【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） ，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 （） 。仰恩大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5圖 AT89S51 芯片此外，AT89S51 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 AT89S51 主要功能特性： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 32 個(gè)雙向 I/O 口 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 全雙工 UART 串行中斷口線 2 個(gè)外部中斷源 中斷喚醒省電模式 看門狗（WDT）電路 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁(yè)編程 4k 可反復(fù)擦寫(1000 次）ISP Flash ROM 工作電壓 時(shí)鐘頻率 033MHz 128x8bit 內(nèi)部 RAM 低功耗空閑和省電模式 3 級(jí)加密位 軟件設(shè)置空閑和省電功能仰恩大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 雙數(shù)據(jù)寄存器指針AT89S51 的引腳功能介紹：VCC：AT89S51 電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一個(gè) 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。RESET：AT89S51的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。EA/VPP：EA為英文External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說(shuō)當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來(lái)執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時(shí)，可以利用此引腳來(lái)輸入21V的燒錄高壓（VPP） 。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。AT89S51可以利用這支引腳來(lái)觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373） ，將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)锳T89S51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來(lái)使用。PSEN：此為Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（EA=0） ，會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89S51可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在仰恩大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。PORT0（～）：端口0是一個(gè)8位寬的雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，示位1，依此類推。其他三個(gè)I/O端口（PPP3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)作I/O用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)LS的TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器） ，P0就以多工方式提供地址總線（A0～A7）及數(shù)據(jù)總線（D0～D7） 。設(shè)計(jì)者必須外加一個(gè)鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一個(gè)完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲(chǔ)器空間。PORT2（～）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)LS的TTL負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。P2除了用做一般I/O端口使用外，若是在AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個(gè)時(shí)候P2便不能當(dāng)作I/O來(lái)使用了。PORT1（～）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT3（～）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下：：RXD，串行通信輸入。：TXD，串行通信輸出。：INT0，外部中斷0輸入。：INT1，外部中斷1輸入。：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。：WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。: RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。仰恩大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 溫度檢測(cè)和報(bào)警主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)，使用比較方便，在程序跑飛時(shí)，可以手動(dòng)復(fù)位，這樣就不用在重起單片機(jī)電源，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 圖 單片機(jī)主板電路溫度的檢測(cè)主要依據(jù) DS18B20 來(lái)采集，DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的 1 腳接地，2 腳作為信號(hào)線，3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。本設(shè)計(jì)采用電源供電方式， 口接單線總線為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管和 89S51 的 來(lái)完成對(duì)總線的上拉。當(dāng) DS18B20 處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為 10 μs。采用寄生電源供電方式是 VDD和 GND 端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三狀態(tài)的。主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò) 3 個(gè)步驟：?初始化；?ROM 操作指令；?存儲(chǔ)器操作指令仰恩大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路我們要求的溫度在一定的范圍內(nèi)為安全溫度，我們?cè)O(shè)置的上界溫度為 35℃，當(dāng)測(cè)量值在正常范圍內(nèi)時(shí)，程序控制 輸出低電平，音頻信號(hào)不發(fā)聲，當(dāng)達(dá)到一定的上界或者下界時(shí)，報(bào)警電路開始工作， 同時(shí)為高電平，音頻發(fā)音告警，操作人員觀察音頻發(fā)生器是否發(fā)音，就可知道被測(cè)量器件工作是否正常。圖 報(bào)警電路 單片機(jī)及復(fù)位鍵控制模塊 單片機(jī)采用89S51，其中有8K內(nèi)存可用。對(duì)交通燈的控制主要用其中的計(jì)數(shù)器定時(shí)來(lái)完成。一方面要完成對(duì)各模塊的控制，另一方面也要協(xié)調(diào)好各模塊的時(shí)序及口線沖突問(wèn)題。單片機(jī)復(fù)位電路是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從該狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC=0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無(wú)論是在單片機(jī)剛接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位的條件是：使RST/VPD引腳 加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)振蕩周期）的高電平。若時(shí)鐘頻率為12MHz，每機(jī)器周期為1us，則只需2us以上時(shí)間的高電單 片 機(jī)IS18B20VCCGND仰恩大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。單片機(jī)常見的復(fù)位電。圖 按鍵復(fù)位電路該電路除了具有上電復(fù)位電路功能，還可以使用中復(fù)位，只要按下圖 中的 RESET 鍵，此時(shí)電源 VCC 經(jīng)電阻 R1 、R2 分壓，在 RESET 端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。 單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE 和 PSEN 信號(hào)，即 ALE=1，這表明單片機(jī)復(fù)位不會(huì)有任何取值操作。按鍵復(fù)位電路，易掌握，好操作。 語(yǔ)音電路本系統(tǒng)語(yǔ)音電路可錄制四段提示音，同時(shí)，在電話接通后，可以將語(yǔ)音分段播放。根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，系統(tǒng)選擇了美國(guó) ISD 公司的 ISD1420 芯片。 ISD1420 芯片簡(jiǎn)述ISD1420 語(yǔ)音芯片是由美國(guó) ISD(Information Storage Device)公司開發(fā)的高保真、不怕斷電、錄放一體化的單片固態(tài)語(yǔ)音集成電路[8]。其片內(nèi)設(shè)有時(shí)鐘振蕩器、128K 字節(jié) E2PROM(電可編程可擦除只讀存貯器)、低噪前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、反混疊濾波器、平滑濾波器、模擬轉(zhuǎn)發(fā)器、差動(dòng)功率放大器等高品質(zhì)語(yǔ)音錄放系統(tǒng)所需的全部基本功能電路。由 ISD1420 組成的最小應(yīng)用系統(tǒng)僅包含：一個(gè)麥克，喇叭，幾個(gè)阻容元件，兩個(gè)開關(guān)和電源。錄制的信息存放在內(nèi)部不揮發(fā)單元中，斷點(diǎn)后可以長(zhǎng)久保存。這種獨(dú)特的單片解決方案使用了 ISD 的專利模擬存儲(chǔ)技術(shù)。語(yǔ)音和音頻信號(hào)不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換直接以原來(lái)狀態(tài)存儲(chǔ)到內(nèi)部存儲(chǔ)器，可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的語(yǔ)音復(fù)制。ISD 系列語(yǔ)音芯片特點(diǎn):（a）所需外圍元件少，電路簡(jiǎn)單，操作方便；仰恩大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11（b）采用直接模擬量存貯技術(shù) DAST(Direct Analog Storage Technology)，再現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲；（c）零功率信息存貯，省掉備用電源；（d）信息可保存 10 年以上，可反復(fù)錄放達(dá) 10 萬(wàn)次之多；（e）易于使用，語(yǔ)音固化無(wú)需專用編程或開發(fā)裝置，可隨意改變錄音內(nèi)容；（f）較強(qiáng)的選址能力，可進(jìn)行分段管理和分段存儲(chǔ)多段信息；（g）具有自動(dòng)省電模式，錄音和回放后即刻進(jìn)入等待模式，此時(shí)僅需 的維持電流；（h）自帶時(shí)鐘源，高抗干擾性能；（i）可直接驅(qū)動(dòng) 816 喇叭工作，輸出不失真功率大于 50mW。也可作激勵(lì)信號(hào)單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的 1/4，約為 120mW左右；（j）采用總線技術(shù)，適于同單片機(jī)接口。 芯片引腳介紹A01A12A23A34A45A56NC7NC8A69A710NC11VSSD12VSSA13SP+14 SP 15VCCA 16MIC 17MIC REF 18AGC 19ANA IN 20ANA OUT 21NC 22PLAYL 23PLAYE 24RECLED 2526 2627 2728 28 ISD1420芯片引腳圖AOA7為地址或操作模式控制端；VSSD為數(shù)字地；VSSA為模擬地:SP＋、SP為音頻信號(hào)輸出端，可以驅(qū)動(dòng)816個(gè)揚(yáng)聲器；VCCA為模擬電源；VCCD為數(shù)字電源；MIC為話筒輸人端，可用駐極體話筒，通過(guò)電容耦合；MICREF為話筒輸人參考端，若不用應(yīng)懸空；仰恩大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12AGC為自動(dòng)增益控制端，調(diào)整芯片內(nèi)部前置放大器增益，使錄入信號(hào)不失真；ANAIN,ANAOUT兩端間接電容，該端用于模擬信號(hào)的直接輸人、輸出；XCLK為外部時(shí)鐘或接地(一般用戶接地即可)；REC/為錄、放音控制，低電平為錄音(此時(shí)PLAYE/或PLAYL/=O)；PLAYL/為電平放音控制(低電平有效)，放音時(shí)應(yīng)該保持低電平(此時(shí)REC/=0)；PLAYE/為邊沿放音控制，下降沿開始放音(此時(shí)REC/=0)；RECLED/為錄音指示，接發(fā)光二極管，錄音時(shí)亮，放音結(jié)束閃爍一下，然后熄滅。 芯片工作原理ISD1420 地址輸入端具有雙重功能，根據(jù)地址中的 AA7 的電平狀態(tài)決定 A0～A7 的功能。如果 AA7 中間至少有一個(gè)低電平，則 A0～A7 輸入全解釋為地址位，作為起始地址用，此時(shí)地址線僅僅作為輸入端口，在操作過(guò)程中不能輸出內(nèi)部地址信息。根據(jù) PLAYE、PLAYL 或 REC 的下降沿信號(hào)，地址輸入被鎖定。如果 AA7 同為高電平時(shí)，ISD1420 芯片進(jìn)入模式操作方式。 芯片工作模式先錄音，能分 160 段(地址為 00H0A0H)。我們說(shuō)話平均語(yǔ)速 4 字/秒，所以 20 秒我們錄 80 字。經(jīng)過(guò)計(jì)算，每個(gè)字占 2 個(gè)地址。我們錄音 13 段。錄音用 S1 鍵，放音控制用 S2 鍵。錄音時(shí)按下鍵后開始錄音,錄完每段后放開按鍵,錄音停止。共錄 13 段,錄每段時(shí)同時(shí)用數(shù)碼管提示，分別用數(shù)字 0F 來(lái)表示。按語(yǔ)音提示鍵播報(bào)溫度,不按不播報(bào)。一、語(yǔ)音溫度計(jì)溫馨提示您，當(dāng)前溫度（00H27H）二、一（28H2FH）三、二（30H37H）四、三（38H3FH）五、四（40H47H）六、五（48H4FH