【文章內(nèi)容簡介】 看門狗（WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 可以看出AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時器/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘。同時, AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個硬件復(fù)位。AT89S51引角功能說明Vcc：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間，P1接收低8位地址。表41為P1口第二功能。表41 P1口第二功能端口引腳第二功能MOSI（用于ISP編程）MISO（用于ISP編程）SCK（用于ISP編程）P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流I。在訪問８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行：MOVX @Ri 指令）時，P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個訪問期間不改變。Flash 編程或校驗時，P2也接收高位地址和其它控制信號。）P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流I。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表42。 表42 P3口的第二功能 端口功能第二功能端口引腳第二功能RXD（）串行輸入口T0（）定時/計數(shù)器0外部輸入TXD（）串行輸出口T1（）定時/計數(shù)器1外部輸入INT0（）外中斷0WR（）外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通INT1（）外中斷1RD（）外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期上高電平將使單片機復(fù)位。WDT益出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRTO 位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：第當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位禁位后，只有一條MOVX 和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，高有兩次有效的PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU公訪問外部程序存儲器（地址0000H－FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時,該引腳加上＋12V的編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。AT89S51單片機內(nèi)部構(gòu)造及功能：特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片內(nèi)空間分存如下圖32所示。這些地址并沒有全部占用，沒有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數(shù)值。而寫這些地址單元將不能得到預(yù)期的結(jié)果。中斷寄存器：各中斷允許控制位于IE寄存器，5個中斷源的中斷優(yōu)先級控制位于IP寄存器。圖42為AUXR輔助寄存器。 圖42 AUXR輔助寄存器雙時鐘指針寄存器：為方便地訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲器，提供了兩個16位數(shù)據(jù)指針寄存儲器：PD0位于SFR區(qū)塊中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H，當(dāng)SFR中的位DPS=0時選擇DP0,而DPS=1時選擇DP1。在使用前初始化DPS。圖43 雙時鐘指針寄存器電源空閑標(biāo)志：電源空閑標(biāo)志（POF）在特殊功能寄存儲器SFR中PCON的第4位（）,電源打開時POF置“1”,它可由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復(fù)位所影響。存儲器結(jié)構(gòu)：MCS51單片機內(nèi)核采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結(jié)構(gòu)，均具有64KB外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。程序存儲器：如果EA引腳接地（GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在AT89S51,假如接至Vcc（電源＋），程序首先執(zhí)行從地址0000H－0FFFH（4KB）內(nèi)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為1000H－FFFFH（60KB）的外部程序存儲器。數(shù)據(jù)存儲器：在AT89S51的具有128字節(jié)的內(nèi)部RAM，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進行，128字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間?？撮T狗定時器（WDT）：WDT是為了解決CPU程序運行時可能進入混亂或死循環(huán)而設(shè)置，它由一個14bit計數(shù)器和看狗復(fù)位SFR（WDTRST）構(gòu)成。外部復(fù)位時，WDT默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要打開WDT，必按順序?qū)?1H和0E1H寫到WDTRST寄存器，當(dāng)啟動了WDT，它會隨晶體振蕩器在每個機器周期計數(shù)，除硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位外沒有其它方法關(guān)閉WDT，當(dāng)WDT溢出，將使RST引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖。引腳圖詳見圖44 圖44 AT89S51單片機引腳圖 LED 顯示及功能鍵擴展本部分電路主要使用七段數(shù)碼管和移位寄存器芯片74LS164。單片機通過I2C總線將要顯示的數(shù)據(jù)信號傳送到移位寄存器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器控制數(shù)碼管的顯示，從而實現(xiàn)移位寄存點亮數(shù)碼管顯示。由于單片機的時鐘頻率達到12M，移位寄存器的移位速度相當(dāng)快，所以我們根本看不到數(shù)據(jù)是一位一位傳輸?shù)摹娜祟愐曈X的角度上看，就仿佛是全部數(shù)碼管同時顯示的一樣。具體見實際連線圖如圖53。當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時，輸出端（QA－QH）均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng) A、B 任意一個為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。當(dāng) A、B 有一個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在 CLOCK 上升沿作用下決定 Q0 的狀態(tài)，邏輯封裝圖如圖53：圖53邏輯封裝圖引出端符號：CLOCK 時鐘輸入端；CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效）；A，B 串行數(shù)據(jù)輸入端；QA－QH 輸出端。真值表：表52表52 真值表作為一種實用型的控制系統(tǒng)，應(yīng)具有顯示和輸入控制參數(shù)的功能。而單片機的 I/O 口數(shù)量有限，在構(gòu)建了上述系統(tǒng)模塊以后，暫時沒有用的并行 I/O 口已無法滿足擴展鍵盤和顯示所需要的輸入輸出通道，需擴展并行 I/O 口。常用的 I/O 擴展芯片有 TTL、CMOS 鎖存器、緩沖器芯片和 8255A、8155 等，考慮到系統(tǒng)擴展可作為上位機的數(shù)據(jù)來源，與上位機通訊時可能占用較大的數(shù)據(jù)緩存，所以選用 8155。8155 是一個多功能接口芯片，既有三個并行 I/O 端口，又有 256B 的靜態(tài) RAM，還有一個 14 位的定時器/計數(shù)器。其中第七腳 IO/ M 是 RAM 或 I/O 的選擇信號，當(dāng) IO/ M =1 時選擇 8155的 I/O 口，AD7~AD0 上的地址為 I/O 口地址；當(dāng) IO/ M =0 時，選擇 8155 的 RAM，AD7~AD0 上的地址為 8155 中的 RAM 單元地址，本系統(tǒng)中接單片機的 腳。8155 按外部數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，其地址為 16 位，其中高 8 位由片選線 CE （此處接 ）提供，低八位為片內(nèi)地址。基于此，從圖 29 中可以容易的計算出 PA 口、PB 口、PC 口地址依次為：7F01H、7F02H、7F03H。常用的顯示器有 LCD 和 LED 顯示。其中 LCD 是一種被動式顯示器，外圍電路較為復(fù)雜，功耗極低，抗干擾能力強，在顯示時需要在其筆畫端和 COM 端輸入控制方波；LED 是由一種有發(fā)光二極管組成的顯示器，通過二極管不同的發(fā)光組合顯示數(shù)字。在此沒有很特殊的功耗要求，故采用 LED顯示，用兩位七段數(shù)碼管（帶小數(shù)點位，便于以后系統(tǒng)精度提高進行擴展），共陰極接法。通過 PA口前兩位經(jīng)非門 74LS04 送位選碼，所以 LED 顯示位選碼地址為 7F01H。通過 PB 口經(jīng) 7407 驅(qū)動芯片送段選碼，所以 LED 顯示段選碼地址為 7F02H。為了增加系統(tǒng)的適應(yīng)性，擴展三個功能鍵，分別為+RESET 鍵，鍵盤接外部中斷 0。功能鍵通過 PA 口后三位擴展，當(dāng)按下某鍵以后，通過外部中斷 0 服務(wù)程序從 PA 口讀入數(shù)據(jù)，經(jīng)過運算修改數(shù)據(jù)緩存，并送 LED 顯示約 2 秒。圖26擴展LED顯示和功能鍵及指示信號接口 溫度指示信號接口 接紅色發(fā)光二極管， 接黃色發(fā)光二極管， 接綠色發(fā)光二極管， 接蜂鳴器。 見附錄 1）。當(dāng)溫度高于設(shè)定值而低于報警上限時，紅色發(fā)光二極管發(fā)光，啟動降溫設(shè)備；當(dāng)溫度低于設(shè)定值而高于報警下限時，黃色二極管發(fā)光，啟動升溫設(shè)備；當(dāng)溫度正常時，綠色發(fā)光二極管發(fā)光；當(dāng)溫度高于報警上限時，紅色發(fā)光二極管發(fā)光，蜂鳴器發(fā)聲報警直到溫度回到報警限內(nèi)；當(dāng)溫度低于報警下限時，黃色發(fā)光二極管發(fā)光，蜂鳴器報警直到溫度回到報警限內(nèi)。6 電源輸入部分 控制系統(tǒng)主控制部分電源需要用5V直流電源供電，其電路如圖61所示，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要原理是把單相交流電經(jīng) 過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓。