【文章內(nèi)容簡介】 器的內(nèi)部邏輯框圖 圖 312 MC14433引腳圖 MC14433 的框圖（圖 311）和引腳（圖 312）功能說明 各引腳的功能如下： 電源及共地端 VDD： 主工作電源 +5V。 VEE: 模擬部分的負(fù)電源端，接 5V。 VAG： 模擬地端。 VSS： 數(shù)字地端。 VR： 基準(zhǔn)電壓。 外界電阻及電容端 RI： 積分電阻輸入端， VX=2V 時(shí)， R1=470?； VX=200Mv 時(shí)， R1=27K?。 崔亞平：基于單片機(jī)倉庫溫濕度的監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 16 C1： 積分電容輸入端。 C1 一般為 。 C0 C02： 外界補(bǔ)償電容端，電容取值約 。 R1/C1： R1 與 C1的公共端。 CLKI、 CLKO ： 外界振蕩器時(shí)鐘調(diào)節(jié)電阻 Rc， Rc一般取 470 K?左右。 轉(zhuǎn)換啟動 /結(jié)束信號端 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端，正脈沖有效。 DU： 啟動新的轉(zhuǎn)換，若 DU 與 EOC相連，每當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，自動啟動新的轉(zhuǎn)換。 過量程信號輸出端 /OR ： 當(dāng) |Vx|?VR，過量程 /OR 輸出低電平。 位選通控制線 DS4DS1： 選擇個(gè) 、 十 、 百 、 千位，正脈沖有效。 DS1 對應(yīng)千位， DS4 對應(yīng)個(gè)位。每個(gè)選通脈沖寬度為 18 個(gè)時(shí)鐘周期，兩個(gè)相應(yīng)脈沖之間間隔為 2個(gè)時(shí)鐘周期。 ～～～～～～1 / 2 C L K 周 期1 6 4 0 0 個(gè) 時(shí) 鐘 脈 沖 周 期1 8 個(gè) 時(shí) 鐘 脈 沖 周 期E O CD S 1D S 2D S 3D S 4( 最 高 位 ) 1 / 2 位 2 個(gè) 時(shí) 鐘 脈 沖 周 期最 低 位 圖 313 MC14433選通脈沖時(shí)序圖 BCD 碼輸出線 Q0Q3： BCD 碼輸出線。其中 Q0為最低位， Q3 為最高位。當(dāng) DS DS3 和 DS4 選通期間，輸出三位完整的 BCD 碼數(shù)，但在 DS1 選通期間，輸出端 Q0Q3 除了表示個(gè)位的 0 或 1 外，還表示了轉(zhuǎn)化值的正負(fù)極性和欠量程還是過量程其含意見表 33。 由表可知 Q3 表示 1/2 位， Q3=“ 0”對應(yīng) 1，反之對應(yīng) 0。 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 表 33 DS1選通時(shí) Q3～ Q0表示的結(jié)果 Q 2Q 1Q 0 01000011表 示 結(jié) 果千 位 數(shù) 為 0千 位 數(shù) 為 1結(jié) 果 為 正結(jié) 果 為 負(fù)輸 入 過 量 程輸 入 欠Q 31001 Q2 表示極性， Q2=“ 1”為正極性，反之為負(fù)極性。 Q0=“ 1”表示超量程：當(dāng) Q3=“ 0”時(shí) ，表示過量程；當(dāng) Q3=“ 1”時(shí)，表示欠量程； 三、 MC14433 與 AT89C51 單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 由于 MC14433 的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果是動態(tài)分時(shí)輸出的 BCD 碼， Q0～ Q3HE DS1～ DS4 都不是總線式的。因此， MCS51 單片機(jī)只能通過并行 I/O 接口或擴(kuò)展 I/O 接口與其相連。對于 AT89C51 單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)來說， MC14433 可以直接和其 P1 口或擴(kuò)展 I/O 口8155/8255 相連。下面是 MC14433 與 AT89C51 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件接口，接口電路如圖 314所示 圖 314 MC14433 與 AT89C51 單片機(jī) P1 口直接相連的硬件接口 崔亞平：基于單片機(jī)倉庫溫濕度的監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 單片機(jī) AT89C51 的介紹 為了設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，我們采用了 AT89C51 單片機(jī)作為控制芯片，在前向通道中是一個(gè)非電信號的電量采集過程。它由傳感器采 集非電信號，從傳感器出來經(jīng)過功率放大過程，使信號放大，再經(jīng)過模 /數(shù)轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)能識別的數(shù)字信號，再送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的相應(yīng)端口。 一、 介紹 8 位 AT89C51 CHMOS 工藝單片機(jī)被設(shè)計(jì)用于處理高速計(jì)算和快速輸入 /輸出。 MCS51 單片機(jī)典型的應(yīng)用是高速事件控制系統(tǒng)。商業(yè)應(yīng)用包括調(diào)制解調(diào)器，電動機(jī)控制系統(tǒng)，打印機(jī)，影印機(jī)，空調(diào)控制系統(tǒng)，磁盤驅(qū)動器和醫(yī)療設(shè)備。汽車工業(yè)把 MCS51 單片機(jī)用于發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，懸掛系統(tǒng)和反鎖制動系統(tǒng)。 AT89C51 尤其很好適用于得益于它的處理速度和增強(qiáng)型片上外圍功能集，諸如： 汽車動力控制，車輛動態(tài)懸掛，反鎖制動和穩(wěn)定性控制應(yīng)用。由于這些決定性應(yīng)用，市場需要一種可靠的具有低干擾潛伏響應(yīng)的費(fèi)用 效能控制器，服務(wù)大量時(shí)間和事件驅(qū)動的在實(shí)時(shí)應(yīng)用需要的集成外圍的能力，具有在單一程序包中高出平均處理功率的中央處理器。擁有操作不可預(yù)測的設(shè)備的經(jīng)濟(jì)和法律風(fēng)險(xiǎn)是很高的。一旦進(jìn)入市場，尤其任務(wù)決定性應(yīng)用諸如自動駕駛儀或反鎖制動系統(tǒng)，錯(cuò)誤將是財(cái)力上所禁止的。重新設(shè)計(jì)的費(fèi)用可以高達(dá) 500K 美元，如果產(chǎn)品族享有同樣內(nèi)核或外圍設(shè)計(jì)缺陷的話，費(fèi)用會更高。另外，部件的替代品領(lǐng)域是極其昂貴的，因?yàn)樵O(shè)備要用來把 模塊典型地焊接成一個(gè)總體的價(jià)值比各個(gè)部件高幾倍。為了緩和這些問題，在最壞的環(huán)境和電壓條件下對這些單片機(jī)進(jìn)行無論在部件級別還是系統(tǒng)級別上的綜合測試是必需的。 Intel Chandler 平臺工程組提供了各種單片機(jī)和處理器的系統(tǒng)驗(yàn)證。這種系統(tǒng)的驗(yàn)證處理可以被分解為三個(gè)主要部分。系統(tǒng)的類型和應(yīng)用需求決定了能夠在設(shè)備上執(zhí)行的測試類型。 二、 AT89C51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(gè) I/O 口線， 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工 串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C51 降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式體制 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器體制工作并禁止其他所有不見工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位 ，如圖 315。 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 315 AT89C51 方框圖 引腳功能說明 (如圖 316) 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。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組口線分時(shí)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(shí)， P0 口接受指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 崔亞平：基于單片機(jī)倉庫溫濕度的監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 圖 316 AT89C51 引腳圖 P1 口： P1 是一個(gè)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(gè) 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(shí)可作輸入口。作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流（ IIL）。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接受低 8 位地址。 P2 口： P2 是一個(gè)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（吸收或輸出電流） 4 個(gè) 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(shí)可作輸入口。作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上 拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或 16 位四肢的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)，在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @ RI 指令）時(shí)， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。 Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí)， P2 也接收高位地址和其他控制信號。 P3 口： P3 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸 出電流） 4 個(gè) 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(shí)可作輸入口。作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流（ IIL）。 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， 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(shí)鐘振蕩 頻率的1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。 PSEN：程序存儲允許輸出是外部程序存儲器的讀選通型號，當(dāng) 89C51 由外部存儲 器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。 EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 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(shí)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(shí)，該引腳加上 +12v 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件使用 12v 編程 電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖5。外接石英晶體或陶瓷諧振器及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對電容 C C2 雖沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易 程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30Pf177。 10 Pf，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40Pf177。 10Pf。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端 XTAL2 則懸空。 掉電模式： 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。推出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在 Vcc 恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無 效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。 89C51 的程序存儲器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個(gè)字符，要對整個(gè)芯片的 EPROM 程序存儲器寫入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用片擦除的方法將整個(gè)存崔亞平：基于單片機(jī)倉庫溫濕度的監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 儲器的內(nèi)容清楚。 三、 編程方法 編程前，設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號，編程單元的地址加在 P1 口和 P2 口的 — （ 11 位地址范圍為 0000H—— 0FFFH），數(shù)據(jù)從 P0口輸入，引腳 、 和、 的電平設(shè)置見表 6， PSEB 為低電平， RST保持高電平， EA/Vpp 引 腳是編程電源的輸入端，按要求加上編程電壓， ALE/PROG引腳輸入編程脈沖（負(fù)脈沖）。編程時(shí)，可采用 4— 20MHz 的時(shí)鐘振蕩器， 89C51 編程方法如下：在地址線上加上要編程單元的地址信號在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。激活相應(yīng)的控制信號。在高電壓編程方式時(shí)，將 EA/Vpp 端加上 +12v 編程電壓。每對 Flash 存儲陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè) ALE/PROG 編程脈沖。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù) 1— 5 步驟，知道全部文件編