【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 字節(jié)的RAM. ③在0Hz到24Hz之間可以全靜態(tài)操作。 ④芯片有32條可編程U0引腳。 ⑤芯片有2個(gè)十六位定時(shí)器(計(jì)數(shù)器)。 ⑥共有6個(gè)中斷源，2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。 ⑦可編程串口通道。 ⑧具有低功耗的工作模式和掉電的工作模式。 AT89C51是一種性價(jià)比高，功能先進(jìn)的8位微處理器，在許多的嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是內(nèi)部4K字節(jié)的EPROM為使用者提供了很大的方便，當(dāng)應(yīng)用程序較小時(shí)，內(nèi)部的RAM的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。(2)AT89C51芯片主要引腳介紹: ①VCC:AT89C51電源正極輸入，接++5V電壓。 ②GND:電源接地端。 ③XTALI:接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩時(shí)，該引腳應(yīng)接地。 ④XTAL2:接外部晶振的一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反向放大器輸出端和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號(hào)的輸入；⑤RST:AT89C51的復(fù)位信號(hào)輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對(duì)芯片復(fù)位時(shí),只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89C51便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項(xiàng)工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)部均被設(shè)為已知狀態(tài)； ⑥ALEIPROG:ALE是英文“ADDRESS LATCH ENABLE”的縮寫(xiě)，表示地址鎖存允許信號(hào)。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)的負(fù)跳變來(lái)觸發(fā)外部的8位鎖存器(如74LS373)，將端口PO的地址總線(AOA7)，ALE引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的1/16，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他的外圍芯片的時(shí)鐘輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，將以1/12振蕩頻率輸出。⑦EA/VPP:該引腳為低電平時(shí)，則讀取外部的程序代碼(存于外部EPROM)來(lái)執(zhí)行程序，在8051中，EA引腳必須接低電位，因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用AT89C51或其它內(nèi)部有程序空間的單片機(jī)時(shí)，此引腳接成高電平使程序運(yùn)行時(shí)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)程序指針PC值超過(guò)片內(nèi)程序儲(chǔ)存地址(如8051/8751/89C51的PC超過(guò)OFFF均時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序儲(chǔ)存器繼續(xù)運(yùn)行。此外，可以利用此引腳來(lái)輸入提供編程電壓(AT89C51為12V)。⑧PSEN:此為“Program Store Enable”，低電平有效。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生二次PSEN信號(hào)，在執(zhí)行片內(nèi)程序儲(chǔ)存器指令時(shí)，不產(chǎn)生PSEN信號(hào)，在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，亦不產(chǎn)生PSEN信號(hào)。⑨P0,P1,P2,P3口 PO口()是一個(gè)8位漏極開(kāi)路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，它是地址總線(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作為一般的雙向I/O口用。PO口每一個(gè)引腳可以帶8個(gè)LSTTL負(fù)載: P1口()是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0端口(準(zhǔn)雙向并行I/0口)，其輸出可以帶4個(gè)LSTTL負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。 P2口()是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0端口(準(zhǔn)雙向并行I/O口)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它是高8位地址。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作為一般雙向I/0口用。每一個(gè)引腳可以推動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。 P3口()是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/0口(準(zhǔn)雙向并行I/0口)，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?，其特殊功能引腳分配如下: RXD串行通信輸入 TXD串行通信輸出 INTO外部中斷0輸入，低電平有效 INT1外部中斷1輸入，低電平有效 TO計(jì)數(shù)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入端 T1計(jì)數(shù)器1外部事件計(jì)數(shù)輸入端 WR外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫(xiě)選通，低電平有效 RD外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀選通，低電平有效 AT89C51 外形引腳 外圍存儲(chǔ)及其監(jiān)控電路模塊 X5405是一種性能較高的可編程看門(mén)狗芯片，它集中了三種功能:看門(mén)狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控、和EEPROM組合在單個(gè)封裝之內(nèi)。X5405具有簡(jiǎn)單的三線總線工作的串行外設(shè)接口(SPI)和軟件協(xié)作。，八引腳封裝。 X5405芯片引腳該芯片內(nèi)的串行EEPROM是具有Xicor公司的塊鎖保護(hù)CMOS串行EEPROM，它被組成8位結(jié)構(gòu)，它由一個(gè)四線結(jié)構(gòu)的SPI總線方式進(jìn)行操作，其擦寫(xiě)周期至少有100萬(wàn)次，并且寫(xiě)好的數(shù)據(jù)能保存100年。(1)特性: ①可選時(shí)間的看門(mén)狗定時(shí)器。 ②VCC的降壓檢測(cè)和復(fù)位控制。③五種標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)始復(fù)位電壓。 ④使用特定的編程順序即可對(duì)低壓電壓檢測(cè)和復(fù)位開(kāi)始電壓進(jìn)行程: ⑤復(fù)位電壓可以低至VCC=1V。 ⑥省電特性:在看門(mén)狗打開(kāi)時(shí)，電流小于50uA。在看門(mén)狗關(guān)閉時(shí)，電流小于lOuA。在讀操作時(shí)候，電流小于2mA。⑦具有數(shù)據(jù)的模塊保護(hù)功能，可以保護(hù)1/4,1/2全部的EEPROM，當(dāng)然也可以設(shè)置不保護(hù)狀態(tài)。用指令允許寫(xiě)操作寫(xiě)保護(hù)引腳。 ⑧短的編程時(shí)間，16字節(jié)的頁(yè)寫(xiě)模式，寫(xiě)時(shí)由器件內(nèi)部自動(dòng)完成，典型的器件寫(xiě)周期5ms. X5405內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖(2)功能及其引腳描述 本器件將四種功能容為一體，上電復(fù)位控制，看門(mén)狗定時(shí)器，降壓管理以及具有模塊功能的串行EEPROM，有助于簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少印制板的占用面積，提高可靠性。 ①CS/WDI:芯片選擇輸入，當(dāng)CS是高電平時(shí)，芯片未選中，并將SO置為高阻態(tài)，器件處于標(biāo)準(zhǔn)的功耗模式，除非一個(gè)向非易失單元寫(xiě)的周期開(kāi)始，在CS是高電平時(shí)，將CS拉低將使器件處于選擇狀態(tài)，器件將處于工作功耗狀態(tài)，在上電后任何操作之前，CS必須有一個(gè)高變低的過(guò)程?？撮T(mén)狗輸入，在看門(mén)狗定時(shí)器超時(shí)并產(chǎn)生復(fù)位之前，一個(gè)加載WDI引腳上的由高到低的電平的變換將復(fù)位看門(mén)狗定時(shí)器。 ②SO:串行輸出，SO是一個(gè)推/拉串行數(shù)據(jù)輸出引腳，在讀數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)在SCK脈沖的下降沿由這個(gè)引腳送出。 ③WP:寫(xiě)保護(hù)，當(dāng)WP引腳是低電平時(shí)，向X5045中寫(xiě)的操作被禁止，但是其他的功能正常，當(dāng)引腳是高電平時(shí)，所有操作正常，包括寫(xiě)操作，如果在 CS是低的時(shí)候，WP變?yōu)榈碗娖?，則會(huì)中斷向X5045中寫(xiě)的操作，但是，如果此時(shí)內(nèi)部非易失性寫(xiě)周期己經(jīng)初始化了，WP變?yōu)榈碗娖讲黄鹱饔谩?④SI:串行輸入，SI是串行數(shù)據(jù)輸入端，指令碼、地址、數(shù)據(jù)都通過(guò)這個(gè)引腳進(jìn)行輸入，在SCK的上升沿時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，并且高位WSB在前。⑤SCK:串行時(shí)鐘，串行時(shí)鐘的上升沿時(shí)通過(guò)SI引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，下降沿通過(guò)SO引腳進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出。 ⑥RESET:復(fù)位輸出，RESET是一個(gè)開(kāi)漏型輸出引腳，只要VCC下降到最小允許VCC值，這個(gè)引腳就會(huì)輸出高電平，一直到VCC上升超過(guò)最小允許值之后200ms，同時(shí)它也受看門(mén)狗定時(shí)器控制，只要看門(mén)狗處于激活狀態(tài)，并且WDI引腳上電平保持為高或者為低超過(guò)了定時(shí)時(shí)間，就會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，CS引腳上 的一個(gè)下降沿將會(huì)復(fù)位看門(mén)狗定時(shí)器，由于這是一個(gè)開(kāi)漏型的輸出引腳，所以在 使用時(shí)候必須接上拉電阻。(3)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過(guò)設(shè)置時(shí)間時(shí)，電路中的看門(mén)狗將通過(guò)RESET信號(hào)向CPU做出反應(yīng)。它提供了三個(gè)時(shí)間值，供選擇，它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍之內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)復(fù)位。X5045儲(chǔ)存器與CPU可以通過(guò)串行通信方式接口，共有5k字位，來(lái)儲(chǔ)存抄表數(shù)據(jù)。如何保證WDT正常運(yùn)行也是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，要針對(duì)WDT失效的原因，采取多種措施，防止失效，從而進(jìn)一步提高系統(tǒng)得可靠性:①盡量減少干擾源的存在，并且降低不可去除干擾的影響，如電源電壓的波動(dòng)，尖峰，浪涌等，它們都是強(qiáng)度比較大的干擾源，要加強(qiáng)過(guò)濾與去除: ②對(duì)本機(jī)任務(wù)進(jìn)行分流，合理的配置CPU的操作任務(wù)，能在上位機(jī)運(yùn)行的功能，一般應(yīng)放在上位機(jī)上運(yùn)行，因?yàn)樯衔粰C(jī)的運(yùn)行環(huán)境良好，便于控制，從而減少本機(jī)出錯(cuò)的概率: ③對(duì)地址指針、過(guò)程控制程序中判斷轉(zhuǎn)換的條件狀態(tài)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)備份，當(dāng)由于數(shù)據(jù)被改而使WDT失效時(shí)，可以從備份RAM中恢復(fù)這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而也使得系統(tǒng)恢復(fù)。對(duì)沒(méi)有用到的EPROM和RAM區(qū)，一律寫(xiě)成FFH或者OOHI當(dāng)CPU由于干擾 “跑飛”到這些不用區(qū)域中時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生誤操作。采取以上措施，可以較好的提高WDT的穩(wěn)定性，有利于系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 X5405的電路連接 數(shù)據(jù)的上傳模塊所謂的數(shù)據(jù)上傳，即把采集器中采集到的電表數(shù)據(jù)通過(guò)異步串行的方式發(fā)送網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備中，這個(gè)模塊起到一個(gè)電平轉(zhuǎn)換的作用。(1)串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)異步串行通信接口主要有以下幾類: RS232C,RS232E。RS449(RS422,RS423,RS485)。20mA電流環(huán)。 USB通信接口。所謂標(biāo)準(zhǔn)接口，就是明確定義了若干信號(hào)線，使接口電路標(biāo)準(zhǔn)化，通用化，借助于串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口，同類型的數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以很容易的實(shí)現(xiàn)他們之間的串行通信。采用標(biāo)準(zhǔn)接口后，很方便的把各種計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備等有機(jī)的結(jié)合在一起,進(jìn)行串行通信，RS232C是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)正式公布的在異步串行通信中應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線，即在傳輸電器和機(jī)械特性方面的規(guī)定，適合于短距離和帶調(diào)制解調(diào)的場(chǎng)合，為了提高數(shù)據(jù)的傳輸距離和傳輸速率，EIA又公布了RS449串行總線接口標(biāo)準(zhǔn)。20mA電流環(huán)是一種非標(biāo)準(zhǔn)的串行接口電路，但他具有簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，對(duì)電器噪聲不敏感的優(yōu)點(diǎn)，因而在串行通信中也得到了廣泛的應(yīng)用。為了保準(zhǔn)通信可靠性的要求，在選擇接口標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須注意兩點(diǎn):1)通信速度和通信距離。2)抗干擾能力。①通信速度和通信距離 通常標(biāo)準(zhǔn)串行接口的電氣特性都有滿足可靠性傳輸?shù)淖畲缶嚯x和最大傳輸速度的指標(biāo)，但這兩個(gè)指標(biāo)之間具有相關(guān)性，適當(dāng)?shù)慕档屯ㄐ潘俣?，可提高傳輸距離，反之亦然。例如采用RS232C標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單向數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為20Kb/s，最大傳輸距離為15米，而改用RS422標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，最大傳輸速率可達(dá)1OMb/s，最大傳輸距離為300米，適當(dāng)?shù)慕档蛿?shù)據(jù)傳輸速率，傳送距離可達(dá)1200米。 ②抗干擾能力 通常選擇的標(biāo)準(zhǔn)接口，在保證不超過(guò)其適用范圍時(shí)都有一定的抗干擾能力，以保證可靠的信號(hào)傳輸，但在一些工業(yè)控制系統(tǒng)中，通信環(huán)境十分惡劣，因此在選擇接口標(biāo)準(zhǔn)，通信介質(zhì)時(shí)要充分考慮其抗干擾能力，是用RS422標(biāo)準(zhǔn)能有效的抑制共模干擾信號(hào)，使用20mA電流環(huán)技術(shù)，能大大的降低對(duì)噪聲的敏感程度。在該方案中，單片機(jī)與網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備連結(jié)在一起，在傳輸距離上不受什么影響，并且速度可以適當(dāng)?shù)姆艑?，所以在上行傳輸模塊中可以采用RS232C標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)完成TTL電平到CMOS電平的轉(zhuǎn)換。 (2) RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)、芯片及接口電路 ① RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)接口 “使用二進(jìn)制進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間的接口”.計(jì)算機(jī)，外設(shè)，顯示終端都屬于數(shù)據(jù)終端設(shè)備，而調(diào)制解調(diào)器則屬于數(shù)據(jù)通信設(shè)備，RS232C在通信線路中的連結(jié) RS232C在通信線路中的連結(jié)方式圖 : RS232通信示意圖 “RS232C”中的RS是Rmended Standard，232是標(biāo)識(shí)符，C表示該標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議經(jīng)過(guò)了三次修改，原來(lái)有過(guò)RS232A和RS232B標(biāo)準(zhǔn)。 RS232C定義了20根信號(hào)線，其中最為常用的信號(hào)線的定義、分類及其功能引腳號(hào)信號(hào)名稱簡(jiǎn)稱方向 功能1保護(hù)地接設(shè)備外殼，安全接地2發(fā)送數(shù)據(jù)TXD向DCE DTE發(fā)送串行數(shù)據(jù)3接收數(shù)據(jù)RXD背向DTEDTE接收串行數(shù)據(jù)4請(qǐng)求發(fā)送RTS向DCEDTE請(qǐng)求切換到發(fā)送方式5清除發(fā)送CTS背向DTEDTE已切換到準(zhǔn)備接受6數(shù)傳設(shè)備就緒DSR背向DTEDCE準(zhǔn)備就緒7信號(hào)地信號(hào)地8載波檢測(cè)DCD背向DTEDCE已接受到遠(yuǎn)程信號(hào)20數(shù)據(jù)終端就緒DTR向DCEDTE準(zhǔn)備就緒22振鈴指示RI背向DTE通知DTE，通信線路已好RS232C是為了促進(jìn)公用電話網(wǎng)絡(luò)的通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，其邏輯電平對(duì)地是對(duì)稱的。邏輯0電平規(guī)定為+