【正文】 圖 SD卡存儲時間和電壓流程圖 定時器 T0 函數(shù)流程圖 系統(tǒng)要求四個通道每一秒中分別進行一次 A/D 轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)采用 24MHz 晶振，一個周期 ，定時器初值賦值為 50ms，則 1s/(50ms*)=40,即溢出 40 次中斷一次為1s。 SD 卡的讀寫操作都是通過發(fā)送SD 卡命令完成的。此后， 系統(tǒng)便可讀取 SD 卡的各寄存器， 以進行讀寫等操作。 系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)初始化 要讓系統(tǒng)正常運行首先要對系統(tǒng)進行初始化，主要包括：定時器 T0初始化、 DS1302初始化、 LCD 初始化、 SD卡初始化、文件系統(tǒng)初始化。加入文件后點 close 返回主界面，展開 “Source Group1” 前面 +號，就會看到所加入的文件，雙擊文件名，即可打開該源程序文件。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 圖 帶 SD卡的 TFT彩屏接口定義 帶 SD卡的 TFT 彩屏數(shù)據(jù)接口兼容 DY_mini80E 開發(fā)板上的 12864 液晶接口， GND 為1腳，對應(yīng) 12864 液晶插座的腳，其接口原理圖如圖 。 PCF8591 的 3 個地址引腳A0, A1 和 A2 可用于硬件地址編程，允許在同個 I2C 總線上接入 8個 PCF8591 器件，而無需額外的硬件。 復(fù)位按鈕按下時，電解電容 C10 通過 R10 放電，當(dāng)電解電容 C10 放電結(jié)束后， RST端的電位由 Rr和 R10 分壓比決定。這里說下用高電平復(fù)位：在 VCC和 RST端接一容量為 10uF左右的電解電容，再串聯(lián)一個電阻 R21(10KΩ )接地。 STC12C5A60S2 單片機中包含中央處理器 (CPU)、程序存儲器 (Flash)、數(shù)據(jù)存儲器 (SRAM)、定時 /計數(shù)器、 UART 串口、串口 I/O 接口、高速 A/D 轉(zhuǎn)換、 SPI接口、 PCA、看門狗及片內(nèi) R/C 振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。 5%, 單片機為 ，誤差為177。電源電路原理圖如圖 。并用 TFT 彩屏顯示經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后的四路實時電壓，用以觀察采集數(shù)據(jù)的變化。 CMD29：擦除寫保護塊的地址。 CMD17：讀單塊。命令傳送總是從左邊的位開始。如果把它們分開，那么每張卡將在輪到它的時候單獨接收。如果卡正在忙于往存儲介質(zhì)中寫數(shù)據(jù)時，它會持續(xù)發(fā)一個“工作忙”的令牌給主機。 SPI 的命令和數(shù)據(jù)塊都是按 8個比特為單位進行分組的，和 SD協(xié)議相似，SPI 的信息也分為控制幀、反饋幀和數(shù) 據(jù)幀，所有主機和卡之間的通信都被主機進行控制，主機通過拉低 CS 信號以開始一個總線事務(wù)。數(shù)據(jù)是通過數(shù)據(jù)鏈路進 行傳輸?shù)摹Ｋ牟焕幨墙档土讼到y(tǒng)的性能，也沒有 SD 總線那樣更多的連接選項。 通過同步星型拓撲， SD 總線可以接一個主 SD 卡，或者多個從 SD 卡。 （ 2） SPI 方式驅(qū)動 SD 卡的方法 SD 卡 的 SPI 通信接口使其可以通過 SPI 通道進行數(shù)據(jù)讀寫。接口電路通過控制電路與內(nèi)部寄存器組成存儲單元交換數(shù)據(jù)，其主要操作有寫命令、讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、讀狀態(tài)等。 SD 卡有兩種操作模式，一種是 SD模式，另一種是 SPI 模式，不同模式下端口的定義不同。雖然 AT89C52 不帶 SD 卡硬件控制器，也沒有現(xiàn)成的 SPI 接口模塊，但是可以用軟件模擬出 SPI 總線時序。大小猶如一張郵票的 SD 記憶卡，重量只有 2 克，但卻擁有高記憶容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性?；诖颂攸c，設(shè)計采用 PCF8591 進行 A/D 轉(zhuǎn)換，用 STC12C5A60S2 單片機對SD 卡進行讀寫操作。而操作系統(tǒng)對處理器要求較高，且占用一定的存儲空間，對于許多無法使用嵌入操作系統(tǒng)的處理器，需要自己來實現(xiàn)文件系統(tǒng) ——— 在處理器中內(nèi)嵌文件系統(tǒng)。STC12C5A60S2。 針對傳統(tǒng)方法中 ? 單片機 (MCU )讀 寫 SD 卡數(shù)據(jù)時需要執(zhí)行復(fù)雜的文件分區(qū)表數(shù)據(jù)操作?的缺點 , 以 LED 護欄管顯示屏技術(shù)要求為例 , 提出了一種單片機主從系統(tǒng)中快速、簡單的 SD 卡存儲器的訪問方法 , 并給出了一種實用的 SD 卡與單片機連接的接口電路。采用該方法讀取 SD 卡控制數(shù)據(jù)與存儲文件的分區(qū)表格式無關(guān) , 因此支持 FAT3 NTFS、exFAT 等文件格式下從 16MB ~ 32 GB 的 SD 卡。 SD card。 長期以來，以 Flash Memory 為存儲體的 SD 卡因具備體積小、功耗低、可擦寫以及非易失性等特點而被廣泛應(yīng)用于消費類電子產(chǎn)品中 。 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 共 40 頁 2 1 方案論證與選擇 題目來源 SD 存儲卡在嵌入式產(chǎn)品中應(yīng)用越來越廣泛，但 SD 卡接口一般僅集成以 ARM 為代表的 32 位處理器中，而大量運用的 51 單片機則由于資源限制沒有該接口。 本設(shè)計是 通過對 51 單片機與 SD 卡的驅(qū)動接口進行設(shè)計，實現(xiàn)普通單片機對大量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存。 SD 卡的邏輯電平相當(dāng)于 TTL 電平標準，而控制芯片 AT89C52 的邏輯電平為 5V CMOS 電平標準。 SD 模式有一個時鐘線、一個命令 /反饋線、四根輸入 /輸出信號線、兩個電源地和一個電源，所有九 根線都有定義，數(shù)據(jù)傳輸速率較快。 圖 SD卡的外形與接口 圖 SD卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 共 40 頁 5 SD 卡的引腳定義 SD 卡的引腳定義見表 表 SD卡引腳功能詳述 引腳 編號 SD模式 SPI 模式 名稱 類型 描述 名稱 類型 描述 1 CD/DAT3 IO或 PP 卡檢測 /數(shù)據(jù)線 3 CS I 片選 2 CMD PP 命令 /回應(yīng) DI I 數(shù)據(jù)輸入 3 VSS1 S 電 源地 VSS S 電源地 4 VDD S 電源 VDD S 電源 5 CLK I 時鐘 SCLK I 時鐘 6 VSS2 S 電源地 VSS2 S 電源地 7 DAT0 IO或 PP 數(shù)據(jù)線 0 DO O 或 PP 數(shù)據(jù)輸出 8 DAT1 IO或 PP 數(shù)據(jù)線 1 RSV 9 DAT2 IO或 PP 數(shù)據(jù)線 2 RSV 注： S：電源供給； I：輸入； O：采用推拉驅(qū)動的輸出； PP：采用推拉驅(qū)動的輸入輸出。從應(yīng)用的角度來看，采用 SPI 接口的好處在于，很多單片機內(nèi)部自帶 SPI 控制器，不光給開發(fā)上帶來方便，同時也見降低了開發(fā)成本。時鐘、電源和地信號是所有卡公用的。一般而言，兼容 SD 卡的 SPI 總線包含以下信號。 SD 總線協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸是以數(shù)據(jù)塊的方式進行的。 SPI的反饋方式和 SD協(xié)議相比有以下3個方面的不同。 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 共 40 頁 9 SD 卡的命令 SD 卡的命令格式 SD 卡的命令格式固定為 6個字節(jié) 48 個位，其格式如圖 所示。 ② 有響應(yīng)的廣播命令。 （ 2） SD 卡命令集 : 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 共 40 頁 10 SD 卡命令共分為 12 類，分別為 class0 到 classⅡ，不同的 SD 卡，主控根據(jù)其功能，支持不同的命令集如下： C1ass0： (卡的識別、初始化等基本命令集 )： CMD0：復(fù)位 SD 卡。 CMD18：讀多塊，直至主機發(fā)送 CMD12 為止。 CMD30： Ask the card for the status of the mite protection bits。 電源模塊 SD 卡的工作電平為 ，而控制芯片 STC12C5A60S2 的邏輯電平為 5V CMOS 電平標準。 圖 電源電路原理圖 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 共 40 頁 12 該電路的基本工作過程是： 市電 220V 經(jīng)變壓器降壓變成 8V 交流，再經(jīng)整流橋 VD整流成約 直流，再經(jīng)過濾波電容 C C2 后經(jīng) LM7805 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓成穩(wěn)定的 5V 電壓供整個系統(tǒng)供電。 3% 12. 時鐘源：外部高精度晶體 /時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為177。 STC12C5A60S2 系列單片機幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)。 圖 復(fù)位電路 正常工作時，利用 RST 內(nèi)部復(fù)位下拉電阻 Rr（ 40KΩ 220KΩ）便構(gòu)成了復(fù)位電路。由于 RrR10，因此 RST 位高電平， CPU 進入復(fù)位狀態(tài)，松手后，電解電容 C10 充電， RST 端電位下降， CPU 脫離復(fù)位狀態(tài)。在 PCF8591 器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號都是通過雙線雙向 I2C總線以串行的方式進行傳輸。 數(shù)據(jù)接口兼容DY_mini80E開發(fā)板 上12864 接口，GND為 1腳，對應(yīng) 12864的 1 腳，插接方式如圖 帶 SD 卡的 TFT 彩屏與DY_mini80E開發(fā)板 實物連接圖。Keil C51 軟件是一個基于 32位 Windows 環(huán)境的應(yīng)用程序，支持 C語言和匯編語言編程，其 μVision( 通常稱為 μV2) 。緊接著對工程進行設(shè)置，選擇工程 管理窗口的Target1，再選擇 ProjectOption for Target‘Target1’( 或點右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項 )，打開工程屬性設(shè)置對話框，共有 8個選項卡，主要設(shè)置工作包括在 Target選項卡中設(shè)置晶振頻率、在 Debug 選項卡中設(shè)置實驗仿真板等，如要寫片，還必須在Output 選項卡中選中 “Creat Hex Fi” ；其它選項卡內(nèi)容一般可取默認值。其流程圖如 圖 所示。 SD卡初始化流程如圖 所示 。 SPI 總線模式支持單塊（ CMD24）和多塊（ CMD25）寫操作，多塊操作是指從指定位置開始寫下去，直到 SD 卡收到一個停止命令 CMD12 才停止。具體見流程圖 。 圖 讀 SD卡流程圖 圖 SD卡流程圖 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 24 頁 共 40 頁 24 SD 卡存儲時間和電壓流程圖 打開指定文件，若失?。礇]有該文件）那么就新建該指定文件，之后，追加該通道的日期時間和電壓值，具體見流程圖 。 完成 SD 卡的初始化之后即可進行它的讀寫 操作。若主機讀到的應(yīng)答信號為 01，即表明 SD 卡已進入 SPI 模式， 此時， 主機即可不斷地向 SD 卡發(fā)送命令字 (CMD1) 并讀取 SD 卡的應(yīng)答信號， 直到應(yīng)答信號為 00， 表明 SD卡已完成初始化過程， 并準備好接受下一命令。在模擬調(diào)試程序后，還須通過編程器將 .hex 目標文件燒寫入單片機中才能觀察目標樣機真實的運行狀況。這時工程管理窗口的文件頁 (Files)會出現(xiàn)“Target1” ，將其前面 +號展開，接著選擇 Source Group1，右擊鼠標彈出快捷菜單，選擇 “Add File to Group ‘Source Group1’” ，出現(xiàn)一個對話框，要求尋找并加入 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 共 40 頁 20 源文件 (在加入一個源文件后，該對話框不會消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件 )。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。圖 SD 卡的 TFT 彩屏接口定義。 PCF8591具有 4 個模擬輸入、 1 個模擬輸出和 1 個串行 I2C 總線接口。為了解決這一問題，在電解電容 C10上并 聯(lián)一個電阻 R10 和開關(guān) K。 DY_mini80E 開發(fā)板有兩種復(fù)位電路方式，如下圖 。 STC12C5A60S2 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) STC12C5A60S2 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。 1. 增強型 8051 CPU， 1T，單時鐘 /機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051