【正文】 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 。 并 附 加 復(fù) 位 電 路 ， 組 成 單 片 機(jī) 最 小 系 統(tǒng) 。為 了 便 于 接 下 來 的 說 明 ， 單 片 機(jī) 各 管 腳 網(wǎng) 絡(luò) 標(biāo) 號(hào) 定 義 如 圖 31。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 。 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 。EA/VPP——外 部 訪 問 允 許 ， 欲 使 CPU 僅 訪 問 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 （ 地 址 為0000H~FFFFH） ， EA 端 必 須 保 持 低 電 平 （ 接 地 ） 。 此 外 ， 該 引 腳 會(huì) 被 微 弱 拉 高 ， 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 外 部 程 序 時(shí) ，應(yīng) 設(shè) 置 ALE 禁 止 位 無 效 。 如 有 必 要 ， 可 通 過 對(duì) 特 殊 功 能 寄 存 器 （ SFR）區(qū) 中 的 8EH 單 元 的 D0 位 置 位 ， 可 禁 止 ALE 操 作 。 要 注 意 的 是 ：每 當(dāng) 訪 問 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 時(shí) 將 跳 過 一 個(gè) ALE 脈 沖 。ALE/PROG——當(dāng) 訪 問 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) 。RST——復(fù) 位 輸 入 。 P3 口 亦 作 為 AT89S52 特 殊 功 能 （ 第 二 功 能 ） 使 用 ， 如 下 表 所 示 。 對(duì) P3 端 口 寫 “1”時(shí) ， 內(nèi) 部 上 拉 電 阻 把 端 口 拉 高 ， 此 時(shí) 可 以作 為 輸 入 口 使 用 。 在 FLASH 編 程 和 校 驗(yàn) 時(shí) ， P2 口 也 接 收 高 8 位 地 址 字 節(jié) 和一 些 控 制 信 號(hào) 。 在 這 種 應(yīng) 用 中 ， P2 口 使 用 很 強(qiáng) 的內(nèi) 部 上 拉 發(fā) 送 1。 作 為 輸 入 使 用 時(shí) ， 被 外 部 拉 低 的 引 腳 由 于 內(nèi) 部 電 阻 的 原 因 ， 將 輸出 電 流 （ IIL） 。引 腳 號(hào) 第 二 功 能 ：（ 定 時(shí) 器 /計(jì) 數(shù) 器 T2 的 外 部 計(jì) 數(shù) 輸 入 ） ， 時(shí) 鐘 輸 出（ 定 時(shí) 器 /計(jì) 數(shù) 器 T2 的 捕 捉 /重 載 觸 發(fā) 信 號(hào) 和 方 向 控 制 ） MOSI （ 在 系 統(tǒng) 編 程 用 ） MISO （ 在 系 統(tǒng) 編 程 用 ） SCK （ 在 系 統(tǒng) 編 程 用 ）P2 口 ： P2 口 是 一 個(gè) 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(dòng) 4 個(gè) TTL 邏 輯 電 平 。 作 為 輸 入 使 用 時(shí) ， 被 外 部 拉 低 的 引 腳 由 于 內(nèi) 部 電 阻 的 原 因 ， 將 輸出 電 流 （ IIL） 。P1 口 ： P1 口 是 一 個(gè) 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(dòng) 4 個(gè) TTL 邏 輯 電 平 。 在 FLASH 編 程 時(shí) ， P0 口 也 用 來 接 收 指 令 字 節(jié) ； 在 程 序 校 驗(yàn) 時(shí) ， 輸 出指 令 字 節(jié) 。 當(dāng) 訪 問 外 部 程 序 和數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 時(shí) ， P0 口 也 被 作 為 低 8 位 地 址 /數(shù) 據(jù) 復(fù) 用 。 作 為 輸 出 口 ， 每 位 能 驅(qū) 動(dòng) 8個(gè) TTL 邏 輯 電 平 。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) AT89S52硬件設(shè)計(jì)AT89S52引腳定義及功能介紹如圖31。 它 決 定 了 繼 電 器能 控 制 電 壓 和 電 流 的 大 小 ， 使 用 時(shí) 不 能 超 過 此 值 ， 否 則 很 容 易 損 壞 繼 電 器 的 觸 點(diǎn) 。5) 觸 點(diǎn) 切 換 電 壓 和 電 流 。 當(dāng) 繼 電 器 吸 合 狀 態(tài) 的 電 流減 小 到 一 定 程 度 時(shí) ， 繼 電 器 就 會(huì) 恢 復(fù) 到 未 通 電 的 釋 放 狀 態(tài) 。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 4) 釋 放 電 流 。 在 正 常 使 用 時(shí) ， 給 定的 電 流 必 須 略 大 于 吸 合 電 流 ， 這 樣 繼 電 器 才 能 穩(wěn) 定 地 工 作 。3) 吸 合 電 流 。2) 直 流 電 阻 。 是 指 繼 電 器 正 常 工 作 時(shí) 線 圈 所 需 要 的 電 壓 。 故 在 電 路 中 起 著 自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 、 安 全 保 護(hù) 、 轉(zhuǎn) 換 電 路 等作 用 。選 用 繼 電 器 作 為 電 機(jī) 控 制 的 元 件 。 它 完 成 將 TTL 電 平 轉(zhuǎn) 換 為 RS485 電平 的 功 能 。MAX485 接 口 芯 片 是 Maxim 公 司 的 一 種 RS485 芯 片 。因 RS485 接 口 具 有 良 好 的 抗 噪 聲 干 擾 性 ， 長(zhǎng) 的 傳 輸 距 離 和 多 站 能 力 等 上 述 優(yōu)點(diǎn) 就 使 其 成 為 首 選 的 串 行 接 口 。 而 RS485 接口 在 總 線 上 是 允 許 連 接 多 達(dá) 128 個(gè) 收 發(fā) 器 。3) RS485 接 口 是 采 用 平 衡 驅(qū) 動(dòng) 器 和 差 分 接 收 器 的 組 合 ， 抗 共 模 干 擾 能 力 增強(qiáng) ， 即 抗 噪 聲 干 擾 性 好 。 接 口 信 號(hào) 電 平 比 RS232C 降 低 了 ，就 不 易 損 壞 接 口 電 路 的 芯 片 ， 且 該 電 平 與 TTL 電 平 兼 容 ， 可 方 便 與 TTL 電 路 連 接 。 它 規(guī) 定 連 接 電 纜 和 機(jī) 械 、 電 氣 特 性 、 信 號(hào) 功 能 及 傳 送 過 程 。RS232C 標(biāo) 準(zhǔn) （ 協(xié) 議 ） 的 全 稱 是 EIARS232C 標(biāo) 準(zhǔn) ， 其 中 EIA（ Electronic Industry Association） 代 表 美 國(guó) 電 子 工 業(yè) 協(xié) 會(huì) ， RS（ Emeded Standard） 代表 推 薦 標(biāo) 準(zhǔn) ， 232 是 標(biāo) 識(shí) 號(hào) ， C 代 表 RS232 的 最 新 一 次 修 改 （ 1969） ， 在 這 之 前 ，有 RS232B、 RS232A。不 同 設(shè) 備 間 串 口 通 信 的 過 程 中 ， 需 要 采 用 相 同 的 的 接 口 標(biāo) 準(zhǔn) 才 能 通 信 。 通信模塊設(shè)計(jì)方案AT89S52 單 片 機(jī) 內(nèi) 部 有 一 個(gè) 全 雙 工 異 步 串 行 I/O 接 口 ， 占 用 和 兩個(gè) 引 腳 。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 ADC0804 是 單 路 8 位 逐 次 比 較 型 雙 極 性 輸 入 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 ， 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 小 于 。5) 滿 刻 度 誤 差滿 度 輸 出 時(shí) 對(duì) 應(yīng) 的 輸 入 信 號(hào) 與 理 想 輸 入 信 號(hào) 值 之 差 。 有 的 轉(zhuǎn) 換 器 提 供 了 不 同 量 程 的 引 腳 ， 只 有 正 確 使 用 ， 才 能保 證 轉(zhuǎn) 換 精 度 。4) A/D 轉(zhuǎn) 換 器 量 程A/D 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 需 要 的 是 雙 極 性 的 ， 有 時(shí) 是 單 極 性 的 。 對(duì) 于 其 他 模 擬 信 號(hào)一 般 都 要 加 采 樣 保 持 器 。 對(duì) 一 般 的 單 片 機(jī) 而 言 ， 要 在采 樣 時(shí) 間 內(nèi) 完 成 A/D 轉(zhuǎn) 換 以 外 的 工 作 ， 如 讀 數(shù) 據(jù) 、 再 啟 動(dòng) 、 存 數(shù) 據(jù) 、 循 環(huán) 計(jì) 數(shù) 等 已經(jīng) 比 較 困 難 了 。 根 據(jù) 采 樣 定 理 和 實(shí) 際 需 要 ， 一個(gè) 周 期 的 波 形 需 采 10 個(gè) 樣 點(diǎn) ， 那 么 這 樣 的 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 最 高 也 只 有 處 理 頻 率 為1KHz 的 模 擬 信 號(hào) 。確 定 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 轉(zhuǎn) 換 速 率 時(shí) ， 應(yīng) 考 慮 系 統(tǒng) 的 采 樣 速 率 。2) A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 轉(zhuǎn) 換 速 率A/D 轉(zhuǎn) 換 器 從 啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 換 到 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束 ， 輸 出 穩(wěn) 定 的 數(shù) 字 量 ， 需 要 一 定 的 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 。目 前 ， 大 多 數(shù) 測(cè) 量 裝 置 的 精 度 值 不 小 于 %~%， 故 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 精 度 取% ~ %即 可 ， 相 應(yīng) 的 二 進(jìn) 制 碼 為 10~11 位 ， 加 上 符 號(hào) 位 ， 即 為 11~12 位 。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 精 度 應(yīng) 與 測(cè) 量 裝 置 的 精 度 相 匹 配 。因 此 ， 取 10 位 或 11 位 是 合 適 的 。 一 般 把 8 位 以 下 的 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 歸 為 低 分 辨 率 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 ， 9~12 位 的 稱為 中 分 辨 率 轉(zhuǎn) 換 器 ， 13 位 以 上 的 稱 為 高 分 辨 率 轉(zhuǎn) 換 器 。 從 靜 態(tài) 精 度 方 面 來 說 ， 要 考 慮 輸 入 信 號(hào) 的 原 始 誤 差 傳 遞 到 輸 出 所 產(chǎn)生 的 誤 差 ， 它 是 模 擬 信 號(hào) 數(shù) 字 化 時(shí) 產(chǎn) 生 誤 差 的 主 要 部 分 。 基 本 上 ， 可 以 根 據(jù) 以 下 幾 個(gè) 方 面 的 指 標(biāo) 選 擇 一 個(gè) A/D 器 件 。 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 品 種 繁多 、 性 能 各 異 ， 在 設(shè) 計(jì) 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 時(shí) ， 首 先 碰 到 的 就 是 如 何 選 擇 合 適 的 A/D 轉(zhuǎn)換 器 以 滿 足 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 要 求 的 問 題 。綜 上 所 述 ， 選 用 DS1302 時(shí) 間 芯 片 完 全 滿 足 設(shè) 計(jì) 的 需 求 。與 DS1202 兼 容 。與 TTL 兼 容 Vcc=5V。8 腳 DIP 封 裝 或 可 選 的 8 腳 SOIC 封 裝 。河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 工 作 電 流 時(shí) ， 小 于 300nA。串 行 I/O 口 方 式 使 得 管 腳 數(shù) 量 最 少 。 下 面 將 主 要 的 性 能 指標(biāo) 作 一 綜 合 ：實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘 具 有 能 計(jì) 算 2100 年 之 前 的 秒 、 分 、 時(shí) 、 日 期 、 星 期 、 月 、 年 的 能 力 ，還 有 閏 年 調(diào) 整 的 能 力 。DS1302 是 由 DS1202 改 進(jìn) 而 來 ， 增 加 了 以 下 的 特 性 雙 電 源 管 腳 用 于 主 電 源 和 備份 電 源 供 應(yīng) ， Vcc1 為 可 編 程 涓 流 充 電 電 源 ， 附 加 七 個(gè) 字 節(jié) 存 儲(chǔ) 器 。 時(shí) 鐘 /RAM 的 讀 、 寫 數(shù) 據(jù) 以 一 個(gè) 字 節(jié)或 多 達(dá) 31 個(gè) 字 節(jié) 的 字 符 組 方 式 通 信 。 實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘 /日 歷 電路 提 供 秒 、 分 、 時(shí) 、 日 期 、 日 、 月 、 年 的 信 息 ， 每 月 的 天 數(shù) 和 閏 年 的 天 數(shù) 可 自 動(dòng) 調(diào)整 ， 時(shí) 鐘 操 作 可 通 過 AM/PM 指 示 決 定 采 用 24 或 12 小 時(shí) 格 式 。目 前 市 場(chǎng) 上 的 時(shí) 鐘 芯 片 很 多 ， 如 DS1302/DS1307/HT1380/HT1381/PCF8563 等 。 為 節(jié)省 CPU 的 工 作 時(shí) 間 ， 且 由 于 RAM 存 儲(chǔ) 速 度 快 、 使 用 方 便 等 特 點(diǎn) ， 從 而 可 以 忽 略 了RAM 掉 電 數(shù) 據(jù) 丟 失 的 缺 點(diǎn) 。 因 此 選 用 32K 字 節(jié) 的 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 ， 可 以 記 錄 大 于 5000 項(xiàng) 記 錄 點(diǎn) 數(shù)河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 據(jù) ， 考 慮 到 水 箱 上 水 與 耗 水 的 頻 繁 程 度 不 高 ， 5000 項(xiàng) 數(shù) 據(jù) 已 基 本 滿 足 后 期 數(shù) 據(jù) 處理 的 需 求 。 鑒 于 系 統(tǒng) 的 復(fù) 雜 程 度 ， 暫 時(shí) 不 考 慮 使 用 FLASH作 為 存 儲(chǔ) 單 元 ?？?以 看 出 ROM 的 存 儲(chǔ) 復(fù) 雜 ， 不 適 宜 實(shí) 時(shí) 系 統(tǒng) 的 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 。NAND 結(jié) 構(gòu) 能 提 供 極 高 的 單 元 密 度 ， 可 以 達(dá) 到 高 存 儲(chǔ) 密 度 ， 并 且 寫 入 和 擦 除 的速 度 也 很 快 。NOR 的 特 點(diǎn) 是 芯 片 內(nèi) 執(zhí) 行 (XIP, eXecute In Place)， 這 樣 應(yīng) 用 程 序 可 以 直 接在 flash 閃 存 內(nèi) 運(yùn) 行 ， 不 必 再 把 代 碼 讀 到 系 統(tǒng) RAM 中 。這 區(qū) 區(qū) 8 個(gè) I/O 端 口 只 能 以 信 號(hào) 輪 流 傳 送 的 方 式 完 成 數(shù) 據(jù) 的 傳 送 ， 速 度 要 比 NOR閃 存 的 并 行 傳 輸 模 式 慢 得 多 。NAND 閃 存 的 存 儲(chǔ) 單 元 則 采 用 串 行 結(jié) 構(gòu) ， 存 儲(chǔ) 單 元 的 讀 寫 是 以 頁 和 塊 為 單 位 來 進(jìn)行 （ 一 頁 包 含 若 干 字 節(jié) ， 若 干 頁 則 組 成 儲(chǔ) 存 塊 ， NAND 的 存 儲(chǔ) 塊 大 小 為 8 到 32KB） ，這 種 結(jié) 構(gòu) 最 大 的 優(yōu) 點(diǎn) 在 于 容 量 可 以 做 得 很 大 ， 超 過 512MB 容 量 的 NAND 產(chǎn) 品 相 當(dāng) 普遍 ， NAND 閃 存 的 成 本 較 低 ， 有 利 于 大 規(guī) 模 普 及 。閃 存 則 是 一 種 不 揮 發(fā)