【正文】 最大優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低。也不予采用。功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)可提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 物位傳感器的選擇 物位是指貯存容器或工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備里的液體、粉粒壯固體、氣體之間的分界面位置，也可以是互不相溶的兩種液體間由于密度不等而形成的界面位置。物位不僅是物料耗量或產(chǎn)量計(jì)量的參數(shù)，也是保證連續(xù)生產(chǎn)和設(shè)備安全的重要參數(shù)。 物位測(cè)量可用于計(jì)算物料儲(chǔ)量。密度是指不含空隙的物料每單位體積的質(zhì)量，即通常的質(zhì)量密度 ? ，如果乘以重力加速度 g，就成為重力密度 r，簡(jiǎn)稱(chēng)為重度。而空隙率又取決與許多因素。 電容式物位傳感器 利用物料介電常數(shù)恒定時(shí)極間電容正比與物位的原理，可構(gòu)成電容式物位傳感器。也可懸掛帶重錘的軟導(dǎo)線作為電機(jī)。這時(shí)在棒壯電極周?chē)媒^緣支架套裝金屬筒，筒上下開(kāi)口，或整體上均勻分布多個(gè)孔，使內(nèi) 外物位相同。所以這種電極只用于液位，粉粒體容易滯留在極間。 電容式物位傳感器無(wú)可動(dòng)部件，與物料密度無(wú)關(guān)，但應(yīng)注意物料中含水分時(shí)將對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，并且要求物料的介電常數(shù)與空氣介電常數(shù)差別大，需用高頻電路。 阻力式料位傳感器 阻力式料位傳感器是指物料對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)所呈現(xiàn)的阻擋力。 （ 1）重錘探索法：在容器頂部安裝由脈沖分配器控制的步進(jìn)電機(jī)，此電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)緩緩釋放懸有重錘的鋼索。此脈沖改變門(mén)電路的狀態(tài)，使步進(jìn)電機(jī)改變轉(zhuǎn)向重錘提升，同時(shí)開(kāi)始脈沖計(jì)數(shù)。顯示值一直保持到下次探索后刷新為另一值。不進(jìn)行探索時(shí)，重錘保持在容器頂部，以免物料將重錘淹埋。 但這種方法運(yùn)用了邏輯電路和數(shù)字技術(shù)，可連續(xù)測(cè)量料位值并輸出數(shù)字量，是數(shù)字傳感器，但其采樣是周期性的，對(duì)時(shí)間而言不連續(xù)，此設(shè)計(jì)不予采用。在容器壁的某一高度處裝小功率電動(dòng)機(jī)，其軸伸入容器內(nèi)，末端帶有槳狀葉片。根據(jù)電流的大小使繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出料位報(bào)警或位式控制信號(hào)。旋槳法或推板法不一定都是靠電機(jī)電流的大小時(shí)繼電器接點(diǎn)動(dòng)作，也可以利用離合器或連桿上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在葉片或推板負(fù)載增大時(shí)改變電接點(diǎn)的通斷狀態(tài)。 這類(lèi)原理構(gòu)成的料位開(kāi)關(guān)，只能安裝在容器 壁上，安裝高度取決于動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的料位值。 （ 3）音叉法：根據(jù)物料對(duì)振動(dòng)中的音叉有無(wú)阻力探知料位是否到達(dá)或超過(guò)某高度，并發(fā)出通斷信號(hào)，這種原理不需要大幅度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏而可靠。由于周?chē)諝鈱?duì)振動(dòng)的阻尼微弱，金屬內(nèi)部的能量損耗又很少，所以只需微小的驅(qū)動(dòng)功率就能維持較強(qiáng)的振動(dòng)。 為了給音叉提供交變的驅(qū)動(dòng)力，利用放大電路對(duì)壓電元件施加交變電場(chǎng)，靠逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)械力作用在叉體上。再由電子放大器和移相電路，把檢振元件的信號(hào)放大。在這個(gè)閉環(huán)中，既有機(jī)械能也有電能，叉體是其中的一個(gè)環(huán)節(jié)，倘若受到物料阻尼難以振動(dòng)，正反饋的幅值和相位都將明顯的改變，破壞了振蕩條件，就會(huì)停振。 為了保護(hù)壓電元件免受物料損 壞和粉塵污染，將驅(qū)動(dòng)和檢振元件裝在叉體內(nèi)部，經(jīng)過(guò)金屬膜片傳遞振動(dòng)。在控制室里的控制電路判斷料位是否越限，并按要求使被控的進(jìn)出料設(shè)備啟停。在測(cè)量時(shí)不需要大幅度的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)功率小，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏而可靠。 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路的選擇 24C01 擴(kuò)展 ： 串行總線上的各單片機(jī)或集成電路模塊，通過(guò)一條數(shù) 據(jù)線 (SDA)和一條時(shí)鐘線(SCL)，按照通信規(guī)約進(jìn)行尋址和信息傳輸。C 總線上的器件，根據(jù)它的不同工作狀態(tài)，可分為主控發(fā)送器、主控接收器、被控發(fā)送器、被控接收器。這時(shí)就要進(jìn)行仲裁，仲裁就是針對(duì)這種情況進(jìn)行裁決的過(guò)程。仲裁過(guò)程中還要保證總線的信息不丟失。信息傳輸時(shí)， SCL 為高電平期間， SDA 上的信息必須保持穩(wěn)定不變，只有 SCL為低電平期間， SDA 上的信息才允許變化。 SCL 沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)， SDA 信息將停止傳輸處于等待狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)線“與”邏輯功能各 I178。 SCL 保持高電平期間， SDA 由高電平向低電平變化這種狀態(tài)定義為起始信號(hào)。 SDA 傳輸?shù)拿總€(gè)字節(jié)必須 8 位 (最高有效位首先傳送 )，每個(gè)傳送字節(jié)必須跟隨一位應(yīng)答位。這時(shí)接收器還必須 SCL 在這位高電平期間，在 SDA 上輸出一個(gè)恒定低電平信氣以完成應(yīng)答信號(hào)的輸出。數(shù)據(jù)傳輸一段時(shí)間后，接收器無(wú)法繼續(xù)接收更 多的數(shù)據(jù)，主控器同樣可以終止數(shù)據(jù)的傳送 ]4[ 。 2．串行接口可使用普通兩根 I/O 接口。 4．同步周期小于 10ms ]4[ 。 2864A 芯片擴(kuò)展 ： 2864A 是一種并行 EEPROM，它 的特點(diǎn)同上，但每頁(yè)有 16 字節(jié)， 2864A 與 8051單片機(jī)的接口電路如下圖所示 ,2864A 的片選端 CE 與高地址線 P2． 7 連接， P2． 7=0 才能選中 2864A ， 這 種 線 選 法 決 定 了 2864A 對(duì) 應(yīng) 多 組 地 址 空 間 ， 即0000H~1FFFH,2020H~3FFFH,4000H~5FFFH,6000H~7FFFH,這 8K 字節(jié)存儲(chǔ)器可作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用 ,但掉電后數(shù)據(jù)不丟失 ]1[ 。此時(shí)，輸出線呈高阻狀態(tài)，芯片的電流從 140mA 下降至維持電流 60mA。 （ 3）寫(xiě)方式 ： 2864A 提供了兩種數(shù)據(jù)寫(xiě)入方式：頁(yè)寫(xiě)入和字節(jié)寫(xiě)入。頁(yè)的區(qū)分可由地址的高 9 位（ A4~A12）來(lái)確定，地址線的低四位 (A0~A3)用以選擇頁(yè)緩沖器中的 16 個(gè)地址單元之一。第二步，在最后一個(gè)字節(jié)（即第 16 個(gè)字節(jié)）寫(xiě)入到頁(yè)緩沖器后 20ns 自動(dòng)開(kāi)始，把頁(yè)緩沖器的內(nèi)容寫(xiě)到 EEPROM 陣列中對(duì)應(yīng)的地址單元中，這一步成為頁(yè)存儲(chǔ)。在連續(xù)向頁(yè)緩沖器寫(xiě)入數(shù)據(jù)的過(guò)程中，不用擔(dān)心限時(shí)定時(shí)器會(huì)溢出，因?yàn)槊慨?dāng) WE 下降沿時(shí)，限時(shí)定時(shí)器自動(dòng)被復(fù)位并重新啟動(dòng)計(jì)時(shí)。當(dāng)一頁(yè)裝載完畢，不再有 WE 信號(hào)時(shí)，限時(shí)定時(shí)器將溢出，于是頁(yè)存儲(chǔ)操作隨即自動(dòng)開(kāi)始。 字節(jié)寫(xiě)入：字節(jié)寫(xiě)入的過(guò)程與頁(yè)寫(xiě)入的過(guò)程類(lèi)似，不同之處在于僅寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，限時(shí)定時(shí)器就溢出。 在頁(yè)存儲(chǔ)期間，如對(duì) 2864A 執(zhí)行讀操作，那么讀 出的是最后寫(xiě)入的字節(jié)，若芯片的轉(zhuǎn)儲(chǔ)工作未完成，則讀出數(shù)據(jù)的最高位是原來(lái)寫(xiě)入字節(jié)最高位的反碼。如果讀出的數(shù)據(jù)與寫(xiě)入的數(shù)據(jù)相同，表示芯片已完成編程，CPU 可繼續(xù)向 2864A 裝載下一頁(yè)數(shù)據(jù)。 LED 顯示電路選擇 LED 顯示器是由 N 個(gè) LED 顯示塊拼接成 N 位 LED 顯示器。 LED 顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。所以稱(chēng)為靜態(tài)顯示。也正因此如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。付出的代價(jià)是占用口線較多，若用 I/O 接口，則要占用 4 個(gè) 8 位 I/O 口，若用鎖存器接口，則要用 4 片 74LS373 芯片。 LED 動(dòng)態(tài)顯示方式 在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，有一個(gè) 8 位 I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用。其中段選線占用一個(gè) 8 位 I/O 口，而位選線占用一個(gè) 4 位 I/O 口。若要各位 LED 能夠顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示字節(jié)的段碼。但也不能太長(zhǎng)，因?yàn)楫吘挂芟抻谂R界閃爍頻率，而且此時(shí)間越長(zhǎng)，占用 CPU 時(shí)間也越多，另外，顯示位增多，也將占用大量的 CPU時(shí)間，因此動(dòng)態(tài)顯示實(shí)質(zhì)是一犧牲 CPU時(shí)間來(lái)?yè)Q取元件的減少。 ． 鍵盤(pán)輸入電路 矩陣式鍵盤(pán)接口 ： 矩陣式鍵盤(pán)（也稱(chēng)行列式鍵盤(pán)）適用于按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，它由行線和列線組成，按鍵位于行列的交點(diǎn)上。同理，一個(gè) 4 4 的行列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè) 16 鍵的鍵盤(pán)，很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，矩陣式鍵盤(pán)與獨(dú)立式鍵盤(pán)相比，要節(jié)省很多的 I/O 口線。行線通過(guò)上拉電阻接到 +5V上。列線電平如果為低電平，則行線電平為低電平，列線電平如果為高電平，則行線電平為高電平。由于矩陣鍵盤(pán)中行列線為多鍵公用，各按鍵均影響該鍵所在行列的電平。 獨(dú)立式按鍵接口 ： 獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接入一根輸入 線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡(jiǎn)單。 由于此系統(tǒng)中共有啟動(dòng)兩條生產(chǎn)線的“啟動(dòng) 1”鍵和“啟動(dòng) 2”鍵、分秒選擇鍵、時(shí)間設(shè)置加、時(shí)間設(shè)置減、顯示生產(chǎn)線狀態(tài)的切換鍵，時(shí)間設(shè)置鍵、時(shí)間切換鍵。所以就采用獨(dú)立式按鍵接口電路。硬件電路主要有 LED 顯示電路、鍵盤(pán)接受電路、繼電器控制電路、 EEPROM 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，以及看門(mén)狗 MAX813L 等組成。硬件電路主要有 LED 顯示電路、鍵盤(pán)接受電路、繼電器控制電路、 EEPROM 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路，以及看門(mén)狗 MAX813L 等 組成。功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)可提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。同時(shí)， AT89C51 可將至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū) 動(dòng) 8個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“ 1”可作為高阻抗輸入端用 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 .P1 口： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信 號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL）。 .P2口： P2 口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVE DPTR 指令）時(shí)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ 例如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時(shí)， P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)總 R2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。 .P3口 ： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 .RST： 復(fù)位輸入。 .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)。 ALE 仍一時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 端 口 引 腳 第 二 功 能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） 0INT （外中斷 0） P3,3 1INT （外中斷 1） T0 （定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0） T1 （定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1） WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG ）。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被激活，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無(wú)效。 .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 0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 .XTAL1： 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 時(shí)鐘振蕩器 AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。對(duì)外接電容 C C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，則推薦電容使用 30pF?10pF，而如使用陶瓷振蕩器建議選擇 40pF? 10F。在這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 空閑節(jié)電模式 AT89C51 有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是空閑模式和掉點(diǎn)工作模式。 PD 是掉電模式，當(dāng) PD=1 時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)模式，即 PD 和IOL同時(shí)為 1，則先激活掉電模式。此時(shí)，片內(nèi) RAM 和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。 終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許中斷的事件被激活， IDL（ ）被硬件清除，即刻終止空閑工作模式。 其二是通過(guò)硬件復(fù)位也可將空閑工作模式終止。為了避免可能對(duì)端口產(chǎn)生意外寫(xiě)入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對(duì)端口或外部存儲(chǔ)器的寫(xiě)入指令。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在 VCC恢復(fù)到正常電平前，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。此外，加密位只能通過(guò)整片擦除的方法清除。編程接口可接收高電壓（ +12V）或低電壓（ Vcc）的允許編程信號(hào)。 AT89C51 單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式。如圖 Vpp=12V Vpp=5V 芯片頂面標(biāo)識(shí) AT89C51 xxxx yyww AT89C51 xxxx—5 yy