【正文】 4k 的 EPROM，用戶可以將自己編寫的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)的 EPROM 中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用， EPROM 的改寫同樣需要用紫外線燈照射一定時(shí)間擦除后再燒寫。后來(lái)很 多芯片廠商以各種方式與 Intel 公司合作，也推出了同類型的單片機(jī)，如同一種單片機(jī)的多個(gè)版本一樣，雖都在不斷的改變制造工藝，但內(nèi)核卻一樣，也就是說(shuō)這類單片機(jī)指令系統(tǒng)完全兼容，絕大多數(shù)管腳也兼容；在使用上基本可以直接互換。 在眾多的 51 系列單片機(jī)中，要算 ATMEL 公司的 AT89C51 更實(shí)用，因他不但和 8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的 4K 程序存儲(chǔ)器是 FLASH 工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為 ATMEL AT89Cx 做的編程器均帶有這些功能。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。 5 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)。 AT89C51 的管腳圖如圖 31下： 圖 31 AT89C51管腳圖 各引腳功能簡(jiǎn)單介紹如下： VCC：供電電壓； GND：接地； P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每個(gè)管腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口管腳寫入“ 1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。作為輸入時(shí)， P2 口 的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INT0(外部中斷 0) INT1(外部中斷 1) T0(記時(shí)器 0 外部輸入 ) T1(記時(shí)器 1 外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 同時(shí) P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)； RST：復(fù)位輸入。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 7 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期PSEN 兩次有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)； XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入； XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。對(duì)于溫室內(nèi)部溫度的檢測(cè)，溫度傳感器選擇 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線制數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，它具有 3 引腳 TO－ 92 小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為－ 55℃ ～＋ 125℃ ,可編程為 9 位～ 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ ，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16 位數(shù)字量方式串行輸出。 圖 32 DS18B20的引腳圖 8 濕度傳感器 本系統(tǒng)需要檢測(cè) 溫室大棚 內(nèi)的濕 度，目前已有許多濕敏器件， 按 感濕材料來(lái)分，大致有四類：電解質(zhì)，半導(dǎo)體陶瓷，高分子和其它型式。 濕度傳感器 HS1101 是法國(guó) Humirel 生產(chǎn)的電容式濕度傳感器。高分子薄膜上的電極是很薄的金屬微孔蒸發(fā)膜，水分子可通過兩端的電極被高分子薄膜吸附或釋放，隨著這種水分子的吸附或釋放，高分子的介電系數(shù)將發(fā)生相應(yīng)的變化。 HS1101 是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，在電路中等效于一個(gè)電容器，其電容隨所測(cè)空氣的相對(duì)濕度增大而增大。2 ％ RH；濕度量程為 1～ 99％ RH，工作溫度范圍為 40℃ ～100℃ ；濕度輸出受溫度影響極小 (溫度系數(shù)僅為 pF／ ℃ )；常溫下使用無(wú)需溫度補(bǔ)償，無(wú)需校準(zhǔn)。 圖 33 濕敏電容工作的濕、溫度范圍 圖 34 電容 — 濕度 響應(yīng) 曲線 圖 33 為濕敏電容工作的溫、濕度范圍。相對(duì)濕度在1%100%RH 范圍內(nèi)；電容量由 16pF 變到 200pF，其誤差不大于177?？梢娋仁禽^高的。 DS18B20 的 I/O 口屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后常態(tài)下呈高電平。為方便起見，采用外部電源供電。如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)易于接受的信號(hào)，常有兩種方法：一是將該濕敏電容置于運(yùn)放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)經(jīng)整流、直流放大、再 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；另一種是將該濕敏電容置于 555 振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之成反比的電壓頻率信號(hào)，可直接被計(jì)算機(jī)所采集 本系統(tǒng)采用的是將 HS1101 接入 555 定時(shí)器組成的震蕩電路中，輸出一定頻率的方波信號(hào)，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，因此被廣泛采用，具體電路圖如 36下： 10 圖 36 HS1101和 NE556構(gòu)成的濕度采集電路 集成定時(shí)器 NE555 一方面可以形成單穩(wěn)態(tài)電路，另一方面可以形成多諧振蕩電路，本系統(tǒng)選用的是 NE556，它內(nèi)部含有兩個(gè) NE555 定時(shí)器，其中 R1， R2,C1,C2 和 NE556 構(gòu)成多諧振蕩器，外接電阻 R1,R2 和濕敏電容 C1 構(gòu)成了對(duì)濕敏電容 C1 的充電回路， 7 端通過芯片內(nèi)部的晶體管對(duì)地短路又構(gòu)成了對(duì) C1 的放電回路，并將 2， 6 端相連引入到片內(nèi)比較器。 A/D 轉(zhuǎn)換 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，簡(jiǎn)稱 AD，是實(shí)現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉(zhuǎn)變的設(shè)備。其一：實(shí)際選取的位數(shù)與其它環(huán)節(jié)所能獲得的精度相適應(yīng)，只要不低于它們就可以，不必太高。其三：由于溫室大棚濕 度變化相對(duì)于控制運(yùn)行的速度來(lái)說(shuō)是緩慢的，因此，在 A/D 轉(zhuǎn)換的時(shí)候，也不要求有很快的轉(zhuǎn)換速率。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，它由 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開關(guān)樹型 D/A 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一 個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量 ； CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。直到 A/D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。 ADC0809 與 8031 的連接 單片機(jī)控制 ADC 可采用查詢法和中斷控制法 。當(dāng) ADC 轉(zhuǎn)換完成時(shí)向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求，讀出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，然后返回源程序。 C L KCBAE O CO EA L ES T A R TI N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 7DC KA L EI N T 1R DP 2 . 0W RP 0 . 7:P 0 . 0地址鎖存A 1A 0A 2A D C 0 8 0 9A T 8 9 C 5 1D 7:D 0++ 圖 37 ADC0809與單片機(jī)的接口 將 A/D0809 作為一的外擴(kuò)展的并行 I/O口 ， 直接由 單片機(jī) 的 和 WR 脈沖進(jìn)行啟動(dòng)。為了提高系統(tǒng)的效率 ,A/D 轉(zhuǎn)換器 D 采用中斷的方法 ,將 ADC0809的轉(zhuǎn)換信號(hào) EOC 經(jīng)反相器連接到單片機(jī)的 INT1。 ADC0809 的時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的 ALE 提供（為 1MHZ） ,轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)信號(hào) START 和 8 位模擬量 輸入地址鎖存允許信號(hào) ALE 由單片機(jī)的 WR 和 口來(lái)控制。 鍵盤與顯示 鍵盤部分 根據(jù)該系統(tǒng)的實(shí)際情況，我選用了獨(dú)立式鍵盤。這種鍵盤結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單 ， 缺點(diǎn)是當(dāng)鍵的數(shù)量較多 13 時(shí)占用的 I/O 線的數(shù)量較多 。 當(dāng)其中一鍵被 按下時(shí)， INTO 端變?yōu)榈忘c(diǎn)平，向 CPU申請(qǐng)中斷， CPU 響應(yīng)后，用查詢方法找到申請(qǐng)中斷的功能鍵，并按程序設(shè)定執(zhí)行相應(yīng)的功能。 MAX7219 是MAXIM 公司生產(chǎn)的一種串行接口方式 7 段共陰極 LED 顯示驅(qū)動(dòng)器，其片內(nèi)包含有一個(gè)BCD 碼到 B 碼的譯碼器、多路復(fù)用掃描電路、字段和字位驅(qū)動(dòng)器以及存儲(chǔ)每個(gè)數(shù)字的 88 RAM，每位數(shù)字都可以被尋址和更新，允許對(duì)每一位數(shù)字選擇 B 碼譯碼或不譯碼。 DIG26DIG65GND4SEG E21SEG G17ISET18V+19SEG C20DIG43SEG D23DIN1DIG02SEG F15SEG B16SEG A14GND9DIG111DIG510CLK13SEG DP22DIG37DIG78DOUT24LOAD12U?MAX7219CNG 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 J un 2 0 1 0 S he e t o f F i l e : D : \ M y D oc u m e n t s \ l a n g. d dbD r a w n B y:D I G 0 ~ D I G 7 S E G A ~ G I S E T18D I N1L O A D12C L K13GND9S E G D p8 位 L E D 顯示器8 位8 段 1 0K P 1. 0P 1. 1P 1. 2A T 89 C 5 1 圖 39 MAX7219引腳圖 圖 310 顯示連接圖 MAX7219 采用串行數(shù)據(jù)傳輸方式，由 16 位數(shù)據(jù)包發(fā)送到 DIN 引腳的串行數(shù)據(jù)在每個(gè)CLK 的上升沿被移入到內(nèi)部 16 位移位寄存器中，然后在 LOAD 的上升沿將數(shù)據(jù)鎖存到數(shù)字或控制寄存器中。 DIN 端的數(shù)據(jù)通過移位寄存器傳送，并在 個(gè)時(shí)鐘周期后出現(xiàn)在 DOUT 端。串行數(shù)據(jù)以 16 位為一幀，其中 D15～ D12 可以任意， D11～ D8 為內(nèi)部寄存器地址， D7～ D0 為寄存器數(shù)據(jù)，工作時(shí)序如下： 圖 311工作時(shí)序圖 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。 本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警 電路。壓電式蜂鳴器約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用 TTL 系列集成電路 7406 或 7407 低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。 圖 312 是一個(gè)簡(jiǎn)單的使用三極管驅(qū)動(dòng)的峰鳴音報(bào)警電路 圖 312 三極管驅(qū)動(dòng)的峰鳴音報(bào)警電路 單片機(jī)與 PC 機(jī)的通信接口 利用 AT89C51 單片機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串行接口 ， 通過簡(jiǎn)單的外圍接口電路，可以方便地實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC 機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊。在接口電路和計(jì)算機(jī)接口芯片中大都為 TTL或 CMOS 電平 ,所以在通信時(shí) ,必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 ,以便與 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)的電平匹配 MAX232 芯片可以完成電平轉(zhuǎn)換這一工作。10V電壓 ,所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的 +5V電源就可以 。 MAX232 的芯片引腳如 313圖所示。系統(tǒng)再由 RS232 進(jìn) 行串口通信。其中有些模塊還包含有子模 18 塊，使用時(shí)下一級(jí)模塊被高一級(jí)模塊調(diào)用，各部分既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。當(dāng)中斷到來(lái) 之后，即進(jìn)入下面的接收中斷服務(wù)程序模塊。 MIAN 程序進(jìn)行必須的初始化操作； INT1響應(yīng)中斷后，會(huì)進(jìn)行模擬量的采集，并進(jìn)行一系列的處理操作，包括：采集，轉(zhuǎn)換，執(zhí)行相應(yīng)的操作等； INT0 中斷為按鍵程序，以中斷的方式對(duì)按鍵 做 出反映。 初始化程序及主程序框圖 （ 1） 初始化程序： ORG 0100H MOV TMOD,20H ； T1 位方式 2 MOV TH1,0FAH ；波特率為 4800 19 MOV TL1,0FAH MOV PCON,80H MOV SCON,0F0H ；串口方式為 3 SETB TR1 ；啟動(dòng) T1 SETB PS ；串口中斷優(yōu)先級(jí)位高級(jí) SETB EA ；開所有中斷 SETB ES ；開串口中斷 SETB IT0 ； INT0 為邊沿觸發(fā) SETB EXO ；開 INT0 （ 2） 主程序框圖 （圖 41）