【文章內(nèi)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(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)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(nèi)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(nèi)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(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)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(fù)用引腳RST/VPD、ALE/、和/VPPRST/VPD：當(dāng)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(fù)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(fù)位。VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)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(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。ALE/：當(dāng)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(dāng)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(qū)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(dāng)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(qū)動（吸收或輸出）8個LS型的TTL輸入。/VPP：當(dāng)端保持高電平時，訪問內(nèi)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(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8031來說，無內(nèi)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(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)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(qū)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(qū)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(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)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(diào)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(yīng)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(nèi)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(yīng)接低電平，當(dāng)數(shù)碼管其余的某個引腳接高電平，則相應(yīng)的發(fā)光二極管被點亮。共陽極數(shù)碼管端應(yīng)接高電平，當(dāng)數(shù)碼管其余的某個引腳接低電平，則相應(yīng)的發(fā)光二極管被點亮。在使用過沖當(dāng)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(dǎo)通電流，來保證發(fā)光二極管不被燒壞。本設(shè)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(shè)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(guān)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(shè)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(shè)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(yīng)電路模塊使用。電源部分電路圖如下所示： 軟件系統(tǒng)設(shè)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(shè)計程序啟動后，首先清理系統(tǒng)內(nèi)存，然后進行采集，并通過A/D轉(zhuǎn)換后，傳輸?shù)絾纹瑱C，再由單片機控制顯示設(shè)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(diào)A/D程序調(diào)顯示程序要控制溫度？鍵盤輸入設(shè)定值 和設(shè)定值比較啟動加熱/降溫溫度采集和比較與設(shè)定值相等？是N否是否 AD轉(zhuǎn)換程序89S51給出一個脈沖信號啟動A/D轉(zhuǎn)換后，ADC0809對接受到的模擬信號進行轉(zhuǎn)換，這個轉(zhuǎn)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(yù)先設(shè)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(zhuǎn)換查詢EOC讀取轉(zhuǎn)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(jié)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(jié)束返回YNNA/D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換成有量綱的數(shù)值才能進行顯示，標度轉(zhuǎn)換有線性轉(zhuǎn)換和非線性轉(zhuǎn)換兩種，本設(shè)計使用的傳感器線性好，在測量的量程制內(nèi)基本能與溫度成線性關(guān)系。溫度標度轉(zhuǎn)換程序TRAST：目的是要把實際采樣的二進制值轉(zhuǎn)換的溫度值轉(zhuǎn)換成BCD形式的溫度值。對一般的線性儀表來說，標度轉(zhuǎn)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(yīng)的數(shù)字量；為儀表上限所應(yīng)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(yīng)的溫度值為：=+=200+（800200）=682℃根據(jù)上述算法，只要設(shè)定熱電偶的量程，則相應(yīng)的溫度轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)系溫度與電流的關(guān)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(xué)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(dāng)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(nèi)，非線性誤差為177?！?。AD590測量熱力學(xué)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(yīng)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(yīng)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(wù)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(yīng)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(zhuǎn)換器，那么AD轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字量就和攝