【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 T89C51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。它是一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，具有 20個(gè)引腳， 15個(gè)雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，其中 P1是一個(gè)完整的 8位雙向 I/O 口，兩個(gè)外中斷口，兩個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,兩個(gè)全雙向串行通信口，一個(gè)模擬比較放大器。 同時(shí) AT89C51的時(shí)鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 RAM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi) RAM 將被湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 凍結(jié)，時(shí)鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運(yùn)行。 因?yàn)?AT89C51 是一種功能強(qiáng)，靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域。 AT89C51 具有下列主要性能 :4KB 可改編程序 Flash 存儲(chǔ)器 (可經(jīng)受 1， 000次的寫入 /擦除周期 )。全靜態(tài)工作 :OHz~24MHz。三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密 。128B 字節(jié)內(nèi)部RAM。32 條可編程 I/O 線 。2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 。6 個(gè)中斷源 。可編程串行通道 。片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器等。 它有 40 個(gè)引腳， DPI 封裝的集成電路芯片。隨著半導(dǎo)體工藝的成熟和生產(chǎn)的工 業(yè)化，使它的價(jià)格越來(lái)越低，是經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)首選機(jī)型。 AT89C51 具有豐富的 I/O 接口，內(nèi)置定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)。 的寬工作電壓范圍 ,時(shí)鐘頻率 024MHz，可直接驅(qū)動(dòng) LED，兩級(jí)加密位 ， 內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器，可編程 UARL 通道。 AT89C51 的帶負(fù)載能力有限，我們還給 P1 口增加了上拉電阻（雖然 P1 口內(nèi)部已經(jīng)接有上拉電阻輸出電流有 20MA 左右），增強(qiáng)它的帶負(fù)載能力。 AT89C51的引腳描述 CHMOS 制造工藝的 AT89C51 單片機(jī)采用 40 引腳的雙列直插封裝（ DIP 方式），在單片機(jī)的 40 條引腳中有 2 條專用于主電源的引腳， 2 條外接晶體的引腳， 4 條控制與其它電源復(fù)用的引腳， 32 條輸入 /輸出（ I/O）引腳。 下面按其引腳功能為四部分?jǐn)⑹鲞@ 40 條引腳功能。 (1)電源引腳 VCC 和 VSS。 單片機(jī)能夠工作，需要電能，就少不了通過(guò)一個(gè)引腳給單片機(jī)提供電源。單片機(jī)使用的是 +5V 電源，在本系統(tǒng)中，有專門的輔助電源，產(chǎn)生 +5V 電壓，從 31 腳 VCC接入，一般要接 +5V 電源，加引腳（ VSS） 是一個(gè)接地引腳。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 35 控制器引腳 (2)接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2。 XTAL1 接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 XTAL2 接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) CHMOS 單片機(jī)，該引腳懸浮。 (3)控制或與其他電源復(fù)用引腳 RST/VPD、 ALE/PROG、 PSEN 和 EA/VPP。 ST/VPD：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與 VSS 引腳接一個(gè)約 5K 的下 拉電阻，與 VCC 引腳之間連接一個(gè)約 10uf 的電容，以保證可靠地復(fù)位。 (4)VCC 掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保持內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC 主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)， VPD 就向內(nèi)部RAM 提供備用電源。 (5)ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器， ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)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)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，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。 ALE 端可以湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入電路。對(duì)于 EPROM 型的單片機(jī)，在EPROM 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（ PROG）。 (6)RSEN：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀寫選通信號(hào)。在從外部程序存儲(chǔ)器取令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PESN 有效。但在此期間，每當(dāng)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)， PSEN 同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入。 (7)EA/VPP：當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò) 0FFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序，當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，對(duì)于常用的 80C51 來(lái)說(shuō)，無(wú)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以 EA 腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPROM 型單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，此引腳也用于施加 21 伏的編程電源（ VPP）。輸入 /輸出 I/O 引腳 P0、 P P P3 共 32 根。 a)P0 口：是雙向 8 位三態(tài) I/O 口，外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低 8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 b)P1 口：是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能瑣存，故不是 真正的 I/O 口。門口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載，對(duì) 8058032， T2定時(shí) /計(jì)數(shù)器的外部輸入， T2EX捕捉、重裝觸發(fā)，即 T2 的外部控制端。對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它的接收低 8位地址。 c)P2 口（ 21 腳～ 28 腳）：是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高 8 位地址總線送出高 8 位地址，在對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證期間，它的接收高 8 位地 址。 P2 可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 d)P3 口（ 10 腳～ 17 腳）：是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，在 80c51 中，這 8 個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口， P3 能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。作為第一功能用時(shí)，就作為普通的 I/O 口用，功能和操作方法與 P1 口相同。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 表 31 值得強(qiáng)調(diào)的是， P3 口的每一條引腳都可以獨(dú)立定義第一功能的輸入輸出或第二功能。 (8)外接晶體振蕩器的引腳 單片機(jī)是一種時(shí)序電路，只有在提供脈沖信號(hào)的作用 下，才能正常工作。因?yàn)椴煌脩魧?duì)單片機(jī)的速度要求的不一樣，因此在單片機(jī)的內(nèi)部，并沒(méi)有集成晶體振蕩器，而由用戶根據(jù)具體的控制情況和要求選擇外接。但外接的晶體振蕩器的振蕩信號(hào)，還不足以驅(qū)動(dòng)單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路，因此，在 AT89C51 的內(nèi)部，都設(shè)計(jì)一個(gè)高增益的放大器將外接的晶體振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)放大。在原理圖的 18 和 19 引腳， X1 和 X2 就分別是放大器的輸出和輸入端。 單片機(jī)各端口的第二功能完全是自動(dòng)的，不需要用指令來(lái)轉(zhuǎn)換。如 、 分別是 WR、 RD 信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)外接 RAM 或有外部 I/O 口時(shí)，它們被用作第二 功能，它們就自動(dòng)充當(dāng)著傳輸 “寫 ”或 “讀 ”信號(hào)的作用，不能作為通用 I/O 口時(shí)，也就是說(shuō)，只要 CPU 執(zhí)行到 MOVX 指令，就會(huì)有相應(yīng)的信號(hào)從 或 送出，不需要事先用指令說(shuō)明 . P3 口的第二功能信號(hào)都是單片機(jī)的重要控制信號(hào) .因此在實(shí)際使用時(shí)，都是按需要選用其第二功能信號(hào)，剩下的才以第一功能的身份做數(shù)據(jù) I/O 口使用 . 三極管的背景 在中國(guó)的抗戰(zhàn)時(shí)期，一只三極管（電子管）勝比千軍萬(wàn)馬。八路軍要搞到一只三極管比搞到軍火、藥品還難！因?yàn)橛辛怂?，才能有千里?——電臺(tái)。直到當(dāng)今社會(huì)，大到宇宙飛船，小到家 用電器都是基于三極管及其原理來(lái)工作的。三極管對(duì)世人來(lái)說(shuō)，的確是一件最為重要又神秘的器件。本文將用通俗的手法，讓你輕松簡(jiǎn)易的進(jìn)入三極管世界。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 三極管的分類 三極管最大的分類為電子三極管和晶體三極管兩類。 1904 年，英國(guó)物理學(xué)家弗萊明發(fā)明了世界上第一只電子管，世界從此進(jìn)入了電子時(shí)代。如圖 36，電子管的外形是只玻璃瓶。 圖 36 玻璃瓶三極管 早期的電臺(tái)、電視機(jī)、收音機(jī)、擴(kuò)音機(jī)等電子產(chǎn)品都是用電子管制作的。近年來(lái)逐漸被晶體管和集成電路所取代，但目前在一些高保真音響器材中，仍 然使用電子管作為音頻功率放大器件?，F(xiàn)在我們所接觸到的一般都是晶體三極管。 如圖 37所示： 圖 37 晶體三極管 晶體三極管的分類很多： 可按制作材料分為：鍺管、硅管； 可按功率大小分為：大功率、中功率、小功率； 可按截止頻率分為：高頻、低頻；還有按結(jié)構(gòu)、封裝、噪音等等進(jìn)行分類。例我們常用的 901 901 8050、 8550 都是屬于低頻、小功率、硅管； 9018 是屬于高頻、小功率、硅管； 9014 是屬于低噪聲、低頻、小功率、硅管。 晶體三極管的工作原理 三極管可以看 作是由兩個(gè)二極管合成的，其內(nèi)部有兩個(gè) PN 結(jié)。在通常狀態(tài)，電流只能從 P 流向 N。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 38 三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu) 三極管在電路圖中的符號(hào)如圖 39所示，三個(gè)引腳分別叫做：基極 b（基本控制用）、集電極 c（被控制）、發(fā)射極 e（基極電流電子發(fā)射）。 圖 39 三極管的符號(hào) 放大作用是三極管的靈魂，我們用 NPN 型三極管，來(lái)說(shuō)明三極管的電流關(guān)系（電流放大作用）。 按照 PN 結(jié)的特性，電流可以三極管的 b 極流向 e 極，也可以從 b 極流向 c極。但不能從 c 極流向 e 極，也不能從 e 極流向 c 極。因 為這時(shí)電流都會(huì)被一個(gè)反向的 PN 結(jié)所阻斷。然而，當(dāng)我們給 be 通一個(gè)電流（ Ib）的同時(shí)，集電極 c和發(fā)射極 e 就能導(dǎo)通了，而且這時(shí)的 ce 電流 Ic 可以比 Ib 大的多（幾百倍）。這就是三極管的放大和開(kāi)關(guān)作用。 要正確使用三極管，必須熟悉三極管的三個(gè)工作狀態(tài)。 （ 1）截止?fàn)顟B(tài)（ Ib=0、 Ic=0）：如圖 310，當(dāng)電位器從最下端慢慢向上調(diào)節(jié)， B 點(diǎn)的電位（和 0V 基準(zhǔn)點(diǎn)間的電壓）從 0V 變到約 的過(guò)程中，基 極電流 Ib 都為 0。這時(shí)的集電極電流 Ic 自然也為 0， C 到 E 之間截止（無(wú)電流不導(dǎo)通）， C 點(diǎn)的電位等于 A 點(diǎn)的電位（ 6V）。 （ 2）放大狀態(tài)（ ΔIc = βΔIb）：當(dāng)電位器繼續(xù)向上調(diào)節(jié)， B 點(diǎn)的電位繼續(xù)變高，這時(shí)發(fā)射結(jié)開(kāi)始導(dǎo)通，基極電流 Ib 產(chǎn)生，集電極電流 Ic 也出現(xiàn)，并且可以是 Ib 的上百倍。在這過(guò)程中，隨著 Ib 變大， Ic 將會(huì)上百倍的隨之變大。 C點(diǎn)的電位相應(yīng)隨之變低， A、C 點(diǎn)之間的電壓變大。 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 （ 3）飽和狀態(tài) (Ic 恒定 =（ ） / Rc)：基極電流 Ib 不斷變大， C點(diǎn)的電位變低到 三極管的飽和導(dǎo)通電壓（約 ）時(shí)， C 點(diǎn)的電位就不能再變低了。這時(shí) Ib 不管怎么變大， Ic 都不會(huì)再變了。 圖 310 截止?fàn)顟B(tài) 固態(tài)繼電器 固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中無(wú)機(jī)械接觸部件，因此固態(tài)繼電器除具有與 電磁繼電器 一樣的功能外，還具有邏輯電路兼容，耐振耐機(jī)械沖擊，安裝位置無(wú)限制，具有良好的防潮防霉防腐蝕性能，在防爆和防止 臭氧 污染方面的性能也極佳，輸入功率小，靈敏度高，控制功率小， 電磁兼容性 好，噪聲低和工作頻率高等特點(diǎn)。固態(tài)繼電器專用的固態(tài)繼電器可以具有短路保護(hù)，過(guò)載保護(hù)和過(guò)熱保護(hù)功能，與組合邏輯固化封裝就可以實(shí)現(xiàn)用戶需要的智能模塊，直接用于控制系統(tǒng)中。固態(tài)繼電器目前已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍接口設(shè)備、恒溫系統(tǒng)、調(diào)溫、電爐加溫控制、 電機(jī) 控制、數(shù)控機(jī)械，遙控系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化裝置；信號(hào)燈、調(diào)光、閃爍器、照明舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)；儀器儀表、醫(yī)療器械、復(fù)印機(jī)、自動(dòng)洗衣機(jī)；自動(dòng)消防，保安系統(tǒng)，以及作為電網(wǎng)功率因素補(bǔ)償?shù)碾娏﹄娙莸那袚Q開(kāi)關(guān)等等，另外在化工、煤礦等需防爆、防潮、防腐蝕場(chǎng)合中都有大量使用。 它是用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)電接點(diǎn)作為切換裝置的具有繼電器特性的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，單相 SSR 為四端有源器件，其中兩個(gè)輸入控制端，兩個(gè)輸出端，輸入輸出間為光隔離，輸入端加上直流或 脈沖信號(hào) 到一定電流值后， 輸出端就能從