【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 節(jié) AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu) Atmel 公司的 AT89C51 是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有 4kB 快閃可編程 /擦除只讀存儲(chǔ)器的 8 位 CMOS 微控制器，使用高密度、非易失存儲(chǔ)器技術(shù)制造。其內(nèi)部資源分配如下 :1 個(gè) 8 位的微 處理器 ((CPU) 。 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 。5 個(gè)中斷源 。4kB的 Flash 存儲(chǔ)器 。128 字節(jié)片內(nèi) RAM。 1 個(gè)全雙工 DART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行1/0 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和微機(jī)之間的串行通訊 。4 個(gè) 8 位并行 1/0 接口 POP3,每個(gè)口即可以用作輸入，也可以用作輸出。圖 是 AT89C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。 圖 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 5 第二節(jié) AT89C51 引腳及功能 圖 AT89C51 芯片引腳圖 AT89C51 引腳說(shuō)明 : : Vcc (40 腳 ):電源引腳 +5V； Vss (20 腳 ):地引腳 。 : X1, X2 分別與晶體兩端相連接當(dāng)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)， X2 接振蕩信號(hào)， X1 接地 。 : PO 口 (第 3932 腳 ))PO 口由 共 8 位組成。當(dāng)不與片外存儲(chǔ)器相連接以及與不擴(kuò)展 FO 口時(shí)，那么可以作為準(zhǔn)雙向輸入 /輸出口。而在擴(kuò)展 PO 口或者接有片外存儲(chǔ)器時(shí)，那么 PO口可以傳遞低 8位地址信號(hào)和雙向數(shù)據(jù)信號(hào) P 1口 (第 18腳 ):P1口由 P 共 8 位組成，可作為準(zhǔn)雙向 1/0 口使用。 P2口 (第 2128腳 ):P2口由 8位組成，一般可作為準(zhǔn)雙向 FO口使用 。在擴(kuò)展 PO口或者接有片外存儲(chǔ)器時(shí)，那么 PO口可以傳遞低 8位地址信號(hào)和雙向數(shù)據(jù)信號(hào) P3口 (第 1017腳 ):P3口由 8位組成。 6 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(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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)。一般情況下， ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn) 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。對(duì) FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG） 。 PSEN—— 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S52由外部程序存儲(chǔ)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(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次 PSEN信號(hào)。 EA/VPP—— 外部 訪問(wèn) 允許， 欲使 CPU僅訪 問(wèn)外 部程 序存儲(chǔ) 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(huì)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(chǔ)器的指令。 FLASH存儲(chǔ) 器編程時(shí)，該引腳加上 ＋ 12V的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 Vpp。 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 為了便于接下來(lái)的說(shuō)明，單片機(jī)各管腳網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)定義如圖 。 根據(jù)電路設(shè)計(jì)規(guī)范和 AT89S52芯片手冊(cè)，設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路與復(fù)位電路如 圖 ： 圖 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 7 圖中網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) RST連接單片機(jī) RST引腳，具有上電復(fù)位與手 動(dòng)復(fù)位的功能； XTAL1與 XTAL2連接單片機(jī) XTAL1和 XTAL2引腳，且并聯(lián)兩個(gè) 30pF匹配電容使晶振起振。 由于單片機(jī) P0口作普通 I/O口時(shí)不能輸出高電平，因此需接上拉電阻，實(shí)際電路中，使用 8*10KΩ 電阻作為上拉電阻。 第三節(jié) 時(shí)鐘震蕩電路設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī)有一個(gè)片內(nèi)的振蕩器電路，由一個(gè)單級(jí)反相器組成，可用來(lái)作為CPU 的時(shí)鐘源。本設(shè)計(jì)采用了片外時(shí)鐘振蕩器，在單片機(jī)的引腳 XTAL 1 和 XTAL2 之間連一個(gè)石英晶體諧振器，并接兩個(gè)電容到地，就組成了完整的并聯(lián)諧振電路輸出時(shí)鐘信號(hào)。圖 為時(shí)鐘振 蕩電路 : 圖 時(shí)鐘震蕩電路 第四節(jié) 電源電路設(shè)計(jì) 一、電源選擇原理 電源類型分為 DC/DC 和 LDO 兩種 : DC/DC 電源 :使用直流電，通過(guò)調(diào)整其 PWM(占空比 )來(lái)控制輸出的有效電壓的大小。是一種非線性電源，特點(diǎn)是成本較高，電源效率高，損耗小，但是其電源紋波特性差。 當(dāng)系統(tǒng)對(duì)電源紋波要求不高時(shí)，就可以選用 DC/DC 電源模塊 。如系統(tǒng)輸出大電流時(shí)，由于 DC/DC 電源模塊的效率高，因此就必須選用 DC/DC 電源模塊。 LDO 電源 :低壓差線性穩(wěn)壓器，從輸入電壓中減去超額的電壓產(chǎn)生經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的輸 8 出電壓，是一種 線性電源，特點(diǎn)是成本低，電源效率低，損耗大，但是其電源紋波特性較好。 當(dāng)系統(tǒng)對(duì)電源紋波要求高時(shí)，就可以選用 LDO 電源模塊 。如果系統(tǒng)輸出電流不大時(shí)，就可以選用 LDO 電源模塊。 二、 水情檢測(cè)系統(tǒng)電源設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由太陽(yáng)能板經(jīng)變換后提供 12V 電源，而單片機(jī)需要 5V 電源，因此需要設(shè)計(jì)電源轉(zhuǎn)換電路，電源轉(zhuǎn)換電路如圖 3. 5 所示，由于系統(tǒng)電流不大，因此需用低成本 LDO 模塊 7805 作為電源芯片。 圖 電源設(shè)計(jì)電路 （ 1） SDI12 總線 SDI12 是一種標(biāo)準(zhǔn)的接口方式，它可以提供連接數(shù)據(jù)采集器和智能傳感器的方法。該通信協(xié)議由 SDI12 小組開發(fā)，并經(jīng)歷了長(zhǎng)期的修改和不斷地規(guī)范?，F(xiàn)在的最新版本是 20xx 年 7 月 18 號(hào)公布的 版 [[ 14]。在該協(xié)議支持下，可廣泛應(yīng)用在江河湖海的水文和氣象等地球環(huán)境監(jiān)測(cè)，工農(nóng)業(yè)多參數(shù)遠(yuǎn)距離測(cè)控。 SDI12 具有系統(tǒng)集成成本低 。單總線可連接多個(gè)傳感器 。傳感器可與數(shù)據(jù)采集設(shè)備的距離較遠(yuǎn)、儀器通信功耗最小化等優(yōu)點(diǎn)。 （ 2） SDI12 電氣接口 SDI12接口總線使用在標(biāo)準(zhǔn)傳感器和 SDI12數(shù)據(jù)采集器之間的連接來(lái)傳送串行數(shù)據(jù)，使用的波特率是 1200 baud。總線上可以同時(shí)連接多 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的傳感設(shè)備。 SDI12通信協(xié)議采用三線制，包括 ++12 V 電源線、數(shù)據(jù)線和地線 [39。S]o SDI12 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 9 為 1 位起始位、 7 位數(shù)據(jù)位 (低位在前 )、 1 位偶校驗(yàn)位、 1 位停止位。 表 是在 SDI12總線上連接了數(shù)據(jù)采集器和兩個(gè)傳感器的電路?？偩€允許同時(shí)連接 10 個(gè)傳感器，由地址碼 0009 識(shí)別。 表 傳感器地址碼 （ 3） SDI12