(nèi)部時鐘方式：利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTALXTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩，利用示波器可以觀察到XTAL2輸出的時鐘信號。最常用的內(nèi)部時鐘方式是采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路，即圖 所示?！?2MHz之間選擇。電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路的起振速度有少許影響，CC2可在20pF～100pF之間取值。本設計采用12MHz石英晶振，C1=C2=30pf+10pf。在設計印刷電路板的時候，晶體或陶瓷諧振器和電容應盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠的工作。 復位電路在設計單片機應用系統(tǒng)時，必須了解單片機的復位狀態(tài)。因為單片機應用系統(tǒng)工作時，會經(jīng)常進入復位工作狀態(tài)。應用系統(tǒng)的復位狀態(tài)與單片機的復位狀態(tài)密切相關。單片機的復位都是靠外電路來實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在REST引腳上出現(xiàn)10ms以上的高電平時，單片機便實現(xiàn)狀態(tài)復位。復位操作有上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。復位時單片機的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤而使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復位鍵以重新啟動。REST引腳是復位信號的輸入端，復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個振蕩脈沖周期(即2個機器周期)以上。本設計中采用外部看門狗電路實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的復位。IMP813L 一般說明IMP813L等CMOS監(jiān)控電路能監(jiān)控電源及電池電壓和μP/μC的工作狀況。（IMP705/707/813L）（IMP706/708）時，即產(chǎn)生復位。每個器件在上電、掉電期間及在電壓降低的情況下可產(chǎn)生一個復位信號。此外。 特點精確的電源監(jiān)控 ——（IMP705/707/813L）去抖動的手動復位輸入 電壓監(jiān)控 —— ——電池監(jiān)控/輔助電源監(jiān)控 應用范圍 計算機和控制器 嵌入式控制器 電池供電系統(tǒng) 智能儀表 無線通訊系統(tǒng) PDAs及手持設備 極限參數(shù) 端電壓（相對于地） Vcc 所有其它輸入 （Vcc+）輸入電流：Vcc和地 20mA輸出電流：所有輸出端 20mAVcc的上升速率 100V/μs功耗 塑料DIP（70℃以上按9mW/℃遞減） 700mW SO（70℃℃遞減） 470mW MicroSO（70℃℃遞減） 330mW工作溫度范圍 IMP705E/706E/707E/708E/813LE 40℃至85℃ IMP706C/707C/708C/813LC 0℃至70℃儲存溫度范圍 65℃至160℃引線溫度（焊接，10秒） 300℃ 強度超出所列的極限參數(shù)可能導致器件的永久性損壞。這些僅僅是極限參數(shù)，并不意味著在極限參數(shù)條件下或在任何其它超出推薦工作條件所示參數(shù)的情況下器件能有效地工作。延長在極限參數(shù)條件下的工作時間會影響器件的可靠性。 存儲器擴展At24c02是串行電可改寫編程只讀存儲器EEPROM,容量256k，封裝是8引腳PDIP方式，信息存取采用2線串行接口。 At24c02引腳 Vcc引腳，電源+5V.GND引腳，地線。SCL引腳，串行時鐘輸入端。在時鐘的正跳沿即上升時把數(shù)據(jù)寫入EEPROM；在時鐘的負跳沿即下降沿是把數(shù)據(jù)從EEPROM中讀出來。SDA引腳，串行數(shù)據(jù)I/O端，用于輸入和輸出串行數(shù)據(jù)。這個引腳是漏極開路的端口，故可以組成“線或”結構。A0,A1,A2引腳，是芯片地址引腳。WP引腳，謝保護端。當把WP接地時，允許芯片執(zhí)行一般讀寫操作；當把WP接到Vcc時，則對芯片實施寫保護。 存儲器的組織 at2402內(nèi)部含有256個字節(jié)，故需要8位地址對其內(nèi)部字節(jié)進行讀寫。 對于時鐘及數(shù)據(jù)傳送，串行數(shù)據(jù)I/O端SDA一般需要用外部上拉電阻將其電平拉高。加到SDA 的數(shù)據(jù)只有在串行時鐘SCL對于地