【正文】 AL XTAL2的特性和外部連接電路也完全與 51系列單片機相應(yīng)引腳一致 ,但 P1口、 P3口有其獨特之處 。 7. XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。 RST一旦變成高電平 ,所有的 I/O引腳就復位到 “1” 。P3口還用于實現(xiàn) AT89C2051 的各種功能 ,如下表 1所示。 I/O引腳而不可訪問。當 P1口引腳寫入 “1” 時 ,其可用作輸入端?？谝_ ～ 。 片內(nèi)模擬比較器 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 淮陰工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 7 頁 共 36 頁 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 24MHz 和 MCS51產(chǎn)品的兼容 第三， 允許工作的時鐘為 0— 24MHz。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實時性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高，因此采用單片機系統(tǒng)更加重要。 淮陰工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 6 頁 共 36 頁 （ 5）智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測量儀表中普遍采用了單片機應(yīng)用系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量系統(tǒng)，使得測量系統(tǒng)具有存儲、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能 。 （ 3）商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)部分與家用和辦公應(yīng)用系統(tǒng)相似，但更加注重設(shè)備的穩(wěn)定性、可 靠性和安全性。目前世 界各大公司為了提高競爭力，在提高單片機性能的同時，十分注意降低其產(chǎn)品的價格。 低電壓和低功耗 單片機的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。例如，有的芯片以 51內(nèi)核為核心，集成了 USB控制器、 SMART CARD 接口、MP3解碼器、 CAN或者 I*I*C總線控制器等， LED、 LCD或 VFD顯示驅(qū)動器也開始集成在 8位單片機中。 單片機經(jīng)過 3代的發(fā)展， 正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強 I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。 淮陰工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 4 頁 共 36 頁 圖 功能說明圖 4 基于單片機的智能 插座 的硬件設(shè)計部分 單片機的選擇 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。 P0口輸出斷碼數(shù)據(jù)， 。 硬件電路主要包括主控制器， 定時 與顯示電路 ，鍵盤電路 等 。控制系統(tǒng)的軟件，指的是它的全部程序，包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。 微機控制系統(tǒng)的組成 微機控制系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。 當今社會，由 于電子技術(shù)和微型計算機的迅速發(fā)展，它促進了微型計算機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。 據(jù)了解，目前 市場上排插的功能單一 ， 我們只要在現(xiàn)有的排插上安裝一個由 單片機控制的控制器就可以了。 制作簡單 ， 成本低。智能插座則具有定時功能，根據(jù)充電需要自行設(shè)置充電 時間。當前有的產(chǎn)品 使用也相對方便，多個電器設(shè)備可以同時使用。 淮陰工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 2 頁 共 36 頁 智能插座已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及一些公共場所，給人們的生活、學習、工作、娛樂帶來極大的方便。本著這一思想于是提出了本課題， 第一 利用單片機，直流控制交流繼電器等部件實現(xiàn)排插的定時開關(guān)功能（比如，什么時候接通，接通多久時間后斷開）， 第二 提供語音服務(wù)功能，比如播放音樂，如使用這一排插控制電飯 煲，則在作飯時還可以享受音樂的服務(wù)。如：數(shù)控電梯、數(shù)控機床、交通燈管理系統(tǒng)、掌上電腦、手機、電子詞典、各種智能醫(yī)療器械等；家用電器中常用產(chǎn)品如：微波爐、電磁爐、洗衣機、電視機等內(nèi)均看到它的身影；游戲機、手提電話機等、就連一臺微機系統(tǒng)中也嵌入了很多片的單片機。 隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展 ,由于單片機具有優(yōu)異的性能價格比，集成度高、體積小、可靠性高，控制功能強，低電壓、低功耗等特點，因此它的應(yīng)用相當廣泛，無論是工業(yè)部門、民用部門、事業(yè)部門和家用等領(lǐng)域，到處都有它的身影。而單片機在智能儀器儀表中的應(yīng)用是便其中最多、最活躍的領(lǐng)域之一。電子定時器可用一般數(shù)字電路搭建而成，一臺四位數(shù)的定時器要用十多片數(shù)字電路組成，電路結(jié)構(gòu)復雜、體積龐大，而且功能有一定的局限性。 智能插座控制系統(tǒng)的實現(xiàn)全部是基于單片機的設(shè)計。由于 單片機控制 電路技術(shù)的發(fā)展和采用了先進的石英技術(shù)，使智能插座具有定時準確、性能穩(wěn)定、攜帶方便等優(yōu)點。但是在使用的過程中具有一定的局限性。 具有語音功能 。 采用單片機就可以實現(xiàn)功能， 節(jié)約了大量線材和人工費用，也不用技術(shù)專家指導，普通用戶可自行安裝， 一步到位。 也就是說， 第一利用單片機，直流控制交流繼電器等部件實現(xiàn)排插的定時開關(guān)功能（比如，什么時候接通，接通多久時間后斷開），另一個提供語音服務(wù)功能，比如播放音樂，如使用這一排插控制電飯煲，則在作飯時還可以享受音樂的服務(wù)?？梢哉f，微機測控技術(shù)的應(yīng)用已滲透到國民經(jīng)濟的各個部門。 硬 件是微機控制系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 系統(tǒng)設(shè)計方案 根據(jù)設(shè)計的要求及性能以及考慮到使用的可能性，智能插座的主要功能是定時作用，使日常使用的需充電的電器設(shè)備在充電中更加方便。主控制器采用單片機 AT89C2051，顯示電路采用共陽極 LED數(shù)碼管顯示時間。， , 5個按鈕開關(guān)，分別實現(xiàn) 計時 ， 時調(diào)節(jié)，分調(diào)節(jié)，語音，暫停 功能。單片機微型計算機簡 稱單片機，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。其發(fā)展趨勢不外乎以下幾個方面： 多功能 單片機中盡可能地把所需要的存儲器和 I/O口都集成在一塊芯片上，使得單片機可以實現(xiàn)更多的功能。 高效率和高性能 控制開關(guān) 單 片 機 數(shù) 碼 管 位 驅(qū) 動 淮陰工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 5 頁 共 36 頁 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機開始使用 RISC、流水線和 DSP的設(shè)計技術(shù)，使單片機的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：單片機的時鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機運行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機的尋址能力、片內(nèi) ROM（ FLASH）和 RAM的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。由于 CMOS等工藝的大量采用，很多單片機可以在更低的電壓下工作（ ），功耗已經(jīng)降低到uA級。 下面大致介紹一下單片機的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點。商用系統(tǒng)中廣泛使用的電子計量儀器、收款機、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷凍保鮮系統(tǒng)等，都采用了單片機構(gòu)成的專用系統(tǒng)。將單片機和傳感器相結(jié)合，可以構(gòu)成新一代的智能傳感器。 目前，我國生產(chǎn)很多型號的單片機，在此，我們采用型號為 AT89C2052 的單片機。 第四， AT89C2051 不允許構(gòu)造外部總線來擴充程序 /數(shù)據(jù)存儲器，所以它不需要 ALE、PSEN、 RA、 WR一類的引腳。2K 字節(jié)可重編程閃速存儲器 兩級加密程序存儲器 六個中斷源 低功耗空載和掉電方式 AT89C2051 芯片的 20 個引腳 及功能 圖 AT89C2051 的引腳圖 1. Vcc：電源電壓。 和 。當引腳 ～ 低時 ,它們將 因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流 (IIL)。P3口緩沖器可吸收 20mA電流。 P3口還接收一些用于閃速存 儲器編程和程序校驗的控制信號。當振蕩器正在運行時 ,持續(xù)給出 RST引腳兩個機器周期的高電平便可完成復位。 P3口的功能 表 P3口引腳 功能 RXD(串行輸入端口 ) TXD(串行輸出端口 ) INT0(外中斷 0) INT1(外中斷 1) TO(定時器 0外部輸入 ) T1(定時器 1外部輸入 ) AT89C2051 內(nèi)部結(jié)構(gòu) AT89C2051是一帶有 2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲體 (EEPROM)的低電壓 ,高性能 8位 CMOS微型計算機。 AT89C2051的引腳說明 AT89C2051是一個有 20個引腳的芯片 ,引腳如圖 1所示 ,與 8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行對比可發(fā)現(xiàn) ,AT89C2051減少了兩個對外端口（即 P0、 P2口） ,使它最大可能地減少了對外引腳 ,因而芯片尺寸有所減少。模擬比較器可以方便的比較兩個模擬電壓的大小，若外接一個 D/A轉(zhuǎn)換器并將其輸出作為模擬比較器的一個輸入，而由模擬比較器的另一個輸入端引入被測電壓，通過軟件的方法也可以實現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換。 表 （ a） AT89C2051單片機加密功能表 加密位內(nèi)容的擦除只能通過片擦除操作來完成。 下電次序為：設(shè)置 XTAL RESET為“ L” ,浮空其它 I/O引腳，關(guān)閉 VCC電源。 系統(tǒng)的復位電路設(shè)計 單片機與其它微處理器一樣，在啟動時都需要復位，使 CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。復位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶 瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。 系統(tǒng)的繼電器電路設(shè)計 繼電器 (relay)也是一 種電門，但與一般開關(guān)不同，繼電器并非以機械方式控制，而是一種以電磁力來控制切換方向的電門。 單片機是一個弱電器件 ,一般情況下它們大都工作在 5V 甚至更低 .驅(qū)動電流在 mA 級以下 .而要把它用于一 些大功率場合 ,顯然是不行的 .所以 ,就要有一個環(huán)節(jié)來銜接 ,這個環(huán)節(jié)就是所謂的 功率驅(qū)動 .繼電器驅(qū)動就是一個典型的、簡單的功率驅(qū)動環(huán)節(jié) .在這里 ,繼電器驅(qū)動含有兩個意思 :一是對繼電器進行驅(qū)動 ,因為繼電器本身對于單片機來說就是一個功率器件 。 在這里 ,我們只了解它跟本電路有關(guān)的開關(guān)作用 。 現(xiàn)在 ,單片機的某一個需要控制這個繼電器電路的輸出引腳就是一只 手 ,當單片機的這個引腳輸出低電平的時候 ,就像 手 在打開三極管 水龍頭 ,水就從上往下流 ,繼電器 水輪機 就開始轉(zhuǎn)起來了 。 圖上還有一個東西 就是 繼電器線圈兩端反相并聯(lián)的二極管 ,起到吸收反向電動勢的功能，保護相應(yīng)的驅(qū)動三極管 ,只要是用三極管驅(qū)動繼 淮陰工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 16 頁 共 36 頁 電器的場合 ,一般都有它的存在 。 繼電器部分電路 的作用就是通過單片機的控制其通斷， 當光頻轉(zhuǎn)換器工作，即當外部有 光 照時，使單片機開始工作。 根據(jù)電路的需要和實際情況選擇 DS2Y 系列 ， 型 號 為 ： DS2YSDC5V的繼電器，其具體的參數(shù)如下： 外形尺寸（ mm）： （ LWH ） 重 量 ： 2g 觸點參數(shù)：觸點形式： 2C（ DPDT） 觸點負載： 2A30VDC 阻 抗： ≤50mΩ 額定電流： 2A 電氣壽命： ≥10 萬回 機械壽命： ≥1 億回 線圈參數(shù)： 阻值 (士 10%)： 45Ω 線圈功耗： 200mW 額定電壓： DC 5V 吸合電壓： DC 淮陰工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 17 頁 共 36 頁 釋放電壓： DC 工作溫度： 40℃ ～ +85℃ 絕緣電阻： ≥1000MΩ 線圈與觸點間耐壓： 1000VAC/1分鐘 觸點與觸點間耐壓： 1000VAC/1分鐘 系統(tǒng)的鍵盤電路設(shè)計 （ 1） 方案選擇 ： 方案一：矩陣鍵盤，其按鍵觸點接于由行、列母線構(gòu)成的矩陣電路交叉處，每當按下一個鍵時，通過該鍵將行、列母線相通。當按下一個鍵時，無論其它鍵是否被按下，信號線由 1 變?yōu)?0；當松開此鍵時，無論其它鍵是否被按下，信號線由 0 變?yōu)?1。采用普通 。 DS1302是 DS1202的升級產(chǎn)品，與 DS1202兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。當 Vcc2大于Vcc1＋ ， Vcc2給 DS1302供電。 RST輸入有兩種功能：首先， RST接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。只有在 SCLK為低電平時，才能將 RST置為高電平。當 Vcc2Vcc1+ 時，由 Vcc2向DS1302供電，當 Vcc2 Vcc1 時，由 Vcc1 向 DS1302供電。 讀寄存器 寫寄存器 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 范圍 81h 80h CH 10秒 秒 00— 59 83h 82h 10秒 分 00— 59 85h 84h 12/24 0 10 時 時 1— 12/0— 2 AM/PM 87h 86h 0 0 10日 日 1— 31 89h 88h 0 0 0 10 月 月 1— 12 8Bh 8Ah 0 0 0 0 0 周日 1— 7 8Dh 8Ch 10年 年 00— 99 8Fh 8Eh WP 0 0 0 0 0 0 0 — 表 （ 1） 淮陰工學院畢業(yè)設(shè)計說明書 （論文） 第 20 頁 共 36 頁 DS1302有關(guān)日歷、時間的寄存器 ： 小時寄存器（ 85h、 84h）的位 7用于定義 DS1302是運行于 12 小時模式還是 24小時模式。 秒寄存器（ 81h、 80h）的位 7定義為時鐘暫