【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 當(dāng)使用外存儲(chǔ)器或外擴(kuò) I/O 口時(shí)， P2 口輸出高 8 位地址。在編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口接收 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 高字節(jié)地址和某些控制信號(hào)。 P3 8 位、準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P3 口可作為普通 I/O 口 。用作輸入時(shí)，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1。在編程 /校驗(yàn)時(shí)，P3 口接收某些控制信號(hào)。它可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載。 （ 2）控制信號(hào)線 RST 復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，在 RST 腳施加兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。 EA/VPP 外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許信號(hào) EA. 當(dāng) EA 信號(hào)接地時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器，地址為 0000HFFFFH。當(dāng) EA 接 VCC 時(shí)，對(duì) ROM 的讀操作從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。在編程時(shí)，該 引腳可接編程電壓 5V 或 12V。在編程校驗(yàn)時(shí)，該引腳可接 VCC。 PSEN 片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) PSEN，低電平有效。 在片 外程序存儲(chǔ)器取指期間，當(dāng) PSEN 有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送至 P0 口；在訪問(wèn)外部 RAM 時(shí)， PSEN 無(wú)效。 ALE/PROG 低字節(jié)鎖存信號(hào) ， ALE 的下降沿將 P0 口輸出的低 8 位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實(shí)現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外，ALE 端連續(xù)輸出正脈沖，頻率為晶振頻率的 1/6，可做外部定時(shí)脈沖使用。 （ 3） 外部晶振引線 XTAL1 片內(nèi)振蕩器反向放大器和時(shí)鐘發(fā)生線路的輸入端。使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，連接外部石英晶體和微調(diào)電容。 XTAL2 片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時(shí)，外接石英晶體和微調(diào)電容。 存儲(chǔ)器組織和特殊功能寄存器 AT89C51 的存儲(chǔ)器將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)，并有各自的存儲(chǔ)空間和訪問(wèn)指令。它有 4 個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)存儲(chǔ)器、片外存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及片外存儲(chǔ)器。 時(shí)鐘電路和工作時(shí)序 振蕩器電路原理 振蕩器電路原理，振蕩電路的接法如圖 2 24 所示。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 2— 3 振蕩器電路原理 圖 2— 4 振蕩電路的接法 amp。 Rf Q 247。 2 Q 247。 3 247。 6 PD 振蕩器 XTAL1 XTAL2 XTAL1 CND C2 C1 XTAL2 XTAL1 GND NC 外部振蕩器信號(hào) 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 通過(guò)資料的檢索和對(duì)于設(shè)計(jì)任務(wù)的理解，明確了系統(tǒng)的大致作用和原理。其 大致分為 6 個(gè)部分。一是負(fù)責(zé)溫度檢測(cè)的溫度傳感器部分，二是將溫度傳感器得到的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)量的模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，三是負(fù)責(zé)溫度顯示的數(shù)碼管部分，四是負(fù)責(zé)報(bào)警并顯示實(shí)時(shí)溫度的部分，五是控制的選擇開(kāi)關(guān)部分，六是將這些功能綜合控制的單片機(jī)核心。系統(tǒng)原理框圖如圖 3— 1 所示。 圖 3— 1 系統(tǒng)的原理框圖 溫度傳感器 溫度是一個(gè)基本的物理量，自然界中的一切過(guò)程無(wú)不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是最早開(kāi)發(fā)，應(yīng)用最廣的一類(lèi)傳感器。溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過(guò)了其他的傳感器。從 17 世紀(jì)初人們開(kāi)始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。在半導(dǎo)體技 術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開(kāi)發(fā)了半導(dǎo)體 熱電偶 傳感器、 PN 結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開(kāi)發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、 紅外傳感器 和微波傳感器。 兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點(diǎn)互相連接在一起，對(duì)這個(gè)連接點(diǎn)加熱，在它們不 加熱的部位就會(huì)出現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差的數(shù)值與不加熱部位測(cè)量點(diǎn)的溫度有關(guān)，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測(cè)量這個(gè)電位差，再測(cè)出 不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以稱(chēng)之為 ―熱電偶 ‖。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范 圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點(diǎn)溫度變化 1℃ 時(shí)，輸出電位差的變化量。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個(gè)數(shù)值大約在 5～ 40 微伏 ／ ℃ 之 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 間。 熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，它靈敏 度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號(hào)的影響，也容易受到前 置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測(cè)量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無(wú)關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測(cè)溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測(cè)量快速變化的過(guò)程。 溫度傳感器是五花八門(mén)的各種傳感器中最為常用的一種，現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域中，也為我們的生活提供了無(wú)數(shù)的便利和功能。 溫度傳感器有四種主要類(lèi)型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度 檢測(cè)器 (RTD)和 IC 溫度傳感器。 IC 溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類(lèi)型。 本系統(tǒng)利用溫度傳感器 AD590 采集溫度，通過(guò)外接電路將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。 模數(shù)轉(zhuǎn)換 模數(shù)轉(zhuǎn)換 (ADC)亦稱(chēng)模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換，與數(shù) /模 (D/A)轉(zhuǎn)換相反，是將連續(xù)的模擬量（如象元的灰階、電壓、電流等）通過(guò)取樣轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量。例如，對(duì)圖象掃描后，形成象元列陣，把每個(gè)象元的亮度（灰階）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字表示，即經(jīng)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后，構(gòu)成數(shù)字圖象。通常有電子式的模 /數(shù)轉(zhuǎn) 換和機(jī)電式模 /數(shù)轉(zhuǎn)換二種。在遙感中常用于圖象的傳輸，存 貯以及將圖象形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的處理。例如：圖像的數(shù)字化等。 信號(hào)數(shù)字化是對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行數(shù)字近似，它需要用一個(gè)時(shí)鐘和一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)。所謂數(shù)字近似是指以 Nbit 的數(shù)字信號(hào)代碼來(lái)量化表示原始信號(hào)，這種量化以 bit位單位，可以精細(xì)到 1/2^N。時(shí)鐘決定信號(hào)波形的采樣速度和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的變換速率。轉(zhuǎn)換精度可以做到 24bit，而采樣頻率也有可能高達(dá) 1GHz，但兩者不可能同時(shí)做到。通常數(shù)字位數(shù)越多，裝置的速度就越慢。 模數(shù)轉(zhuǎn)換包括采樣、保持、量化和編碼四個(gè)過(guò)程。在某些特定的時(shí)刻對(duì)這種模擬信號(hào)進(jìn)行測(cè)量叫做采樣。 通常采樣脈沖的寬度是很短的，故采樣輸出是斷續(xù)的窄脈沖。要把一個(gè)采樣輸出信號(hào)數(shù)字化，需要將采樣輸出所得的瞬時(shí)模擬信號(hào)保持一段時(shí)間，這就是保持過(guò)程。量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間、離散幅度的數(shù)字信號(hào)，量化的主要問(wèn)題就是量化誤差。假設(shè)噪聲信號(hào)在量化電平中是均勻分布的，則量化噪聲均方值與量化間隔和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗值有關(guān)。編碼是將量化后的信號(hào)編碼成二進(jìn)制 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 代碼輸出。這些過(guò)程有些是合并進(jìn)行的，例如，采樣和保持就利用一個(gè)電路連續(xù)完成，量化和編碼也是在轉(zhuǎn)換過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，且所用時(shí)間又是保持時(shí)間的一部分。 本系 統(tǒng)利用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809在單片機(jī) AT89C51的控制下針對(duì)所定一路的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 單片機(jī) 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷 系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 本系統(tǒng)利用 AT89C51 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除 只讀存儲(chǔ)器 的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱(chēng) 單片機(jī) 。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度非 易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器。 管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收 輸出 4TTL 門(mén)電流。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸 出 4個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) ―1‖時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi) 部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 ―1‖時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng) 對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 ―1‖后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口。 RXD（串行 輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí) 間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作 對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器 周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器 （ 0000HFFFFH）， 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ) 器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的 輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石 晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任 何要求，但必須保證脈沖的高低