【文章內容簡介】 線 128x8bit 內部 ram 2 個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 13 3 級加密位 看門狗（wdt）電路 軟件設置空閑和省電功能 靈活的 isp 字節(jié)和分頁編程 雙數據寄存器指針引腳功能介紹按照功能，80C51 的引腳可分為主電源、外接晶體振蕩或振蕩器、多功能 I/O 口、控制和復位等。 I/O 口80C51 共有四個 8 位的并行 I/O 口：P0、PPP3 端口，對應的引腳分別是 ～ ， ～ ， ～ ， ～ ，共 32 根 I/O 線。每根線可以單獨用作輸入或輸出。①P0 端口，該口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。在作為輸出口時，每根引腳可以帶動 8 個 TTL 輸入負載。當把“1”寫入 P0 時，則它的引腳可用作高阻抗輸入。當對外部程序或數據存儲器進行存取時，P0 可用作多路復用的低字節(jié)地址/數據總線，在該模式，P0 口擁有內部上拉電阻。在對 Flash 存儲器進行編程時，P0 用于接收代碼字節(jié)；在校驗時，則輸出代碼字節(jié)；此時需要外加上拉電阻。②P1 端口，該口是帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口，P1 口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4 個 TTL 輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P1 口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在對 Flash 編程和程序校驗時，P1 口接收低8 位地址。另外， 與 可以配置成定時/計數器 2 的外部計數輸入端（）與定時/計數器 2 的觸發(fā)輸入端（） ，如表 所示。張勝： 基于單片機的電熱水器水溫水位控制系統(tǒng)設計 14 表 P1 口管腳復用功能端口引腳 復用功能 T2（定時器/計算器 2 的外部輸入端） T2EX（定時器/計算器 2 的外部觸發(fā)端和雙向控制） MOSI（用于在線編程） MISO（用于在線編程） SCK（用于在線編程） ③ P2 端口，該口是帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口，P2 口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4 個 TTL 輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P2 口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或 16 位的外部數據存儲器時，P2 口送出高 8 位地址，在訪問8 位地址的外部數據存儲器時，P2 口引腳上的內容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內容） ，在整個訪問期間不會改變。在對 Flash 編程和程序校驗期間，P2 口也接收高位地址或一些控制信號。④ P3 端口，該口是帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口，P3 口的輸出緩沖器可驅動（吸收或輸出電流方式）4 個 TTL 輸入。對端口寫“1”時，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時可用作輸入口。P3 口作輸入口使用時，因為有內部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在 80C51 中，同樣 P3 口還用于一些復用功能，如表 所列。在對 Flash 編程和程序校驗期間，P3 口還接收一些控制信號。表 P3 端口引腳與復用功能表端口引腳 復用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時器 0 的外部輸入）北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 15 T1（定時器 1 的外部輸入） WR（外部數據存儲器寫選通） RD（外部數據存儲器讀選通）表 （續(xù)） 復位輸入端。在振蕩器運行時，在此腳上出現兩個機器周期的高電平將使其單片機復位?？撮T狗定時器（Watchdog）溢出后，該引腳會保持 98 個振蕩周期的高電平。在 SFR AUXR（地址 8EH）寄存器中的 DISRTO 位可以用于屏蔽這種功能。DISRTO 位的默認狀態(tài)，是復位高電平輸出功能使能。在存取外部存儲器時，這個輸出信號用于鎖存低字節(jié)地址。在對 Flash 存儲器編程時，這條引腳用于輸入編程脈沖 PROG。一般情況下，ALE 是振蕩器頻率的 6 分頻信號，可用于外部定時或時鐘。但是，在對外部數據存儲器每次存取中，會跳過一個 ALE 脈沖。在需要時，可以把地址 8EH 中的 SFR 寄存器的 0 位置為“1” ，從而屏蔽 ALE 的工作；而只有在 MOVX 或 MOVC 指令執(zhí)行時 ALE 才被激活。在單片機處于外部執(zhí)行方式時，對 ALE 屏蔽位置“1”并不起作用。 程序存儲器允許信號。它用于讀外部程序存儲器。當 80C51 在執(zhí)行來自外部存儲器的指令時，每一個機器周期 PSEN 被激活 2 次。在對外部數據存儲器的每次存取中，PSEN 的 2 次激活會被跳過。為了確保單片機從地址為 0000H～FFFFH 的外部程序存儲器中讀取代碼，故要把 EA 接到 GND 端，即地端。但是，如果鎖定位 1 被編程，則 EA在復位時被鎖存。當執(zhí)行內部程序時，EA 應接到 Vcc。在對 Flash 存儲器編程時，這條引腳接收 12V 編程電壓 Vpp。 振蕩器的反相放大器輸入，內部時鐘工作電路的輸入。 振蕩器的反相放大器輸出。復位電路設計單片機應用系統(tǒng)的硬件電路設計包含兩部分內容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內部的功能單元，如 ROM、RAM、I/O、定時器/計數器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當的芯片，設計相應的電路。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備，如鍵盤、顯示器、打印機、A/D、D/A 轉換器等，要設計合適的接口電路。本設計中只用最小系統(tǒng)加上鍵盤、顯示、ISP 接口電路，單片機本身資源可張勝： 基于單片機的電熱水器水溫水位控制系統(tǒng)設計 16 以滿足設計要求，所以不必對單片機進行擴展。 復位電路雖然簡單，但其作用非常重要。一個單片機系統(tǒng)能恢復正常運行，首先要檢查是否能復位成功，其中手動復位開關比較常用，如圖所示：圖 手動開關復位電路手動開關未按下之前，電容正極處于充電狀態(tài)，當按鍵按下去后，VCC 與 GND 導通，電容放電，從而實現放電。按鍵電路本畢業(yè)設計的按鍵采用獨立式按鍵，是直接用 I/O 口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根 I/O 口線，每個按鍵的工作不會影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。當有按鍵被按下時說明用戶要手動上水。按鍵使用上拉電阻方式接入單片機。未按下時對單片機輸入一個高電平，按下后輸入一個低電平。鍵的閉合與否，反映在行線輸出電壓上就是呈現出高電平或低電平，如果高電平表示斷開的話，那么低電平則表示閉合，所以通過對行線電平的高低狀態(tài)的檢測，便可以確認按鍵按下與否。為了確保 CPU 對一次按鍵動作只確認一次按鍵，必須消除抖動的影響。北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 17 圖 按鍵電路 報警溫度用按鍵 S2，S3，S4 來設置，S2 為調整鍵，按一次可調整報警上限溫度值，按兩次可調整報警下限溫度值，按三次數碼管恢復到正常溫度顯示。 顯示單元設計報警電路的設計蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中發(fā)生器。一、蜂鳴器主要分為（1）壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩由晶體管或集成電路構成。當接通電源后，多諧振蕩器起振，輸出 ~ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴器發(fā)聲。壓電蜂鳴器片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩個鍍上銀電極，經極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘著一起。（2）電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。蜂鳴器的驅動由于自激蜂鳴器是直流電壓驅動的，不需要利用交流信號進行驅動，只需對驅動口輸出驅動電平并通過三極管放大驅動電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音，很簡單，這里就不對張勝： 基于單片機的電熱水器水溫水位控制系統(tǒng)設計 18 自激蜂鳴器進行說明了。這里只對必須用 1/2duty 的方波信號進行驅動的他激蜂鳴器進行說明。單片機驅動他激蜂鳴器的方式有兩種：一種是 PWM 輸出口直接驅動，另一種是利用I/O 定時翻轉電平產生驅動波形對蜂鳴器進行驅動。PWM 輸出口直接驅動是利用 PWM 輸出口本身可以輸出一定的方波來直接驅動蜂鳴器。在單片機的軟件設置中有幾個系統(tǒng)寄存器產生符合蜂鳴器要求的頻率的波形之后，只要打開 PWM 輸出，PWM 輸出口就能輸出該頻率的方波，這個時候利用這個波形就可以驅動蜂鳴器了。而利用 I/O 定時翻轉電平來產生驅動波形的方式會比較麻煩一點，必須利用定時器來做定時，通過定時翻轉電平產生符合蜂鳴器要求的頻率的波形，這個波形就可以用來驅動蜂鳴器了。比如為 2500Hz 的蜂鳴器的驅動，可以知道周期為 400μs ，這樣只需要驅動蜂鳴器的 I/O 口每 200μs 翻轉一次電平就可以產生一個頻率為 2500Hz，占空比為 1/2duty的方波，再通過三極管放大就可以驅動這個蜂鳴器了。有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的差別主要差別為：有源蜂鳴器和無源蜂鳴器的根本區(qū)別是產品對輸入信號的要求不一樣；有源蜂鳴器工作的理想信號是直流電，通常標示為VDC、 VDD 等。因為蜂鳴器內部有一簡單的振蕩電路，能將恒定的電流電轉化成一定頻率的脈沖信號，從面實出磁場交變，帶動鉬片振動發(fā)音。但是在某些有源蜂鳴器在特定的交流信號下也可以工作，只是對交流信號的電壓和頻率要求很高，此種工作方式一般不采用。而無源蜂鳴器沒有內部驅動電路。無源蜂鳴器工作的理想信號方波。如果給預直流信號蜂鳴器是不響應的，因為磁路恒定，鉬片不能振動發(fā)音。這里說的“源”不是指電源，而是指振蕩源。有源蜂鳴器和無源蜂鳴器好像一樣，但仔細看，兩者的高度略有區(qū)別，兩種蜂鳴器的引腳朝上放置事，可以看出有綠色電路板的一種是無源蜂鳴器，沒有電路板而用黑膠封閉的一種有源蜂鳴器。有源蜂鳴器直接接上額定電源就可以連續(xù)發(fā)聲，而無源蜂鳴器則和電磁揚聲器一樣，需要接在音頻輸出電路中才能發(fā)聲。報警電路北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 19 圖 蜂鳴器電路本系統(tǒng)中采用蜂鳴器報警，由于單片機輸出電流較小，所以用三極管 9013 驅動蜂鳴器發(fā)出聲音。圖 水位報警電路 當水位比較低的時候，紅燈亮，水位在中間的時候，紅燈和黃燈亮，當水位慢的時候三個燈都亮，出故障的時候三個燈閃。LED 數碼管顯示張勝： 基于單片機的電熱水器水溫水位控制系統(tǒng)設計 20 數碼管數碼管使用條件：a、段及小數點上加限流電阻b、使用電壓：段：根據發(fā)光顏色決定；小數點：根據發(fā)光顏色決定c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動態(tài)：平均電流 45mA 峰值電流 100mA上面這個只是七段數碼管引腳圖，其中共陽極數碼管引腳圖和共陰極的是一樣的，4位數碼管引腳圖數碼管使用注意事項說明：（1）數碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角；（2）焊接溫度：260 度；焊接時間：5S （3）表面有保護膜的產品,可以在使用前撕下來。這類數碼管可以分為共陽極與共陰極兩種，共陽極就是把所有 LED 的陽極連接到共同接點 ，而每個 LED 的陰極分別為 a、b、c、d、e、f、g 及 dp（小數點） ；共陰極則是把所有 LED 的陰極連接到共同接點 ，而每個 LED 的陽極分別為a、b、c、d、e、f、g 及 dp（小數點） ，如下圖所示。圖中的 8 個 LED 分別與上面那個圖中的 A~DP 各段相對應，通過控制各個 LED 的亮滅來顯示數字。北京交通大學海濱學院畢業(yè)設計（論文） 21 圖 共陽數碼管內部結構圖 共陰數碼管內部結構對于單個數碼管來說，從它的正面看進去，左下角那個腳為 1 腳，以逆時針方向依次為 1`10 腳，左上角那個腳便是 10 腳了，上面兩個圖中的數字分別與這 10 個管腳一一對應。注意，3 腳和 8 腳是連通的，這兩個都是公共腳。 共陽共陰張勝： 基于單片機的電熱水器水溫水位控制系統(tǒng)設計 22 還有一種比較常用的是四位數碼管，內部的 4 個數碼管共用 a~dp 這 8 根數據線，為人們的使用提供了方便，因為里面有 4 個數碼管，所以它有 4 個公共端，加上 a~dp，共有 12 個引腳，下面便是一個共陰的四位數碼管的內部結構圖（共陽的與之相反）。引腳排列依然是從左下角的那個腳（1 腳）開始，以逆時針方向依次為 1~12 腳，下圖中的數字與之一一對應。圖 位共陽數碼管內部結構（1）數碼管編碼說明4 位數碼管編碼說明，如 表所示：表 控制命令表 e d dp c g b f a0 0 0 1 0 1 0 0 0 28H1 1 1 1 0 1 0 1 1 EBH2 0 0 1 1 0 0 1 0 32H3 1 0 1 0 0 0 1 0 A2H4 1 1 1