【文章內(nèi)容簡介】 注意表 5 中的 為保留位，在 AT89C51 中 也是保留位。程序員不應(yīng)將“ 1”寫入這些位，它們是將來 AT89 系列產(chǎn)品作為擴展用的。 定時器 2 的中斷是由 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 邏輯或產(chǎn)生的，當轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，這些標志位 不能被硬件清除，事實上，服務(wù)程序需確定是 TF2 或 EXF2 產(chǎn)生中斷，而由軟件清除中斷標志位。 定時器 0 和定時器 1 的標志位 TF0 和 TF1 在定時器溢出那個機器周期的 S5P2 狀態(tài)置位，而會在下一個機器周期才查詢到該中斷標志。然而，定時器2 的標志位 TF2 在定時器溢出的那個機器周期的 S2P2 狀態(tài)置位，并在同一個機器周期內(nèi)查詢到該標志。 AT89C52 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下圖 1??1 所示。 圖 1??1 AT89C52 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 第 節(jié) AD590 溫度傳感器 AD590 是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端 感溫電流源。 1 主要特性 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)，即： A/K 2??1 式中： ―流過器件（ AD590）的電流，單位為 mA； T―熱力學(xué)溫度，單位為 K。 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 1K。 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 710MW。 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℃ AD590 的引腳共有 3 個 ,查各種資料里 ,只用了兩個引腳 即 + 第三個腳可以不用 ,是接外殼做屏蔽用的測量溫度是把整個器件放到需要測溫度的地方。 AD590 的輸出電流值說明如下： 其輸出電流是以絕對溫度零度（ 273℃）為基準，每增加 1℃，它會增加 1μ A 輸出電流，因此在室溫 25℃時，其輸出電流 Iout （ 273+25） 298μ A。 AD590 注意事項 Vo 的值為 Io 乘上 10K，以室溫 25℃而言，輸出值為10K 298μ A 測量 Vo 時，不可分出任何電流，否則測量值會不準。 ??2所示 圖 2??2 AD0804 管腳圖 第 節(jié) MODBUS 協(xié)議 MODBUS 是 OSI 模型第 7 層上的應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機 /服務(wù)器通信。自從 1979 年 [21]出現(xiàn)工業(yè)串行鏈路的事實標準以來， MODBUS 使成千上萬的自動化設(shè)備能夠通信。目前，繼續(xù)增加對簡單而雅觀的 MODBUS[22]結(jié)構(gòu)支持?；ヂ?lián)網(wǎng)組織能夠使 TCP/IP 棧上的保留系統(tǒng)端 502 訪問 MODBUS。 MODBUS 是一個請求 /應(yīng)答協(xié)議 [23]，并且提供功能碼規(guī)定的服務(wù)。 MODBUS 功能碼是 MODBUS請求 /應(yīng)答 PDU 的元素。這里描述 MODBUS 事務(wù)處理框架內(nèi)使用的功能碼。 通訊傳送方式通訊傳送分為獨立的信息頭，和發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)。以下的通訊傳送方式定義也與 MODBUS RTU 通訊規(guī)約相兼容： 地址碼：地址碼為通訊傳送的第一個字節(jié)。這個字節(jié)表明由用戶設(shè)定地址碼的從機將接收由主機發(fā)送來的信息。并且每個從機都有具有唯一的地址碼，并且響應(yīng)回送均以各自的地址碼開始。主機發(fā)送的地址碼 表明將發(fā)送到的從機地址，而從機發(fā)送的地址碼表明回送的從機地址。 功能碼：通訊傳送的第二個字節(jié)。 M 通訊規(guī)約定義功能號為 1 到 127。作為主機請求發(fā)送，通過功能碼告訴從機執(zhí)行什么動作。作為從機響應(yīng)，從機發(fā)送的功能碼與從主機發(fā)送來的功能碼一樣，并表明從機已響應(yīng)主機進行操作。如果從機發(fā)送的功能碼的最高位為１ 比如功能碼大與此同時 127 ，則表明從機沒有響應(yīng)操作或發(fā)送出錯。 數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)是根據(jù)不同的功能碼而不同。數(shù)據(jù)區(qū)可以是實際數(shù)值、設(shè)置點、主機發(fā)送給從機或從機發(fā)送給主機的地址。通訊規(guī)約當通訊命令發(fā)送至儀器時 ，符合相應(yīng)地址碼的設(shè)備接通訊命令，并除去地址碼，讀取信息，如果沒有出錯，則執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)；然后把執(zhí)行結(jié)果返送給發(fā)送者。返送的信息中包括地址碼、執(zhí)行動作的功能碼、執(zhí)行動作后結(jié)果的數(shù)據(jù)以及錯誤校驗碼。如果出錯就不發(fā)送任何信息。 ??1 所示。 表 2??1 信息幀結(jié)構(gòu) 地址碼 功能碼 數(shù)據(jù)區(qū) 錯誤校驗碼 8 位 8 位 N 8 位 16 位 地址碼：地址碼是信息幀的第一字節(jié) 8 位 ，從 0 到 255。這個字節(jié)表明由用戶設(shè)置地址的從機將接收由主機發(fā)送來的信息。每個從機都必須有唯一的地址碼，并且只有符合地址碼的從機才能響應(yīng)回 送。當從機回送信息時，相當?shù)牡刂反a表明該信息來自于何處。 功能碼：主機發(fā)送的功能碼告訴從機執(zhí)行什么任務(wù)。表 2??2 列出的功能碼都有具體的含義及操作。 2??2 功能碼含義及操作 代碼含義操作 03 讀取數(shù)據(jù)讀取當前寄存器內(nèi)一個或多個二進制值 06 重置單一寄存器把設(shè)置的二進制值寫入單一寄存器數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)包含需要從機執(zhí)行什么動作或由從機采集的返送信息。這些信息可以是數(shù)值、參考地址等等。例如，功能碼告訴從機讀取寄存器的值，則數(shù)據(jù)區(qū)必需包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長度。對于不同的從機，地址和數(shù)據(jù)信息都不相同 。 錯誤校驗碼：主機或從機可用校驗碼進行判別接收信息是否出錯。有時，由于電子噪聲或其它一些干擾，信息在傳輸過程中會發(fā)生細微的變化，錯誤校驗碼保證了主機或從機對在傳送過程中出錯的信息不起作用。這樣增加了系統(tǒng)的安全和效率。錯誤校驗采用 CRC16 校驗方法。 Modbus 幀描述 Modbus [26]應(yīng)用協(xié)議定義了簡單的獨立于其下面通信層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元 PDU Protocol Data Unit ： 圖 2??1 Modbus 協(xié)議數(shù)據(jù)單元 在不同總線或網(wǎng)絡(luò)的 Modbus[27] 協(xié)議映射在協(xié)議數(shù)據(jù)單元之外引入 了一些附加的域。發(fā)起 Modbus 事務(wù)處理的客戶端構(gòu)造 Modbus PDU，然后添加附加的 域以構(gòu)造適當?shù)耐ㄐ?PDU。 圖 2??2 串行鏈路上的 Modbus 幀 在 Modbus 串行鏈路，地址域只含有子節(jié)點地址。如前文所述，合法的子節(jié)點地址為十進制 0247。每個子設(shè)備被賦予 1247 范圍中的地址。主節(jié)點通過將子節(jié)點的地址放到報文的地址域?qū)ψ庸?jié)點尋址。當子節(jié)點返回應(yīng)答時， 它將自己的地址放到應(yīng)答報文的地址域以讓主節(jié)點知道哪個子節(jié)點在回答。 功能碼指明服務(wù)器要執(zhí)行的動作。功能碼后面可跟有表示含有請求和響應(yīng)參數(shù) 的數(shù)據(jù)域。錯誤檢驗域是對報文內(nèi)容執(zhí)行 冗余校驗 的計算結(jié)果。根據(jù)不同的傳輸模式 RTU or ASCII 使用兩種不同的計算方法 [28]。 第 節(jié) RS232 簡介 RS232[29]是個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會 Electronic Industries Association， EIA 所制定的異步傳輸標準接口。通常 RS232 接口以 9 個接腳 DB9 或是 25 個接腳 DB25 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個人計算機上會有兩組 RS232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。 RS232C 是美國電子工業(yè)協(xié)會 EIA（ Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標準。 RS 是英文“推薦標準”的縮寫， 232 為標識號，C 表示修改次數(shù)。 RS232C 總線標準設(shè)有 25 條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道。 在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。 RS232C 標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒 50、 7 100、 150、 300、 600、1200、 2400、 4800、 9600、 19200 波特。 RS232C 標準規(guī)定，驅(qū)動器允許有 2500pF 的電容負載，通信距離將受此電容限制，例如，采用 150pF/m 的通信電纜時，最大通信距離為 15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是 RS232 屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于 20m 以內(nèi)的通信。 串行通信接口標準經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在 RS232 標準的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而形成的 [30]。所以，以 RS232C 為主來討論。 RS323C 標準是美國 EIA 電子工業(yè)聯(lián)合會）與 BELL 等公司一起開發(fā)的 1969 年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在 0～ 20210b/s 范圍內(nèi)的通信。這個標準對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與 RS232C 制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用。 在討論 RS232C 接口標準的內(nèi)容之前，先說明兩點： 首先， RS232C 標準最初是遠程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE Data Terminal Equipment 與數(shù)據(jù)通信設(shè)備 DCE（ Data Communication Equipment 而制定的。因此這個標準的制定，并未考慮計算機系統(tǒng)的應(yīng)用要求。但目前它又廣泛地被借來用于計算機（更準確的說，是計算機接口）與終端或外設(shè)之間的近端連接標準。顯然，這個標準的有些規(guī)定及和計算機系統(tǒng)是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對這種背景的了解，我們對 RS232C 標準與計算機不兼容的地方就不難理解了。 其次， RS232C 標準中所提到的“發(fā)送”和“接收”，都是站在 DTE 立場上，而不是站在 DCE 的立場來定義的。由于在計算機系統(tǒng)中，往往是 CPU 和 I/O 設(shè)備之間傳送信息，兩者都是 DTE，因此雙方都能發(fā)送和接收。 第 3 章 硬件設(shè)計 第 節(jié) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 地鐵管道溫度控制系統(tǒng)使用 AT89C52 控制器和 AD590 溫度傳感器，實現(xiàn)溫度的檢測和顯示功能，能夠通過上位機設(shè)置上下限溫度，并且能夠?qū)ΜF(xiàn)場的溫度實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)，以保持被控現(xiàn)場溫度的基本恒定。溫度控制系統(tǒng)旨在檢測水溫并對其進行控制。圖 3??1 所示是系統(tǒng)總體構(gòu)架。其中電源模塊為單片機提供 5V 電壓，為溫度傳感器 AD590 提供標準的 15V 電壓。人機互換模塊包括按鍵模塊和數(shù)碼顯示模塊。按鍵模塊用來輸入設(shè)定的溫度，數(shù)碼管 顯示模塊用來顯示當前測得的溫度。溫度傳感器模塊包括 A/D 轉(zhuǎn)換模塊和傳感器模塊。加熱控制模塊用來給水加熱。上位機通信模塊通過串口和 PC 建立通信渠道。 第 節(jié) 單片機 AT89C52 基礎(chǔ)電路 復(fù)位操作和復(fù)位電路 1 復(fù)位操作 AT89C52 的 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端口，高電平有效。在時鐘振蕩穩(wěn)定工作的情況下，該引腳若有低電平上升到高電平并持續(xù)兩個機器周期（若晶振頻率選 12MHz，則 2 個機器周期為 2），系統(tǒng)將實現(xiàn)一次復(fù)位操作。單片機在 RST高電平有效后的第二個機器周期開始執(zhí)