【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器 ，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 另外考慮到在調(diào)試過(guò)程中實(shí)驗(yàn)器材的現(xiàn)實(shí)情況，該系統(tǒng)選選用 AT89C52單片機(jī)為主控芯片。 AT89C52 的概述及功能特性 AT89C52 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 COMS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元， 功能強(qiáng)大的 AT89C52適用在許多高性價(jià)比的場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域 [6]。 主要性能參數(shù)： 與 MCS— 51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 8k 字節(jié)可重擦寫(xiě) Flash 閃速存儲(chǔ)器 1000 次擦寫(xiě)周期 全靜態(tài)操作： 0Hz— 24MHz 256x8bit 內(nèi)部 RAM； 32 個(gè)可編程 I/O 口線 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷； 2 個(gè)外部中斷源，共 8 個(gè)中斷源； 2 個(gè)串行中斷，可編程 UART 串行通道； 低功耗空閑和掉電模式 ,軟件 設(shè)置睡眠和喚醒功能 功能特性概述： AT89C2051 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) , 8k 可反復(fù)擦寫(xiě) (大于 1000次） Flash ROM,32 個(gè)雙向 I/O口 ,256x8bit 內(nèi)部 RAM,3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 ,時(shí)鐘頻率 024MHz,2 個(gè)串行中斷，可編程 UART 串行通道 ,2 個(gè)外部中斷源，共 8 2 個(gè)中斷源 ,2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線， 3級(jí)加密位 ,低功耗空閑和掉電模式 ,軟件 設(shè)置睡眠和喚醒功能 ,有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求 [18]。 引腳功能說(shuō)明：圖 是 AT89C2051 的引腳結(jié)構(gòu)圖 ,有雙列直插封裝 (DIP)方式和方行封裝方式。下面介紹這些引腳 。 圖 引腳圖 準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能 控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V電源的正負(fù)端。P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 (1)P0 口 P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口 P0 寫(xiě)“1” 時(shí)，可作為高阻抗輸入端用 .在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 2 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 (2)P1 口 P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě) “1” ，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）， (3)P2 口 P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口 P2 寫(xiě) “1” ，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL).在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX @RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容 .Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 (4)P3 口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì) P3 口寫(xiě)入 “1” 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL） .P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 .P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 (5)RST 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 (6)ALE/PROG 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖 .對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。 2 (7)PSEN 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò) 兩次 PSEN 信號(hào)。 (8)EA/VPP 外部訪問(wèn)允許。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H— FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài) .如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令 .Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 (9)XTAL1 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 (10)XTAL2 振蕩器反 相放大器的輸出端。 (11)Vcc：電源電壓 (12)GND：接地端 時(shí)鐘電路 振蕩電路和單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路共同構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘方式。 AT89C52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，單片機(jī)引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是放大器的輸入和輸出端。放大器與作為反饋組件的片外晶體或陶瓷諧振器一切構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。 單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。設(shè)計(jì)中選用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式。最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。單片機(jī)片內(nèi)振蕩器的 時(shí)鐘電路如圖 所示 。 圖 12MHz 的振蕩晶體，兩只電容器取值 27PF。則單片機(jī)的 4個(gè)周期的具體數(shù)值分別是： 振蕩周期 =1/12μs ； 時(shí)鐘周期 =1/6μs ； 機(jī)器周期 =1μs ； 指令周期 =1~4μs 。 片內(nèi)時(shí)鐘電路在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意晶體和電容器應(yīng)盡可能地靠近單片機(jī)芯片，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作。 2 圖 主控芯片設(shè)計(jì)圖 . 3 芯片擦除 整個(gè) EPROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼 陣列全被寫(xiě) “1” 且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C52 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 復(fù)位電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，會(huì)經(jīng)常要求進(jìn)入復(fù)位工作狀態(tài)，所以復(fù)位電路要求能準(zhǔn)確可靠地工作，而且單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)與應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)位狀態(tài)是密切相關(guān)的。 單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。 在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的 RST 腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖以上的高電平，單片機(jī)便可實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。為了保證系統(tǒng)可靠地復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，通常使RST 引腳保持 10ms 以上的高電平。只要 RST保持高電平，單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位；當(dāng) RST 從高電平變?yōu)榈碗娖揭院?，單片機(jī)就從 0000H 地址開(kāi)始執(zhí)行程序。在單片機(jī)復(fù)位的有效期間，ALE、 PSEN 引腳輸出高電平。 單片機(jī)的通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。設(shè)計(jì)中選用上電自動(dòng)復(fù)位方式，由 “ 看門(mén)狗 ” 電路實(shí)現(xiàn)。 如圖 看門(mén)狗電 路。 2 圖 看門(mén)狗電路 2. 4 路燈按鈕電路的設(shè)計(jì) 是為了方便物業(yè)控制供電，每個(gè)用戶的供電時(shí)間由物業(yè)操縱，如果沒(méi)有此電路，將會(huì)帶來(lái)很多不便，并且不會(huì)實(shí)現(xiàn)均攤供電的效果。 按鈕共有 3個(gè)，一個(gè)是“上”按鈕，一個(gè)是“下”按鈕，還有一個(gè)是“確定”按鈕。假設(shè)每個(gè)用戶供電 10S 的時(shí)間，當(dāng)按下“上”操作按鈕時(shí)，每個(gè)用戶輪流的供電時(shí)間增加，當(dāng)達(dá)到了需要的輪流時(shí)間時(shí)，按下“確定”按鈕；當(dāng)按下“下”操作按鈕時(shí)，每個(gè)用戶輪流供電時(shí)間減少，當(dāng)達(dá)到了需要的輪流時(shí)間時(shí)，按下“確定”按鈕，這樣每個(gè)用戶的供電時(shí)間就 會(huì)得到相應(yīng)的改變。如圖 所示。 2 圖 按鍵電路圖 光耦合隔離電路 光耦合器 TLP5212 是一個(gè)光電耦合器件， 它是把發(fā)光 把發(fā)光器件 (如發(fā)光二極管 )和光敏器件 (如光敏三極管 )組裝在一起，通過(guò)光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電一光和光一電的轉(zhuǎn)換器件。 TLP5212 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖 所示 。當(dāng)電信號(hào)送入光電耦合器的輸入端時(shí) ,發(fā)光二極管通過(guò)電流而發(fā)光 ,光敏器件受到光照后產(chǎn)生電流導(dǎo)通 ,當(dāng)輸入無(wú)信號(hào)時(shí) ,發(fā)光二極管不兩 ,光敏電阻截止。使用光電耦合器時(shí)，輸入部分和輸出部分必須分別采用獨(dú)立的電源，如果兩端共用一個(gè) 電源，則光電耦合器件的隔離將失去意義。 光電耦合器主要 是用來(lái)隔離輸入輸出的，主要是隔離輸入信號(hào)。因?yàn)樵诟鞣N應(yīng)用電路中，往往有一些信號(hào)需要傳輸?shù)娇刂破?，但如果將這些信號(hào)接到單片機(jī)上，會(huì)有以下問(wèn)題：信號(hào)不匹配，輸入信號(hào)可能是交流信號(hào)、高壓信號(hào)、按鍵等干接點(diǎn)信號(hào)；比較長(zhǎng)的接連線路容易引進(jìn)干擾、雷電、感應(yīng)電磁等。不經(jīng)常過(guò)隔離不可靠，所以信號(hào)需要光耦進(jìn)行隔離接入單片機(jī)。選用 TLP5212的原因是因?yàn)檫@芯片便宜而且功能達(dá)到我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。 圖 圖 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 2 執(zhí)行分配的繼電器電路的設(shè)計(jì) 本裝置設(shè)計(jì)的樓道住戶為 12 戶，符合國(guó)內(nèi)大多數(shù)住宅樓每個(gè)樓道 12 戶（ 62 ）的要求；因此，分別由 12 路繼電器擔(dān)當(dāng)個(gè)住戶分時(shí)供電的切換功能。繼電器線圈分別由 US1～US12 驅(qū)動(dòng)，繼電器動(dòng)合觸電的一端接每個(gè)住戶的用戶側(cè)相線 L1～ L12，另一側(cè)并接作為路燈的相線 LINE[16]。設(shè)計(jì)電路如圖 。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t leN u m be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 22 M a y 20 08 S he e t o f F i l e : D : \t u\ db D r a w n B y :D 1 2J 12LINE12D 1 0J 10LINE10D8J8LINE8D6J6LINE6D4J4LINE12D1J1LINE1J 11LINE11D 1 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