【文章內(nèi)容簡介】 編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash， 使得 AT89S52 為眾多嵌入控制 應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超高效的解決方案。 （ 2） 溫度采集模塊 中央處理單元時鐘模塊溫度采集模塊人機(jī)接口模塊串行通訊模塊報警模塊智能溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 5 該部分是系統(tǒng)的 重要 環(huán)節(jié) 之一， 溫度 采集模塊的功能是完成溫度數(shù)據(jù)的獲取并將其送入單片機(jī)加以處理。 溫度傳感器的種類很多，根據(jù)其輸出方式及接口方式的不同，大體可以分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。模擬溫度傳感器輸出的模擬信號，必須經(jīng)過專門的接口電路 （ A/D 轉(zhuǎn)換） 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后才能由微處理器進(jìn)行處理。數(shù)字溫度傳感器 直接輸出數(shù)字 信號，一般只需少量外部元器件就可直接送至微處理器進(jìn)行處理。 美國 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持單總線接口的溫度傳感器。單總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活，而且由于芯片送出的溫度信號是數(shù)字信號，因此省去了外部 A/D 轉(zhuǎn)換，簡化了硬件電路。 （ 3）時鐘模塊 該部分 為系統(tǒng)提供實時日期時間顯示。 美國 Dallas 公司推出的串行接口實時時鐘芯片 DS1302 可對時鐘芯片備份電池進(jìn) 行涓流充電。由于該芯片具有體積小、功耗低、接口容易、占用 CPU 的 I/O 口少等主要特點(diǎn)，故該芯片可作為實時時鐘廣泛應(yīng)用于智能化儀器儀表中，本次設(shè)計將用 它 來完成時鐘日歷電路部分。 通過按鍵可以對當(dāng)前日期時間進(jìn)行設(shè)置。 （ 4）串行通訊模塊 因為由 PC 出來的是 RS232 電平 ,而單片機(jī)是典型的 TTL 電平 。 為了 PC 機(jī)與MCS51 單片機(jī) 之間能可靠地進(jìn)行串行 通訊 ,需要用電平轉(zhuǎn)換芯片 ,我們采用 MAXIM 公司生產(chǎn)的專用芯片 MAX232。 MAX232 是一種把電腦的串行口 RS232 信號電平（ 10v ，+10v）轉(zhuǎn)換為單片機(jī)所 用到的 TTL 信號點(diǎn)平 （ 0v ， +5v） 的芯片。 RXD 和 TXD 通過RS232 收發(fā)器 （ MAX232） 連接到 9 線 D 型連接器上，收發(fā)器能夠產(chǎn)生串行接口 通訊所需電平，從而允許 D 型連接器直接與 PC 機(jī)串口相連。由于在此電路上所采用的收發(fā)器是 MAX232，它的內(nèi)部沒有集成 ESD 保護(hù)電路，所以需要外接 的電容構(gòu)成外部保護(hù)電路。 （ 5）人機(jī)接口模塊 為了開發(fā)友好的用戶界面，數(shù)據(jù)和參數(shù)的顯示、按鍵設(shè)置顯得尤其重要。數(shù)據(jù)和參數(shù)的顯示部分接受控制器送來的待顯示的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理，按照要求顯示在相應(yīng)的設(shè)備上，按鍵部分通過控制器 對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 顯示設(shè)備的種類有很多，一般包括發(fā)光二極管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示屏等。單個發(fā)光二極管只能指示一種狀態(tài)，多位 LED 數(shù)碼管可以顯示簡單的字符串和數(shù)字型參數(shù)，液晶顯示屏能夠顯示的內(nèi)容最豐富，可以同時顯示字符和圖形，但價格相對較高。對本系統(tǒng)來說， LED 數(shù)碼管具有較高的性價比。 數(shù)碼管驅(qū)動及按鍵控制采用 CH452。 CH452 內(nèi)置時鐘振蕩電路，可以動態(tài)驅(qū)動 8位數(shù)碼管或者 64 位 LED，具有 BCD 譯碼、閃爍、移位、段位尋址、光柱譯碼等功能 ，陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 6 同時還可以進(jìn)行 64 鍵的鍵盤掃描 ， CH452 通過可以級聯(lián)的 4 線串行接 口或者 2 線串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)， 并且可以對單片機(jī)提供上電位復(fù)位信號。 （ 6）報警模塊 當(dāng)溫度超過所設(shè)定的上 限時，報警裝置開始報警。常用的報警方式有聲報警和光報警等。本設(shè)計采用聲音報警，即當(dāng)溫度超過所設(shè)定的極限時，蜂鳴器開始報警。 系統(tǒng)硬件設(shè)計總圖 根據(jù)以上各模塊的功能及硬件描述，作出系統(tǒng)硬件設(shè)計總圖。如圖 22 所示。 圖 22 系統(tǒng)硬件設(shè)計總圖 AT89S52 單片機(jī)的介紹 基本組成 AT89S52內(nèi)部 可分為以下幾部分： 8K字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32位 I/O口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙智能溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 7 工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路，以上各部分電路通過內(nèi)部總線相連接。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 AT89S52單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 23所示 。 圖 23 AT89S52內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 [16] P 0 驅(qū)動器A LU時間控制暫存器1P 2 鎖存器P 2 驅(qū)動器P 0 鎖存器PSWFLA SHSP程序寄存器ACC暫存器 2B 寄存器RAM 地址寄存器RAM指令寄存器看門狗O SC中斷 、 串行口及寄存器緩沖器PC 增 1PCD PTR程序邏輯P 1 鎖存器ISP 口P 3 鎖存器P 3 驅(qū)動器 P 1 驅(qū)動器PS ENEA / VPPR STP 0 . 0 ~ P 0 . 7P 1 . 0 ~ P 1 . 7P 2 . 0 ~ P 2 . 7P 3 . 0 ~ P 3 . 7ALE / PR OG陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 8 引腳功能描述 AT89S52采用 40引腳的雙列直插封裝（ DIP方式），引腳配置如圖 24所示 。 圖 24 AT89S52引腳配置圖 （ 1） 40引腳功能 VCC： 電源 GND: 地 P0口 ： P0口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL邏輯電平。對 P0端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0具 有內(nèi)部上拉電阻。在 Flash編程時， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1輸出緩沖器能驅(qū)動 4個TTL邏輯電平。對 P1端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， ∕計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ∕ T2）和定時器∕計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ∕ T2EX） 。 P2口： P2口是 一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。對 P2端口寫“ 1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高， 此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器， P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在 Flash編程和校驗時， P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號。 智能溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 9 P3口： P3口是一個具有內(nèi)部上 拉電阻的 8位雙向 I/O口 ， P3輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。對 P3端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3口亦作為 AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表 21所示。 在 Flash編程和校驗時， P3口也接收一些控制信號。 表 21 P3口各引腳的第二功能 引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） 0INT (外部中斷 0) 1INT (外部中斷 1) T0（定時器 0外部輸入） T1（定時器 1外部輸入） WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) RST ： 復(fù)位輸入。晶振工作時 , RST 腳持續(xù) 2個機(jī) 器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計時完成后 ， RST 腳輸出 96個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/ PROG ： 地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 Flash編程時，此引腳 （ PROG ）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下， ALE 以 晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH的 SFR的第 0位置 “ 1” ， ALE操作將無效。這一位置 “ 1” ， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC指令時有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 PSEN ： 外部程序存儲器選通訊號（ PSEN ） 是外部程序存儲器選通訊號。當(dāng) AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。 EA /VPP： 訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。在 flash編程期間， EA 也接收 12伏 VPP電壓。 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 10 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 （ 2）特殊功能寄存器 定時器 2寄存器：寄存器 T2CON和 T2MOD包含定時器 2的控制位和狀態(tài)位，寄存器對 RCAP2H和 RCAP2L是定時器 2的捕捉 /自動重載寄存器。 中斷寄存器：各中斷允許在 IE寄存器中 ,六個中斷源的兩個優(yōu)先級也可以在 IE中設(shè)置。 雙數(shù)據(jù)指針寄存器：為了更有利于訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲器，系統(tǒng)提供了兩路 16位數(shù)據(jù)指針寄存器分別是位于 SFR中 82H~83H的 DP0和位于 84H～ 85H的 DP1。特殊寄存器 AUXR1中 DPS＝ 0選擇 DP0； DPS=1選擇 DP1。 在訪問數(shù)據(jù)指針寄存器前先初始化 DPS至合理的值。 掉電標(biāo)志位：掉電標(biāo)志位（ POF）位于特殊寄存器 PCON的第四位（ ） 。 上電期間 POF置“ 1” 。 POF可以軟件控制使用與否，但不受復(fù)位影響。 （ 3）看門狗定時器 看門狗定時器： WDT是一種需要軟件控制的復(fù)位方式。 WDT由 13位計數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門狗定時器復(fù)位存儲器（ WDTRST）構(gòu)成。 WDT在默認(rèn)情況下無法工作；為了激活 WDT， 戶用必須往 WDTRST寄存器（地址： 0A6H）中依次寫入 01EH 和 0E1H。當(dāng) WDT激活后，晶振工作， WDT在每個機(jī)器周期都會增加。 WDT計時周期依賴于外部時鐘頻率。 除了復(fù)位 （硬件復(fù)位或 WDT溢出復(fù)位），沒有辦法停止 WDT工作。當(dāng) WDT溢出，它將驅(qū)動 RSR引腳一個高個電平輸出。 WDT 的使用：為了激活 WDT，用戶必須向 WDTRST寄存器（地址為 0A6H的 SFR）依次寫入 0E1H和 0E1H。 當(dāng) WDT激活后，用戶必須向 WDTRST寫入 01EH和 0E1H喂狗來避免 WDT溢出。當(dāng)計數(shù)達(dá)到 8191(1FFFH)時， 13 位計數(shù)器將會溢出，這將會復(fù)位器件。晶振正常工作、 WDT激活后，每一個機(jī)器周期 WDT 都會增加。為了復(fù)位 WDT，用戶必須向 WDTRST 寫入 01EH 和 0E1H（ WDTRST 是只讀寄存器）。 WDT 計數(shù)器不能讀或?qū)憽．?dāng) WDT 計數(shù)器溢出時，將給 RST 引腳產(chǎn)生一個復(fù)位脈沖輸出，這個復(fù)位脈沖持續(xù) 96個晶振周期（ TOSC） ，其中 TOSC=1/FOSC。為了很好地使用 WDT，應(yīng)該在一定時間內(nèi)周期性寫入那部分代碼，以避免 WDT復(fù)位。 掉電和空閑方式下的 WDT：在掉電模式下，晶振停止工作，這意味這 WDT也停止了工作。在這種方式下，用戶不必喂狗。有兩種方式可以離開掉電模式：硬件復(fù)位或通過一個激活的外部中斷。通過硬件復(fù)位退出掉電模式后，用戶就應(yīng)該給 WDT喂狗，就如同通常 AT89S52復(fù)位一樣。通過中斷退出掉電模式的情形有很大的不同。中斷應(yīng)持續(xù)拉低很長一段時間，使得晶振穩(wěn)定。當(dāng)中斷拉高后，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。為了防止 WDT在中斷保持低電平的時候復(fù)位器件 ， WDT 直到中斷拉低后才開始工作。這就意味著