【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 給定的比較電壓時(shí)會(huì)想單片機(jī)AT89C2051發(fā)送信號(hào)。實(shí)驗(yàn)方案：模擬純凈水的水質(zhì)變化，逐步的向燒杯中加入食鹽，以達(dá)到水中離子濃度增加。電極全部侵入到溶液中，以比便測(cè)量信號(hào)的不準(zhǔn)確。通過測(cè)量電路的測(cè)試得出在給定電壓為5V的情況下水中的電導(dǎo)率變化比較大，電源的電壓為5V額定電流為1A，當(dāng)加入食鹽以模擬污染環(huán)境。電位器電源萬用表水杯 測(cè)量信號(hào)電路原理圖15879134分NPT5 電極尺寸參數(shù)LM339 信號(hào)采集原理是示意圖 信號(hào)分析及輸出系統(tǒng)信號(hào)比較這里采用了LM339型電壓比較器，這是一款四電壓比較器的集成電路，該電路的特點(diǎn)有，工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電壓均可工作，單電源2~36V，雙電源177。1~177。18V，消耗電流小，Icc=，輸入失調(diào)電壓小，V=177。2mA共模輸入電壓范圍寬， Vic=0～；輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容；輸出可以用開路集電極連接“或”門；采用雙列直插14 腳塑料封裝（DIP14）和微形的雙列14 腳塑料封裝（SOP14） LM339管腳封裝圖LM393/339是高增益,寬頻帶器件,像大多數(shù)比較器一樣,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合,標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入—,而且增加甚至很小的正反饋量(~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,否則直接插入IC并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩,如果輸入信號(hào)是脈沖波形,并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快,~。,發(fā)射極接地的NPN輸出晶體管,(當(dāng)不用負(fù)載電阻沒被運(yùn)用),(16mA)時(shí), 的γSAT限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí),輸出晶體管的低失調(diào)電壓()允許輸出箝位在零電平。LM339類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用“+”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用“”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓（也稱為門限電平，它可選擇LM339輸入共模范圍的任何一點(diǎn)），另一端加一個(gè)待比較的信號(hào)電壓。當(dāng)“+”端電壓高于“”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。當(dāng)“”端電壓高于“+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。兩個(gè)輸入端電壓差別大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339用在弱信號(hào)檢測(cè)等場(chǎng)合是比較理想的。LM339的輸出端相當(dāng)于一只不接集電極電阻的晶體三極管，在使用時(shí)輸出端到正電源一般須接一只電阻（稱為上拉電阻，選315K）。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。 下圖為基礎(chǔ)的比較電路 LM339基本比較電路 中心控制裝置分析部分選擇了AT89C2051，AT89C2051是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)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。AT89C2051是一帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）的低電壓，高性能8位CMOS微處理器。它采用ATMEL的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPLI和閃速存儲(chǔ)器，ATMEL的AT89C2051是一強(qiáng)勁的微型處理器，它對(duì)許多嵌入式控制應(yīng)用提供一定高度靈活和成本低的解決辦法。AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2K字節(jié)閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)RAM，15根I/O口，兩個(gè)16位定時(shí)器，一個(gè)五向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行口，一個(gè)精密模擬比較器以及兩種可選 的軟件節(jié)電工作方式。空閑方停止CPU工作但允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行工作口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個(gè)硬件復(fù)位。電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)理了從電子管、晶體管、集成電路到大規(guī)模集成電路共四個(gè)階段，即通常所是說的第一代、第二代、第三代和第四代計(jì)算機(jī)。現(xiàn)在廣泛使用的微型計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)的產(chǎn)物，因此它屬于第四代計(jì)算機(jī)，而單片機(jī)則是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)分支。從1971年微型計(jì)算機(jī)問世以來，由于實(shí)際應(yīng)用的需要，微型計(jì)算機(jī)向著兩個(gè)不同的方向發(fā)展：一個(gè)是向高速度、大容量、高性能的高檔微機(jī)方向發(fā)展；而另一個(gè)則是想穩(wěn)定可靠、體積小和價(jià)格廉的單片機(jī)方向發(fā)展。但兩者在原理和技術(shù)上是緊密聯(lián)系的。根據(jù)控制應(yīng)用的需要，可以將單片機(jī)分為通用型和專用行。通用型單片機(jī)是一種基本芯片，它的內(nèi)部資源比較豐富，性能全面且適用性強(qiáng)，能覆蓋多種應(yīng)用需求。用戶可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種不同應(yīng)用的控制系統(tǒng)，即通用單片機(jī)有一個(gè)再設(shè)計(jì)過程，通過用戶的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，才能組建成一個(gè)以單片機(jī)為核心再配以其他外圍電路的應(yīng)用控制系統(tǒng)。專用型的單片機(jī)主要是應(yīng)用在專門針對(duì)某個(gè)特定產(chǎn)品的，例如電鍍表和IC卡讀寫器上的單片機(jī)等。這種應(yīng)用的最大特點(diǎn)是針對(duì)性強(qiáng)而且數(shù)量巨大。本電路所使用的是通用型的單片機(jī)AT89C205189系列單片機(jī)有AT89C系列的標(biāo)準(zhǔn)型及抵擋型，還有AT89S系列的高檔型。AT89C單片機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如下。它主要由下面幾部分組成：1個(gè)8位中央處理器、片內(nèi)RAM、4個(gè)8位的雙向可尋址I/O口、1個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行接口、2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、多個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 在AT89C單片機(jī)結(jié)構(gòu)中，最顯著的特點(diǎn)是內(nèi)部含有FLASH存儲(chǔ)器，而在其他方面的結(jié)構(gòu)，則和INTEL公司的8051的結(jié)構(gòu)沒有太大的區(qū)別。AT89C2051是一帶有2KBFLASH可編程、可檫除只讀存儲(chǔ)器的低壓、高性能8位CMOS微型計(jì)算機(jī)，它采用ATMEL的高密非易失存儲(chǔ)器技術(shù)制造，不并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPL1和FLASH存儲(chǔ)器，使AT89C2051成為一強(qiáng)勁的微型計(jì)算機(jī)。AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2KBFLASH存儲(chǔ)器；128字節(jié)RAM；15條I/O口引線；2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；1個(gè)5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)；1個(gè)全雙工串行口；1個(gè)精密模擬比較器以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。此外，AT89C2051是用可降到0頻率的靜態(tài)邏輯操作設(shè)計(jì)的，并自持兩種可選的軟件節(jié)電工作方式。掉電方式保存RAM內(nèi)容，但振蕩器停止工作，并禁止所有其他部件的工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 主要性能：和MCS51產(chǎn)品兼容2KB可重編程FLASH存儲(chǔ)器耐久性：1000次寫/檫除。全靜態(tài)操作：0HZ24MHZ AT89C2051管腳封裝圖2級(jí)加密程序存儲(chǔ)器128*8位內(nèi)部RAM 15條可編程I/O引線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UART通道直接LED驅(qū)動(dòng)輸出片內(nèi)模擬比較低功耗空載和掉電方式。 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 引腳功能說明VCC: 電源電壓GND：地P1口：P1口是一組8位雙向I/O口，，主要是考慮它們分別是內(nèi)部精密比較器的同相輸入端（AIN0）和反相輸入端（AIN1），如果需要應(yīng)在外部接上拉電阻。P1口輸出緩沖器可吸入20mA電流可直接驅(qū)動(dòng)LED。當(dāng)p1口引腳寫入“1”時(shí)可作輸入端，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流。P1口還在Flash閃速變成及程序校驗(yàn)時(shí)接收代碼數(shù)據(jù)。P3口：、。，他作為一個(gè)通用I/O口但不可訪問，但可作為固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號(hào)，P3口緩沖器可吸入20mA電流。當(dāng)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。做輸入時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。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)。RST：復(fù)位輸入。RST引腳一旦變成兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平，所有的I/O口都將復(fù)位到“1”狀態(tài)，當(dāng)振蕩器政治工作時(shí)，持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平便可完成復(fù)位，每個(gè)機(jī)器周期為12個(gè)振蕩時(shí)鐘周期。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。XTAL2：振蕩器反相發(fā)黨旗的輸出端。 振蕩器特征：XTALXTAL2為片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端，如下圖所示?？刹捎檬⒕杌蛱沾烧袷幤鹘M成時(shí)鐘振蕩器，如需從外部輸入時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)AT89C2051，時(shí)鐘信號(hào)從XTAL1輸入，XTAL2應(yīng)懸空。由于輸入靠?jī)?nèi)部電路是經(jīng)過一個(gè)2分頻觸發(fā)器，所以輸入的外部時(shí)鐘信號(hào)無需特殊要求，但它必須符合電平的最大和最小值及時(shí)序規(guī)范。 晶振震蕩電路 特殊功能寄存器：片內(nèi)特殊功能寄存器（SFR）空間存儲(chǔ)區(qū)的影象圖如下表所示。并非存儲(chǔ)區(qū)中所有的地址單元都被占用，未占用的地址單元亦不能使用，如果對(duì)其進(jìn)行讀訪問一般返回為隨機(jī)數(shù)，寫訪問也不確定。這些單元是為了以后利用這些未使用的地址單元擴(kuò)展新功能而設(shè)置。所以用戶軟件不要對(duì)它們寫“1”，在這種情況下，新位的復(fù)位或不激活值總為“0”。某些指令的約束條件：AT89C2051是經(jīng)濟(jì)型低價(jià)位的微控制器，它含有2K字節(jié)的Flash閃速程序存儲(chǔ)器，指令系統(tǒng)與MCS51完全兼容，可使用MCS51指令系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行編程。但是在使用某些有關(guān)指令進(jìn)行編程時(shí)，需要注意一些事項(xiàng)。和跳轉(zhuǎn)或分支有關(guān)的指令有一定的空間約束，使目的地址能安全在AT89C2051的2K字節(jié)的物理程序存儲(chǔ)器空間內(nèi)，必須注意這一點(diǎn)。對(duì)于2K字節(jié)存儲(chǔ)器的AT89C2051來說，LJMP 7E0H是一條有效指令，而LJMP 900H則為無效指令。分支指令:對(duì)于LCALL、LJMP、ACALL、AJMP、SJMP、JMP@A+DPTR等指令，只要記住這些分支指令的目的地址在程序存儲(chǔ)器大小的物理范圍內(nèi)（AT89C2051程序空間為：000H7FFH單元），這些無條件分支指令就會(huì)正確執(zhí)行，超出物理空間的限制會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)知的程序錯(cuò)誤。CJNE[….]、DJNZ[….]、JB、JNB、JC、JNC、JBC、JZ、JNZ等這些條件轉(zhuǎn)移指令的使用與上述原則一樣，同樣，超出物理空間的限制引起不可預(yù)知的程序錯(cuò)誤。至于中斷的使用，80C51系列硬件結(jié)構(gòu)中已保留標(biāo)準(zhǔn)中斷服務(wù)子程序的地址。與MOVX相關(guān)的指令，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 AT89C2051包含128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這樣，AT89C2051的堆棧深度局限與內(nèi)部RAM128字節(jié)范圍內(nèi)，它既不支持外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問，也不支持外部程序存儲(chǔ)器的執(zhí)行，因此程序中不應(yīng)有MOVX[….]指令。程序存儲(chǔ)器的加密：AT89C2051使用對(duì)芯片上的兩個(gè)加密進(jìn)行編程或不編程來得到如下表所示的功能： 編程或編程對(duì)照表空閑模式：在空閑模式下，CPU保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止?！?”，或者在使用上拉電阻的情況下設(shè)置為“1”。應(yīng)注意的是：在用硬件復(fù)位終止空閑模式時(shí)，AT89C2051通常從程序停止一直到內(nèi)部復(fù)位獲得控制之前的兩個(gè)機(jī)器周期處恢復(fù)程序執(zhí)行。在這種情況下片內(nèi)硬件禁止對(duì)內(nèi)部RAM的讀寫，但允許對(duì)端口的訪問，要消除硬件復(fù)位終止空閑模式對(duì)端口意外寫入的可能，原則上進(jìn)入空閑模式指令的下一條指令不 應(yīng)對(duì)端口引腳或外部存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問。Flash閃速存儲(chǔ)器的編程：AT89C2051是在擦除狀態(tài)下（也即所有單元內(nèi)容均為FFH時(shí)）用2K字節(jié)內(nèi)PEROM代碼存儲(chǔ)陣列進(jìn)行封裝微控制器，其程序存儲(chǔ)器是可反復(fù)編程的。代碼存儲(chǔ)陣列依次編程一個(gè)字節(jié)，一旦陣列被編程，如需要新變成一非空（空為：FFH）字節(jié)，必須對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)器陣列進(jìn)行點(diǎn)擦除。AT89C2051內(nèi)FLASH閃存儲(chǔ)器的編程和校驗(yàn)如圖。內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器：AT89C2051內(nèi)部包含一個(gè)PEROM編程地址計(jì)數(shù)器，它總在RST上升沿來時(shí)復(fù)位到00H，并在XTAL1引腳上出現(xiàn)正跳變脈沖時(shí)進(jìn)行加1計(jì)數(shù)。編程方法：要對(duì)AT89C2051進(jìn)行編程，使用以下方法。上電次序：在VCC和GND引腳之間加上電源。設(shè)置RST和XTAL1為GND電平。其它引腳置空，等待至少10Ms以上。置RST引腳為高電平。 、“H” 或低“L”電平可對(duì)PEROM進(jìn)行編程操作。 AT89C2051 FLASH閃存編程方式 編程和校驗(yàn)方法如下：4．。5．置RST端為+12V，激活編程。6．，寫字節(jié)周期是自身定時(shí)的。 7．當(dāng)校驗(yàn)已編程的數(shù)據(jù)，使RST從+12V降到邏輯電平“H”。8．對(duì)下一地址單元編程字節(jié)，使XTAL1引腳正脈沖跳變依次使地址計(jì)數(shù)器加1，在P1口輸入新的書字節(jié)。9．重復(fù)5至8，可對(duì)整個(gè)2K字節(jié)陣列全部編程，直到目標(biāo)文件結(jié)束。10．下電次序： 置XTAL1為低“L”電平 置RST為“L”電平 置空所有其它I/O引腳 關(guān)閉VCC電源數(shù)據(jù)查詢：AT89C2051具有寫周期結(jié)束的數(shù)據(jù)查詢功能，在寫周期期間。當(dāng)寫周期完成，全部輸出端的真實(shí)數(shù)據(jù)有效，同時(shí)下一個(gè)周期開始，數(shù)據(jù)查詢可在寫周期被初始化的任一時(shí)刻開始。Ready/busy:字節(jié)編程的進(jìn)度通過“RDY/BSY輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，編程期間，“H”后被拉低來指“BSY”，“H”來指示“RDY”。程序校驗(yàn)：如果加密位LBLB2沒有進(jìn)行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過校驗(yàn)數(shù)據(jù)線讀?。菏筊ST從“L”變?yōu)椤癏”，復(fù)位內(nèi)部的地址計(jì)數(shù)器為000H。對(duì)代碼數(shù)據(jù)加上正確的控制信號(hào)即可在P1口引腳上讀取數(shù)據(jù)。XTAL1引腳跳變一次使內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器加1。從P1口讀取下一個(gè)代碼字節(jié)。重復(fù)3到4步驟，即可將全部單元的數(shù)據(jù)讀取。加密位不可直接校驗(yàn)，加密位的校驗(yàn)可通過對(duì)存儲(chǔ)器的校驗(yàn)和寫入