【文章內容簡介】 帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。89C51的主要特性有：與MCS51 兼容；4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；壽命：1000寫/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz24Hz；三級程序存儲器鎖定；128*8位內部RAM；32可編程I/O線；兩個16位定時器/計數(shù)器；5個中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內振蕩器和時鐘電路。下面按其引腳功能分為四部分敘述這40條引腳的功能：1） 主電源引腳VCC和GNDVCC（40腳）接+5V電壓。GND（20腳）接地。2） 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1 和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器,就構成了內部振蕩方式。由于單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。3） 控制或與其它電源復用引腳RST/VPD、ALE/、和/VPPRST/VPD：當振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復位。在此引腳與VSS引腳之間連接一個約10KΩ的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個約10μF的電容，可以保證可靠地復位。VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保持內部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍（）內，VPD就向內部RAM提供備用電源。ALE/：當訪問外部存儲器時，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍然以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅動（吸收或輸出電流）8個LS型的TTL輸入電路。對于EPROM型的單片機（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（）。：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取令（或常數(shù)）期間，每個機器周期兩次有效。但在此期間，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。同樣可以驅動（吸收或輸出）8個LS型的TTL輸入。/VPP：當端保持高電平時，訪問內部程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH（對8051/8751/80C51）或1FFFH（對3052）時，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內的程序。當保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內部程序存儲器。對于常用的8031來說，無內部程序存儲器，所以腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。對于EPROM型的單片機（如8751），在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21伏的編程電源（VPP）。4） 輸入/輸出（I/0）引腳P0、PPP3（共32根）P0口（39腳32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外接存儲器時，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復用，能以吸收電流的方式驅動8個LS TTL負載。P1口（l腳8腳）：是8位準雙向I/O口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。能驅動（吸收或輸出電流）4個LS TTL負載。對8058032，、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對EPROM編程和程序驗證時，它接收低8位地址。P2口（21腳28腳）：是8位準雙向I/O口。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗證期間，它接收高8位地址。P2可以驅動（吸收或輸出電流）4個LS TTL負載。P3口（l0腳17腳）：是8位準雙向I/O口，在MCS51中，這8個引腳還用于專門功能，是復用雙功能口。P3能驅動（吸收或輸出電流）4個LS TTL負載。作為第一功能使用時，就作為普通I/O口用；功能和操作方法與P1口相同。作為第二功能使用時。值得強調的是，P3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。 P3口的第二功能定義口線引腳第二功能10RXD（串行輸入口）11TXD（串行輸入口）12（外部中斷0）13（外部中斷1）14T0 （定時器0外部輸入）15T1 （定時器1外部輸入）16（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖）17（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖） 顯示電路 顯示電路采用鎖存器74HC573和數(shù)碼管組合的方式進行顯示溫度數(shù)值。數(shù)碼管是單片機應用電路中常用的顯示器件。每個數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管組成。數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種類型。共陰極數(shù)碼管內部8個二極管的陰極被連接在一起和引腳相接，在使用是引腳應接低電平，當數(shù)碼管其余的某個引腳接高電平，則相應的發(fā)光二極管被點亮。共陽極數(shù)碼管端應接高電平，當數(shù)碼管其余的某個引腳接低電平，則相應的發(fā)光二極管被點亮。在使用過沖當中，我們需要在每個數(shù)碼管的每一位段選上串聯(lián)電阻限制導通電流，來保證發(fā)光二極管不被燒壞。本設計中選用共陽極數(shù)碼管。（a）共陰數(shù)碼管原理圖 （b）共陽數(shù)碼管原理圖（c）共陰數(shù)碼管電路符號圖 （d）共陽數(shù)碼管電路符號圖鎖存器：74HC573是一款高速低功耗TTL鎖存器，它能夠鎖存8位數(shù)據(jù)，最高鎖存17ns變化的數(shù)據(jù)。本設計中，使用一組I/O口用來傳送數(shù)碼管的段選，同時使用該組I/O口的高四位傳送位選。這樣一來，可以大大提高I/O口的使用效率。同時，使用另外兩個I/O口控制兩個鎖存器的鎖存端是能段來控制鎖存器的工作。關于74HC573的鎖存使用說明如下圖：顯示總體電路如下： 電源電路 一個優(yōu)秀系統(tǒng)中的電源電路極為重要，電源的好壞可以直接影響整機的工作。本設計中，采用線性穩(wěn)壓系統(tǒng)提供信號處理電路所需的正負15V電壓和單片機、數(shù)字電路、數(shù)碼管所需的5V電壓。電源系統(tǒng)的設計原理是通過工頻變壓器將市電220V 50Hz的交流電變?yōu)殡p13V 50Hz的低壓交流電，再通過全橋整流變?yōu)槊}動的正電壓，經(jīng)過電容濾波、779系列線性穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓，最終輸出穩(wěn)定的+15V、15V和+5V直流電壓，供系統(tǒng)相應電路模塊使用。電源部分電路圖如下所示： 軟件系統(tǒng)設計本系統(tǒng)的單片機程序使用C語言編寫，相比匯編語言，C語言具有使用靈活、移植性強、易于上手、方便使用、可完成高級功能等特點。 主程序設計程序啟動后，首先清理系統(tǒng)內存，然后進行采集，并通過A/D轉換后，傳輸?shù)絾纹瑱C，再由單片機控制顯示設備，顯示現(xiàn)在的溫度，然后系統(tǒng)進入待機狀態(tài)，等待再次檢測溫度。主程序開始采集溫度查詢溫度調A/D程序調顯示程序要控制溫度？鍵盤輸入設定值 和設定值比較啟動加熱/降溫溫度采集和比較與設定值相等？是N否是否 AD轉換程序89S51給出一個脈沖信號啟動A/D轉換后，ADC0809對接受到的模擬信號進行轉換，這個轉換過程大約需要100181。s,系統(tǒng)采用的是固定延時程序，所以在預先設定的延時后，89S51直接從ADC0809中讀取數(shù)據(jù)。A/D入口啟動A/D轉換查詢EOC讀取轉換數(shù)據(jù)壓縮BCD碼作未壓縮處理整理好的十位和個位分別存入某地址單元子程序結果 溫度采樣采樣子程序：流程圖如圖所示。采樣值起始地址送R0采樣次數(shù)送R2啟動AD590延時A/D完成？所有采樣結束返回YNNA/D轉換器輸出的數(shù)碼雖然代表參數(shù)值的大小，但是并不代表有量綱的參數(shù)值，必須轉換成有量綱的數(shù)值才能進行顯示，標度轉換有線性轉換和非線性轉換兩種，本設計使用的傳感器線性好，在測量的量程制內基本能與溫度成線性關系。溫度標度轉換程序TRAST：目的是要把實際采樣的二進制值轉換的溫度值轉換成BCD形式的溫度值。對一般的線性儀表來說，標度轉換公式為： =+ 式中，為一次儀表的下限，為一次量程儀表的上限；為實際測量值（工程量）；為儀表下限所對應的數(shù)字量；為儀表上限所應的數(shù)字量；為測量所得數(shù)字量。 例如：若某熱處理儀表量程為200—800℃，在某一時刻計算機采樣得到的二進制值U(K)=CDH則相應的溫度值為：=+=200+（800200）=682℃根據(jù)上述算法，只要設定熱電偶的量程，則相應的溫度轉換子程序TARST很容易編寫，只要把這一算式變成程序，將A/D轉換后經(jīng)數(shù)字濾波處理后的值代入，即可計算出真實的溫度值。具體算法如圖所示。 保護現(xiàn)場R0←, R1←計算 R0←, R1←計算 計算/ R0←, R1←計算 計算R2—=+（DATA）←返 回 特殊元器件介紹溫度傳感器AD590簡介AD590溫度傳感器是一種已經(jīng)IC化的溫度傳感器，它會將溫度轉換為電流，其規(guī)格如下：溫度每增加1℃，它會增加1μA輸出電流可測量范圍為55℃至150℃供電電壓范圍為+4V至+30VAD590的輸出電流值說明見表。其輸出電流是以絕對溫度零度（273℃）為基準，溫度每增加1℃，它會增加1μA輸出電流，因此在室溫25℃時，其輸出電流Iout=（273+25）=298μA。 AD590溫度與電流的關系溫度與電流的關系攝氏溫度AD590電流經(jīng)10KΩ電壓0℃ uA10℃ uA V20℃ uA V30℃ uA V40℃ uA V50℃ uA V60℃ uA V100℃ uA V主要特性如下（1） 流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)，；（2）AD590的測溫范圍為55℃～+150℃。（3）AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V～6V范圍變化，電流變化1mA，相當于溫度變化1℃。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。（4）輸出電阻為710MΩ。（5）精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在55℃～+150℃范圍內，非線性誤差為177?！?。AD590測量熱力學溫度、攝氏溫度、兩點溫度差、多點最低溫度、多點平均溫度的具體電路，廣泛應用于不同的溫度控制場合。由于AD590精度高、價格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補AD590實際應用電路舉例：分析：（1）AD590的輸出電流I=（273+T）μA（T為攝氏溫度），因此測量的電壓V為（273+T）μA10K=（+T/100）V。為了將電壓測量出來又務須使輸出電流I不分流出來，我們使用電壓跟隨器其輸出電壓V2等于輸入電壓V。（2）由于一般電源供應教多器件之后，電源是帶雜波的，因此我們使用齊納二極管作為穩(wěn)壓組件，再利用可變電阻分壓，（3）接下來我們使用差動放大器其輸出Vo為（100K/10K）（V2V1）=T/10，如果現(xiàn)在為攝氏28℃，輸出電壓接AD轉換器，那么AD轉換輸出的數(shù)字量就和攝