【文章內(nèi)容簡介】 器，并且是以 8031為核心構(gòu)成的。所以，它和 8051系列單片機(jī)是兼容的。 AT89S52主要性能： ● 8KB可改編程序 Flash存儲(chǔ)器（可經(jīng)受 1000次的寫入 /擦除）。 ●全靜態(tài)工作： 0Hz～ 33MHz。 ● 3級(jí)加密程序存儲(chǔ)器。 ● 256字節(jié)內(nèi)部 RAM。 ● 32條可編程 I/O線。 ● 3個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 ● 8個(gè)中斷源。 ●全雙工 UART串行通道。 ●低功耗空閑和掉電模式 ●掉電后中斷可喚醒 ●看門狗定時(shí)器 ●雙數(shù)據(jù)指針 ●掉電標(biāo)識(shí)符 對于雙列直插封轉(zhuǎn)方式的 AT89S52，其引腳排列如圖 : 8 P 1. 0/ T 21P 2. 021P 1. 1/ T 2E X2P 2. 122P 1. 23V C C40P 1. 34P 1. 78P 0. 039P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 1. 45P 0. 138P 3. 4/ T 014P 1. 56P 0. 237P 1. 67X T A L 218X T A L 119V S S20P 0. 336R S T / V P D9P 0. 435P 3. 2/ I N T 012P 0. 534P 3. 3/ I N T 113P 0. 633P 3. 5/ T 115P 0. 732P 3. 6/ W R16E A / V P P31P 3. 7/ R D17A L E / P R O G30P S E N29P 2. 728P 2. 223P 2. 627P 2. 324P 2. 526P 2. 425U1A T 89 S 52C10 u fR10kS W P B+5X T A LC30 p fC30 p f 圖 單片機(jī)電路 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可 選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 硬件系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì) 風(fēng)速風(fēng)向系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)主要有（ 1）系統(tǒng)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)；（ 2）系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計(jì)；（ 3）電源電路設(shè)計(jì)； ? 系統(tǒng)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)如圖 ，于時(shí)間要求不是很高的系統(tǒng)，只要按圖進(jìn)行設(shè)計(jì)就能使系統(tǒng)可靠起振，并穩(wěn)定運(yùn)行，但由于圖中的 C C2 電容起著系統(tǒng)時(shí)鐘頻率微調(diào)和穩(wěn)定的作用，因此， 在實(shí)際應(yīng)用中一定要注意正確選擇參數(shù)，一般在 5～ 30pF。系統(tǒng)時(shí)鐘電路如圖 ： 9 12 M H ZX T A LC130 p fC230 p fGNDX T A L 1X T A L 2 圖 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 ? 系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計(jì) 智能系統(tǒng)一般有開關(guān)復(fù)位和上電復(fù)位電路。復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)通常有兩種方式：即專用監(jiān)控電路和 RC復(fù)位電路。前者電路實(shí)現(xiàn)簡單，成本低，但復(fù)位可靠性相對較低；后者成本較高，復(fù)位可靠性高，尤其是高可靠重復(fù)復(fù)位。對于復(fù)位要求高的場合，大多采用這種方式。 本系統(tǒng)采用的是 RC復(fù)位電路。 RC復(fù)位電路的實(shí)質(zhì)是一階充放電電路，現(xiàn)結(jié)合圖 31 所示，說明這種復(fù)位電路的特點(diǎn)。系統(tǒng)按鍵按下時(shí)該電路提供有效的復(fù) 位信號(hào) RST（高電平），同時(shí)電容被短路放電；按鍵松開時(shí)， VCC 對電容充電，充電電流在電阻上， RST 依然為高電平，仍然復(fù)位，充電完成后，電容相當(dāng)于開路， RST為低電平，正常工作。單片機(jī)復(fù)位電路如圖 ： 圖 RC 復(fù)位電路 10 ? 電源電路的設(shè)計(jì) 在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)中，電源的設(shè)計(jì)是需要首先考慮，這決定了系統(tǒng)式采用是單電源方案還是多電源方案，系統(tǒng)的功耗有無特殊規(guī)定等。不同的電源方案決定了整個(gè)系統(tǒng)的方案和器件選擇。 單片機(jī)的電源設(shè)計(jì)包含 3 個(gè)內(nèi)容，一方面是如何降低電源的功耗 。二是如何設(shè)計(jì)外圍電路和單片機(jī)對不 同電源電壓的需要，即電源分配方案的選擇；三是如何對電源進(jìn)行管理和監(jiān)控。 設(shè)計(jì)電源首先要解決供電電流，估計(jì)供電電源的壽命，確定系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的總電流包括器件電流，分立元件電流和漏電流等，消耗電流 I的計(jì)算公式為Ｉ＝Ｖ *Ｃ *f(V 為電壓， C 為電容， f為頻率 )電流的大小主要取決于系統(tǒng)的硬件情況，包括元件耗電，漏電等。 本文的電源設(shè)計(jì)除主要考慮到系統(tǒng)的供電外還考慮到電源的方便性，所以本文采用的是市電供電方式，解決了電池供電的麻煩，但是市電所帶來的問題主要有電壓過高且不穩(wěn)定，市電是交流電，沒辦法直接使用，所以本文 設(shè)計(jì)了專用的電源電路，原理如圖 ： 交 流 電 源 變 壓 器 整 流 電 路 濾 波 電 路 穩(wěn) 壓 電 源 負(fù) 載Ut tttUUU 圖 電源設(shè)計(jì)原理圖 為了給系統(tǒng)提供可靠的電流，變壓器選用 220V12V2A 的變壓器，整流采用二極管全橋整流方式，將負(fù)向電流整合成正向，為了整流安全，二極管中流過的最大電流應(yīng)大于流過的平均電流，二極管的反向電壓峰值應(yīng)比二極管在電路中承受的最高反向電壓大一倍左右，因此可以選用 2C12D二極管。濾波電路的電容器較大，所以一般采用電解電容器，其具有極性，選擇時(shí)還要考慮耐壓。 為了給電路提供一個(gè)穩(wěn)定的 電流這里選用國家半導(dǎo)體開發(fā)出來的比較成熟的一種線性半導(dǎo)體器件7805，該芯片為正穩(wěn)壓電路 ,TO220封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣，內(nèi)含過熱，過流 ,過載保護(hù)電路。 芯片完成對電源的穩(wěn)壓，本文采用了 7805芯片，輸出的電壓均能滿足系統(tǒng)的需要。 7805主要特點(diǎn)： （ 1）輸出電流可達(dá) 1A （ 2）輸出電壓 :+ 5V （ 3）過熱保護(hù) （ 4）短路保護(hù) 電源電路如圖 ： 11 T R A N S220V12V1234B R I D G E1 32V VGNDIN OUT7 8 0 51 U F 1 U F5V+1 0 0 U F 圖 電源電路圖 風(fēng)速測量的設(shè)計(jì) 風(fēng)速傳感器 由于風(fēng)的壓力是小于 2KP的，所以要選用一個(gè)微壓傳感器，這 里選用美國的 SMI系列硅微壓傳感器SM5551001D。 硅微壓傳感器是當(dāng)今傳感器發(fā)展的前沿技術(shù)， 硅半導(dǎo)體傳感器因其體積小、重量輕、成本低、性能好、易集成等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。 能敏感微小被測量，可制成血壓壓力傳感器。 SMI硅微壓傳感器是價(jià)位低、線性度在 %到 %范圍內(nèi)的硅微壓力傳感器，最低滿量程 (1KPa)被列為超低壓力測量范圍。其以硅為材料制成，具有獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)，采用輕細(xì)微機(jī)械加工和多次蝕刻制成惠斯通電橋于硅膜片上，當(dāng)硅片上方受力時(shí)產(chǎn)生變形，電阻產(chǎn)生壓阻效應(yīng)而失去電橋平衡，輸 出與壓力成比例的電信號(hào)。 SM5551001D壓力傳感器是一種將壓力轉(zhuǎn)換成電流 /電壓的器件，可用于測量壓力、位移等物理量。此壓力傳感器的量程是 2KP，輸入電壓是 5V，最大電壓時(shí) 10V，最大輸出電流是 3mA。它的輸出電壓是 25mv到 75mv。 SM5551001D特性： 1）無需校準(zhǔn)即能提供線性度優(yōu)于 1%的傳感信號(hào)，因此是一種性能優(yōu)越、集成化的單片硅器件。 2）使用了一套專門設(shè)計(jì)的軟件由計(jì)算機(jī)對傳感器作靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真，并進(jìn)一步計(jì)算壓力傳感器芯片的尺寸，使靈敏度和線性度滿足預(yù)定要求。在生產(chǎn)方面，官方采用 雙板、 CMOS或 EPROM等成功的工藝，從而提高器件的可靠性、增加成品率并降低成本。 信號(hào)放大部分 放大器的選擇好壞對提高測量精度也十分關(guān)鍵 ， 這里我選用 LM324。 LM324 系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到 伏或者高到 32 伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。它有5 個(gè)引出腳，其中 “+” 、 “ ” 為兩個(gè)信 號(hào)輸入端， “V+” 、 “V ” 為正、負(fù)電源端， “Vo” 為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 LM324 的引腳排 12 列見圖 。 圖 LM324 引腳圖 參數(shù)描述： 運(yùn)放類型 :低功率 放大器數(shù)目 :4 帶寬 : 針腳數(shù) :14 工作溫度范圍 :0176。C to +70176。C 封裝類型 :SOIC 3dB帶寬增益乘積 : 變化斜率 : 器件標(biāo)號(hào) :324 器件標(biāo)記 :LM324AD 增益帶寬 : 工作溫度最低 :0176。C 工作溫度最高 :70176。C 放大器類型 :低功耗 溫度范圍 :商用 電源電壓 最大 :32V 電源電壓 最小 :3V 芯片標(biāo)號(hào) :324 表面安裝器件 :表面安裝 輸入偏移電壓 最大 :7mV 運(yùn)放特點(diǎn) :高增益頻率補(bǔ)償運(yùn)算 邏輯功能號(hào) :324 額定電源電壓 , +:15V LM324的特點(diǎn)： ： 3V32V 13 ：最大 100nA 。 。 放大器 LM324 電路接線如圖 所示： +5R310 0kR210 kR110 kVIVO 圖 放大器電路 AD 轉(zhuǎn)化器工作原理 ADC0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性 強(qiáng)，性價(jià)比高而深受 單片機(jī) 愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。 串行 AD 轉(zhuǎn)換器 ADC0832 的使用單片機(jī)控制系統(tǒng)中通常要用到 AD 轉(zhuǎn)換，根據(jù)輸出格式，常用的 AD轉(zhuǎn)換方式可分為并行 AD 和串行 AD。并行方式一般在轉(zhuǎn)換后可直接接收，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少，封裝小，但需要軟件處理才能得到所需要的數(shù)據(jù)。可是單片機(jī) I/O引腳本來就不多，使用串行器件可以節(jié)省 I/O資源。 ADC0832 是８位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可 支持兩個(gè)單端輸入通道和一個(gè)差分輸入通道。相同功能的器件還有 ADC0834，ADC0838， ADC0831。所不同的是它們的輸入通道數(shù)量不同。它們的通道選擇和配置都是通過軟件設(shè)置。 ADC0832特點(diǎn)： 8 位分辨率； 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μS ； 一般功耗僅為 15mW； 8P 、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； 商用 級(jí)芯片溫寬為 0176。C to +70176。C ，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為 ?40176。C to +85176。C ； 芯片接口說明： CS_ 片選使能，低電平芯片使能 ； CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用 ； 14 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用 ； GND 芯片參考 0 電位（地 ）； DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制 ； DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出 ； CLK 芯片時(shí)鐘輸入 ； Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） ； ADC0832 為 8 位 分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入