【文章內(nèi)容簡介】 T A R TA L KO E961 0V C CG N DD 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7M s bE O CV r e f ( + )2 62 72 8123452 22 32 52 6A D D BA D D CA L EA D D A1 21 61 11 32 12 01 91 88 1 51 41 61 7V r e f ( )圖 27 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構表 22 所示為通道選擇表，其中多路開關可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用一個 A/D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，這是多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、B、C 三個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。本設計中，C，B，A 同時接地，根據(jù)通道選擇表所示，溫度采集量選擇 INT0 通道。表 22 通道選擇表基于單片機的太陽能熱水器控制器的設計 9 信號引腳 ADC0809 芯片為 28 引腳為雙列直插式封裝，其引腳排列見圖 26。 對 ADC0809 主要信號引腳的功能說明如下： IN7～IN 0：模擬量輸入通道。 ALE：地址鎖存允許信號。對應 ALE 上跳沿，A、B、C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 START：轉(zhuǎn)換啟動信號。START 上升沿時，復位 ADC0809；START 下降沿時啟動芯片，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間，START 應保持低電平。本信號有時簡寫為 ST。 A、B、C：地址線。通道端口選擇線，A、B、C 為低地址，引腳圖中為 ADDA，ADDB和 ADDC。其地址狀態(tài)與通道對應關系見表 22。 CLK：時鐘信號。ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=0，正在進行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標志，又可作為中斷請求信號使用。 D7～D 0：數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。D 0為最低位，D 7為最高。 OE：輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 Vcc+：5V 電源。 Vref：參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型值為+5V(Vref (+)=+5V, Vref()=5V）。 ADC0809 與單片機的接口設計C B A 被選擇的通道 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7畢業(yè)論文（設計說明書） 105 64U3B74F022 31U3A74F02OC1C 111D 31Q22D 42Q53D 73Q64D 84Q95D 135Q126D 146Q157D 177Q168D 188Q19 CLRCKU274LS373CLK C B A D0D1D2D3D4D5D6D7 STARTALE OE EOCVcc Vref(+) Vref() IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7 AGND DGNDADC0809D2Q5Q6CLK34 1PRE CLRU4A74LS74+5V+5V+5V +5V12345678RST9(P3.0)RXD10(P3.1)TXD11(P3.2)INT012(P3.3)INT113(P3.4)T014(P3.5)T115(P3.6)WR16(P3.7)RD17XTAL218XTAL119GND20/AD821/AD922/AD1023/AD1124/AD1225/AD1326/AD1427/AD1528PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31/AD732/AD633/AD534/AD435/AD336/AD237/AD138/AD039VCC40U1 AT89C51+5V傳傳傳 圖 28 ADC0809 與單片機的硬件連接 單片機的控制系統(tǒng)單片機誕生于 20 世紀 70 年代末，經(jīng)歷了 SCM、MCU、SOC 三大階段。 第一階段：SCM 即單片微型計算機（Single Chip Microputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構。“創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了 SCM 與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。第二階段：MCU 即微型控制器（Micro Controller Unit）階段，不斷擴展?jié)M足嵌入式應用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。Intel 逐漸變?nèi)酰琍hilips 公司以其在嵌入式應用方面的巨大優(yōu)勢成為最著名的廠家。將 MCS51 從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。第三階段：單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，尋求應用系統(tǒng)在芯片上的最大化是 MCU 階段發(fā)展AT89C52基于單片機的太陽能熱水器控制器的設計 11的重要因素。因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了 SOC 化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA 工具的發(fā)展，基于 SOC 的單片機應用系統(tǒng)設計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統(tǒng)。 單片機的發(fā)展 單片機作為微型計算機的一個重要分支，應用面很廣，發(fā)展很快。自單片機誕生至今，已發(fā)展為上百種系列的近千個機種。我們將 8 位單片機的推出作為起點，那單片機的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個階段：第一階段（19761978）：單片機的探索階段。以 Intel 公司的 MCS48 為代表。開始探索工控領域，Motorola 、Zilog 等公司也參與了探索，都取得了滿意的效果。第二階段（19781982）單片機的完善階段。Intel 公司在 MCS48 基礎上推出了完善的、典型的單片機系列 MCS51。它有完善的外部總線、CPU 外圍功能單元集中的管理模式、具有工控特性的位地址空間及位操作方式、指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令，這些都奠定了典型的通用總線型單片機體系結(jié)構。第三階段（19821990）：8 位單片機的鞏固發(fā)展及 16 位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。Intel 公司推出的 MCS96 系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。隨著 MCS51 系列的廣泛應用，許多電氣廠商競相使用 80C51 為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中使用的電路技術、接口技術、多通道 A/D 轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術等應用到單片機中，增強了外圍電路功能，強化了智能控制的特征。第四階段（1990至今）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領域全面深入地發(fā)展和應用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的 8 位/16 位/32 位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。 在選擇單片機時也應充分考慮其便利和實用，8031 單片機最大缺點是需要外接EPROM，電路復雜，而且 EPROM 還是用紫外線進行擦除的，使用起來很不方便。在經(jīng)過廣泛的比較之后，確定采用 ATMEL 公司的 AT89C52 FLASH 單片機。它不僅具有 8031 單片機的一切功能，還有許多功能是 8031 所沒有的。其內(nèi)部帶有 8KB 可多次擦寫的FLASH 內(nèi)部程序存儲器，可用電擦除，十分方便。 AT89C52 的主要特性　　AT89C52 單片機主要有以下一些特點： ?。?）與 MCS51 產(chǎn)品兼容； （2）具有 8KB 可改寫的 FLASH 內(nèi)部程序存儲器，可進行 1000 次擦/寫操作；（3）全靜態(tài)操作：0Hz 到 24MHz；（4）三級程序存儲器加密；（5）256 字節(jié)內(nèi)部 RAM；（6） 、32 條可編程 I/O 線； 畢業(yè)論文（設計說明書） 12（7）3 個 16 位定時/計數(shù)器； （8）8 個中斷源； （9）可編程串行口；（10）低功耗空閑和掉電方式。 AT89C52 的引腳說明 　AT89C52 包括 40 個引腳，其引腳結(jié)構如圖 29 所示。圖 29 AT89C52 外部管腳排列圖VCC：電源。GND：地。P0 口：P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時，P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。此外， 和 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（）和時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（） ，具體如表 23 所示。在 flash 編程和校驗時，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)?；趩纹瑱C的太陽能熱水器控制器的設計 13表 23 P1 口部分引腳的第二功能表引腳號 第二功能 T2（定時器/計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入） ，時鐘輸出 T2 EX（定時器/計數(shù)器 T2 的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用）　　P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗時，P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如表 24 所示。在flash 編程和校驗時，P3 口也接收一些控制信號。表 24 P3 口引腳第二功能表引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） (外部中斷 0)0INT (外部中斷 1)1 T0（定時器 0 外部輸入） T1（定時器 1 外部輸入） WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)RST：復位輸入。晶振工作時，RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復位。畢業(yè)論文（設計說明書） 14看門狗計時完成后，RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效?！　LE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”，ALE 操作將無效。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址為8EH 的 SFR 的第 0 位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。　　PSEN：外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信