基于单片机的温度控制新版系统.doc

本科毕业设计阐明书基于单片机温度控制系统THE TEMPRETURE CONTROL SYSTEM BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER 学院（部）： 电气与信息工程学院 专业班级： 电气工程及其自动化 学生姓名： 指引教师： 年 05 月 25 日基于单片机温度控制系统 摘要 本设计以AT89C51单片机为核心温度控制系统工作原理和设计办法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号方式传送给单片机。文中简介了该控制系统硬件某些，涉及：温度检测电路、温度控制电路、PC机与单片机串口通讯电路和某些接口电路 。单片机通过对信号进行相应解决，从而实现温度控制目。文中还着重简介了软件设计某些，在这里采用模块化构造，重要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键解决程序、温度信号解决程序、继电器控制程序、超温报警程。该控制系统可以实时存储有关温度数据并记录当前时间。系统程序重要涉及主程序，读出温度子程序，计算温度子程序、按键解决程序、LCD显示程序以及数据存储程序等。核心词：AT89C51，单片机 ，DS18B20温度芯片，温度控制 THE TEMPRETURE CONTROL SYSTEM BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER ABSTRACTThe at89c51 monolithic integrated circuit is take as core temperature control systems principle of work and design method. The temperature signal by the temperature chip DS18B20 gathering，and transmits by digital signals way for the monolithic integrated circuit. The control systems hardware part is introduced.Including:Temperature,examination,electric,circuit,temperature-control circuit，PC machine and monolithic integrated circuit serial port communication channel and some interface circuit. The monolithic integrated circuit through carries on corresponding processing to the signal，thus realizes the temperature control goal. In the article also emphatically introduced the software design part，uses the modular structure in here，the main module includes：Nixietube display sequence，keyboard scanning and pressed key disposal procedure，temperature signal processing procedure，black-white control procedure，excess temperature warning procedure.KEYWORDS：AT89C51 monolithic integrated circuit，DS1820 temperature chip，temperature control，serial port communication目录摘要（中文）I摘要（英文）II1绪论11.1 中外温度控制系统发展状况11.1.1 国外温度测控系统研究11.1.2 国内温度测控系统研究11.2 温度控制系统研究意义11.3 温度控制系统实现办法42方案设计62.1 系统工作原理62.2 各模块设计62.2.1 温度传感器电路62.2.2 通用键盘显示电路设计82.2.3 温度控制及超温报警电路92.2.4 数模转换模块设计112.2.5 数据存储器扩展模块123硬件简介143.1 AT89C51单片机简介143.1.1 重要特性143.1.2 管脚阐明153.1.3 振荡器特性163.1.4 芯片擦除163.2 8279芯片简介173.2.1 引脚简介173.2.2 8279编程办法193.2.3 8279操作213.2.4 8279 编程举例233.3 62256芯片简介253.3.1 62256 引脚功能253.3.2 62256引脚图263.4 74LS373简介273.5 DS1820简介273.5.1 DS18B20内部构造283.5.2 DS18B20温度传感器存储器283.5.3 DS1820使用中注意事项294软件设计314.1 程序构造分析314.2 子程序设计344.2.1 读出温度子程序344.2.2LED数码显示管程序354.2.3 键盘扫描及按键解决子程序365结束语37参照文献39道谢401绪论1.1 中外温度控制系统发展状况1.1.1 国外温度测控系统研究 国外对温度控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模仿式组合仪表，采集现场信息并进行批示、记录和控制。80年代末浮现了分布式控制系统。当前正开发和研制计算机数据采集控制系统多因子综合控制系统。当前世界各国温度测控技术发展不久，某些国家在实现自动化基本上正向着完全自动化、无人化方向发展。1.1.2 国内温度测控系统研究 国内对于温度测控技术研究较晚，始于20世纪80年代。国内工程技术人员在吸取发达国家温度测控技术基本上，才掌握了温度室内微机控制技术，该技术仅限于对温度单项环境因子控制。国内温度测控设施计算机应用，在总体上正从消化吸取、简朴应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。在技术上，以单片机控制单参数单回路系统居多，尚无真正意义上多参数综合控制系统，与发达国家相比，存在较大差距。国内温度测量控制现状还远远没有达到工厂化限度，生产实际中依然有许多问题困扰着咱们，存在着装备配套能力差，产业化限度低，环境控制水平落后，软硬件资源不能共享和可靠性差等缺陷。 国内生产温度控制器来讲，总体发展水平依然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，依然有着较大差距。成熟温控产品重要以“点位”控制及常规PID控制器为主，它们只能适应普通温度系统控制，而用于较高控制场合智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十提成熟，形成商品化并广泛应用控制仪表较少。随着国内经济发展及加入WTO，国内政府及公司对此都非常注重，对有关公司资源进行了重组，相继建立了某些国家、公司研发中心，开展创新性研究，使国内仪表工业得到了迅速发展。1.2 温度控制系统研究意义21世纪是科技高速发展信息时代，电子技术、微型单片机技术应用更是空前广泛，随着着科学技术和生产不断发展，需要对各种参数进行温度测量。因而温度一词在生产生活之中浮现频率日益增多，与之相相应，温度控制和测量也成为了生活生产中频繁使用词语，同步它们在各行各业中也发挥着重要作用。如在日趋发达工业之中，运用测量与控制温度来保证生产正常运营。在农业中，用于保证蔬菜大棚恒温保产等。温度是表征物体冷热限度物理量，温度测量则是工农业生产过程中一种很重要而普遍参数。温度测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、增进国民经济发展起到非常重要作用。由于温度测量普遍性，温度传感器数量在各种传感器中居首位。并且随着科学技术和生产不断发展，温度传感器种类还是在不断增长丰富来满足生产生活中需要。 在单片机温度测量系统中核心是测量温度、控制温度和保持温度，温度测量是工业对象中重要被控参数之一。因而，单片机温度测量则是对温度进行有效测量，并且可以在工业生产中得到了广泛应用，特别在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中，肩负着重要测量任务。在寻常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。但温度是一种模仿量，如果采用恰当技术和元件，将模仿温度量转化为数字量虽不困难，但电路较复杂，成本较高。 当代工业设计，工程建设及寻常生活中温度控制都起着重要作用，初期温度控制重要用于工厂时间生产中，能起到实时采集温度数据，提高生产效率，产品质量之用。随着人们生活质量提高，当代社会中温度控制不但应用在工厂生产方面也应用于酒店，厂房以及家庭生活中，在有些应用中，如高精度生产厂房，对温度规定极其严格，温度变化极有也许对生产产品导致极大影响。因而，这就需要一种可以及时检测温度变化以及温度变化设备，提供温度数据值，使人们对温度变化做及时调节，多点温度控制可依照人们不同应用环境自行设立该环境温度值，及时反映生产，生活中温度变化使人们能及时看到温度变化第一手资料，提示人们温度变化状况，协助人们能及时调节，起到温度报警作用，使温度控制更好服务于社会生产，生活。 电子技术飞速发展，给人类生活带来了主线变革，特别是随着大规模集成电路产生而浮现了微型计算机，更是将人类社会带入了一种新时代。运用微机强大功能。人们可以完毕各种各样控制。 然而，微机造价高，对于大多数工业控制来说，也并不需要微机那样强大功能，于是单片机就运用而生了。单片机其实就是一种简化微机，将微机CPU，存储器，I/O接口。定期器/计数器等集成在一片芯片上就是单片机了，它重要用来完毕各种控制功能。相对微机来说，单片机价格低，非常适合于应用在简朴 控制场合以减少成本。此外，单片机是按照工业控制规定设计，其可靠性很高，可在工业现场复杂环境下运营。单片机依托其高可靠性和极高性价比，在工业控制，数据采集，智能化仪表，家用电器等方面得到极为广泛应用。 温度是表征物体冷热限度物理量，温度测量则是工农业生产过程中一种很重要而普遍参数。温度测量及控制对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、增进国民经济发展起到非常重要作用。由于温度测量普遍性，温度传感器数量在各种传感器中居首位。并且随着科学技术和生产不断发展，温度传感器种类还是在不断增长丰富来满足生产生活中需要。 在单片机温度测量系统中核心是测量温度、控制温度和保持温度，温度测量是工业对象中重要被控参数之一。因而，单片机温度测量则是对温度进行有效测量，并且可以在工业生产中得到了广泛应用，特别在电力工程、化工生产、机械制造、冶金工业等重要工业领域中，肩负着重要测量任务。在寻常生活中，也可广泛实用于地热、空调器、电加热器等各种家庭室温测量及工业设备温度测量场合。但温度是一种模仿量，如果采用恰当技术和元件，将模仿温度量转化为数字量虽不困难，但电路较复杂，成本较高。 温度、湿度和人类生产、生活有着密切关系，同步也是工业生产中最常用最基本工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度检测与控制。并且随着人们生活水平提高，人们对自己生存环境越来越关注。而空气中温湿度变化与人体舒服度和情绪均有直接影响，因此对温度湿度检测及控制就非常有必要了。 随着科技飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度规定也越来越高。老式温湿度检测模式是以人为基本，依托人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不但效率低不利于人才资源充分运用，并且缺少科学性，许多重大事故都是由人为因素导致，人工维护缺少完整管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源挥霍，管理不及时问题，这是由于它智能化设计所决定。故本次设计对于类似项目还具备普遍意义。8051单片机是惯用于控制芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面获得了令人瞩目成果，用其作为温湿度控制系统实力也诸多。使用8051单片机可以实现温湿度全程自动控制，并且8051单片机易于学习掌握，性价比高。使用8051型单片机设计温湿度控制系统，可以即时精准反映温室内温度以及适度变化。完毕诸如升温到特定温度、降温到特定温度。在温度上下限范畴内保持恒温等各种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室当中无疑为植被生长提供了更加适当环境。对于大棚种植和花圃、花卉栽培，必要在某些特定环境安装温湿度装置对其进行监控。本系统可以及时、精准反映室内温度以及湿度变化，可以满足温湿度控制规定。温度控制系统广泛应用于社会生活各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力电子等 ,惯用控制电路依照应用场合和所规定性能指标有所不同 ，在工业公司中,如何提高温度控制对象运营性能始终以来都是控制人员和现场技术人员努力解决问题。此类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在诸多不拟定因素,难以建立精准数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至浮现控制不稳定、失控现象。老式继电器调温电路简朴实用 ,但由于继电器动作频繁 ,也许会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用老式PID控制方式,但PID控制对象模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调节不便仍是普遍存在问题。而采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路构造更加简朴，并且减少了温度测量转换时精度损失，使得测量温度更加精准。数字温度传感器DS18B20只用一种引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线麻烦，使得单片机更加具备扩展性。由于DS18B20芯片小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小地方，增长了实用性。更能串接各种数字温度传感器DS18B20进行范畴温度检测。1.3 温度控制系统实现办法温度控制电路广泛应用于社会生活各个领域,如家电、汽车、材料、电力电子等,惯用控制电路依照应用场合和所规定性能指标有所不同,老式继电器调温电路简朴实用,但由于继电器动作频繁,也许会因触点不良而影响正常工作。采用主回路无触点控制,克服继电器接触不良缺陷,且维修以便,缺陷是温度控制范畴小,精度不高。本文就近来几年迅速发展PID温控,模糊控制,神经网络控制在温度控制中应用做一综述。模糊控制是基于模糊逻辑描述一种过程控制算法,重要嵌入操作人员经验和直觉知识。它合用于控制不易获得精准数学模型和数学模型不拟定或经常变化对象。电力系统模型普通是不完善,虽然模型已知,也存在参数变化问题。PID控制简朴、以便,但难以解决非线性和参数变化,模糊控制不需要装置精准模型,仅依赖于操作人员经验和直观判断,非常容易应用。模糊温控实现:(1)将温控对象偏差和偏差变化率以及输出量划分为不同模糊值,建立规则,例如,IF温度太高OR温度正在上升,THEN减少控制输入,或风冷。将这些模糊规则写成模糊条件语句,形成模糊模型。(2)依照控制查询表,形成模糊算法。(3)对温度误差采样精准量模糊化,通过数学解决输入计算机中,计算机依照模糊规则推理做出模糊决策,求出相应控制量,变成精准量去驱动执行机构,调节输入,达到调节温度,使之稳定目。同老式PID控制比较,模糊控制响应快,超调量小,参数变化不敏感。人工神经网络是当前重要、也是重要一种人工智能技术,是一种采用数理模型办法模仿生物神经细胞构造及对信息记忆和解决而构成信息解决办法。它用大量简朴解决单元广泛连接形成各种复杂网络,拓扑构造算法各异,其中误差反向传播算法(即BP算法)应用最为广泛。温度控制系统由于负载变化以及外界干扰因素复杂,而PID控制只能对电参数影响做精准计算,对于外界环境变化只能做近似估算,影响控制精度。人工神经网络以其高度非线映射,自组织,自学习和联想记忆等功能,可对复杂非线性系统建模。该办法响应速度快,抗干扰能力强,算法简朴,且易于用硬件和软件实现。训练办法实际是网络自学习过程,即依照事先定义好学习规则,按照提供学习实例,调节网络系统各节点之间互相连接权值大小,从而达到记忆,联想,归纳等目。在温控系统中,将温度影响因素如天气、气温、外加电压、被加热物体性质以及被加热物体温度等作为网络输入,将其输出作为PID控制器参数,以实验数据作为样本,在微机上重复迭代,随实验与研究进行与进一步,自我完善与修正,直至系统收敛,得到网络权值,达到自整定PID控制器参数目。mnn(memory neuron network)在每个网络节点增长了记忆神经元,在学习动态非线性系统时,不须懂得实际系统过多构造,同步当系统滞后比较大时不会导致网络庞大难以训练。PID控制即比例、积分、微分控制。自19世纪40年代开始以来,广泛应用在工业生产中,长期以来,由于其构造简朴、实用、价格低,在广泛过程领域内可以实现满意控制。温控系统将热电偶实时采集温度值与设定值比较,差值作为PID功能块输入。PID算法依照比例、积分、微分系数计算出适当输出控制参数,运用修改控制变量误差办法实现闭环控制,使控制过程持续,是很普通调节办法。其缺陷是现场PID参数整定麻烦,被控对象模型参数难以拟定,外界干扰会使控制漂离最佳状态。提出一种PID参数自整定温度控制算法,采用简化临界比例度整定法,只需整定一种参数,提高了参数整定效率,用编程办法实当前线参数自整定。应用这种规则系统特点是其瞬态响应超调量小,抗干扰能力强,且振荡有足够阻尼,具备良好选取性和敏捷度。效果得到了改进。针对大功率二极管应用中技术困难,提出开关型大电流双向输出模型和含PID调节器双闭环控制。本文即采用PID算法来实现温控系统设计。2方案设计2.1 系统工作原理 单片机温度控制系统是以AT89C51单片机为控制核心，辅以采样反馈电路，驱动电路，晶闸管主电路对电炉炉温进行控制微机控制系统。系统原理框图如图2-1所示，其基本控制原理为：用键盘将温度设定值送入单片机，并在LED显示，启动运营后，通过信号采集电路将温度信号采集到后，送入单片机系统进行PID 控制运算，将控制量输出，变化可控硅管接通时间便可变化加热丝功率，以达到调节温度目控制电阻炉加热。当由于环境温度变化太激烈或由于加热或降温设备浮现故障，或者温度传感头浮现故障导致在一段时间内不能将环境温度调节到规定温度限内时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。 数存扩展8279AT89C51 温控电路数模转换 传感器键盘与显示 电炉 图2-1 系统原理图2.2 各模块设计2.2.1 温度传感器电路采用一线制数字温度传感器DS18B20来作为本课题温度传感器。传感器输出信号进4.7K上拉电阻直接接到单片机P1.0引脚上。DS18B20温度传感器是美国达拉斯(DALLAS)半导体公司推出应用单总线技术数字温度传感器。该器件将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等做在一种很小集成电路芯片上。本设计中温度传感器之因此选取单线数字器件DS18B20，是在通过多方面比较和考虑后决定，重要有如下几方面因素：（1）系统特性：测温范畴为-55+125 ，测温精度为士0.5；温度转换精度912位可变，可以直接将温度转换值以16位二进制数码方式串行输出；12位精度转换最大时间为750ms；可以通过数据线供电，具备超低功耗工作方式。（2）系统成本：由于计算机技术和微电子技术发展，新型大规模集成电路功能越来越强大，体积越来越小，而价格也越来越低。一支DS18B20体积与普通三极管相差无几，价格只有十元人民币左右。（3）系统复杂度：由于DS18B20是单总线器件，微解决器与其接口时仅需占用1个I/O端口且一条总线上可以挂接几十个DS18B20，测温时无需任何外部元件，因而，与模仿传感器相比，可以大大减少接线数量，减少系统复杂度，减少工程施工量。（4）系统调试和维护：由于引线减少，使得系统接口大为简化，给系统调试带来以便。同步由于DS18B20是全数字元器件，故障率很低，抗干扰性强，因而，减少了系统寻常维护工作。DS18B20温度传感器只有三根外引线：单线数据传播总线端口DQ ，外供电源线VDD，共用地线GND。DS18B20有两种供电方式：一种为数据线供电方式，此时VDD接地，它是通过内部电容在空闲时从数据线获取能量，来完毕温度转换，相应完毕温度转换时间较长。这种状况下，用单片机一种I/O口来完毕对DS18B20总线上拉。另一种是外部供电方式(VDD接+5V)，相应完毕温度测量时间较短。在本设计中采用外部供电方式实现DS18B20传感器与单片机连接，其接口电路如图2-2所示。VCCP1.0321 图2-2温度传感器电路2.2.2 通用键盘显示电路设计如图2-3所示，ALE信号作为8279时钟信号，从而与时钟同步。8279中断信号IRQ接到单片机P1.1引脚。缓冲器地址A0接到单片机P2.5引脚，片选信号则接到单片机P2.6引脚。读写信号分别和单片机读写信号相连。8279数据线D0-D7与单片机数据线直接相连。8279与AT89C51许多信号是兼容，可直接链接，十分以便。82798位数据线直接连接到AT89C51P0口。读写信号分别于89C51读写信号相连接。AT89C51锁存信号ALE接8279CLK，在内某些频后产生共内部时钟信号。8279终端祈求信号经一种反相器反向后接AT89C51P1.1.AT89C51三个可寻址寄存器只需要两个地址，即命令/状态寄存器地址和数据寄存器地址。8279中与地址关于信号为A0和片选信号，它们链接状况直接决定着寄存器地址，一旦硬件电路拟定，寄存器地址也就拟定下来了。LED发光效率和颜色取决于制造材料，普通惯用红色，偶尔也用黄色或绿色。发光二极管LED是智能化测量控制仪表中简朴而惯用输出设备，通惯用来批示机器状态或其她信息。它长处是耗电省，配备灵活，接口以便，价格低，寿命长，对电流电压规定不高及容易实现多路等。 LCD是一种被动显示屏，它自身并不发光，只是调节光亮度。当前惯用LCD是依照液晶扭曲从来列效应原理制成，可得到黑底白字或白底黑字显示形式。对于采用电池供电便携式智能化测量控制仪表，考虑到低功耗规定，经常需要采用液晶显示屏，它体积小，重量轻，功耗极低，因而在仪器仪表中应用十分广泛。但是必要借助外来光显示。CRT显示屏可以进行图形显示，但接口较复杂，成本也较高。在多路温度巡检仪中只需要显示4位数字形式温度和路数，可以不必使用价格较高CRT； 4位LED工作电流为240mA左右，由于使用交流电源供电，足以提供LED显示屏所需要功率，对于LED而言，仅有4位，体积也很小，这样比较LED和 LCD诸多特点，本系统选取 LED显示屏。键盘是一组按键组合，它作用重要是控制系统工作状态以及向系统中输入数据和命令，有编码式键盘和非编码式键盘两类。编码式键盘除了按键之外，还涉及了产生键码硬件电路、去抖动电路和多键、窜键保护电路。每按下一种键，能自动产生这个键键码，与此同步，产生一种脉冲信号，告知CPU接受。这种键盘使用以便，接口程序简朴，但是需要较多硬件电路，价格较贵，普通单片机应用系统较少采用。非编码式键盘仅由排成行、列矩阵形式按键构成，按键作用只是简朴实现接点接通或断开，键去抖动、键编码形成和键辨认等均由软件来完毕。由于它经济实用，在单片机应用系统中广泛采用。 通过以上对比，可以采用非编码式键盘。 图2-3 键盘与显示电路2.2.3 温度控制及超温报警电路AT89C51对温度控制是通过可控硅调控器实现。可控硅功输出与通断时间关系草图如图所示。双向可控硅管和加热丝串联接在交流220V，50Hz交流试点回路。在给定周期T内，8031只要变化可控硅管接通时间便可变化加热丝功率，以达到调节温度目。图示出了可控硅管在给定周期T内具备不同接通时间状况。显然，可控硅在给定周期T100%时间内接通功率最大。可控硅接通时间可以通过可控硅控制板上控制脉冲控制。该触发脉冲由单片机用软件在P1.2引脚上产生，受过零同步脉冲后经光偶管和驱动器输送到可控硅控制极上。偏差控制原理是先求出史册炉温对所需炉温偏差值，然后对偏差值解决而获得控制信号去调节电阻炉功率，以实现对电阻炉炉温控制。如图所示，运用电压控制信号进行移相控制触发电路。该电路由同步电源，脉冲形成，放大和移相控制等环节构成。交流电源经同步变压器T1，D1-D4构成桥式整流电路，以及由R1，构成限幅电路，形成梯形电压，用它作为触发电路同步电源，同步作为电路中放大器电源。脉冲形成电路由单结晶管和半导体三极管T2等构成。Vi增大，T2基极电位减小使其集电极电流增长，电容C1充电加快，相称于充电电阻减小,于是触发脉冲前移。可控硅导通角增大，vi减小，T2基极电位增长使其集电极电流减小相称于充电电阻增长可控硅导通角减小。由此可见，三极管T2起了可变电阻作用从而达到变化C1充电时间常数目。 当由于环境温度变化太激烈或由于加热或降温设备浮现故障，或者温度传感头浮现故障导致在一段时间内不能将环境温度调节到规定温度限内时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。详细电路连接如图所示。电路中有一种三极管保护电路，即将一种二极管反向接到三机管两端。 图2-4可控硅输出功与通断时间关系 图2-5 温度控制电路蜂鸣器 图2-6 超温报警电路2.2.4 数模转换模块设计0832由8位数据输入寄存器，8位DAC寄存器和8位D/A转换器构成。它是电流输出型即将输入数字量转换成模仿电流量输出。但在单片机系统中，往往需要电压信号输出，为此，将电流输出再通过运算放大器，即可得到输出电压。+5V0832AT89C51 P0.7 - P0.0 P2.6 WRD7 ILE - D0 GNDCSXFERWR1 WR2+12V1K12V 图2-7 DAC0832接口电路图2.2.5 数据存储器扩展模块 系统板扩展了一片32K数据存储器62256，如图2-8所示。数据线D0-D7直接与单片机数据地址复用口P0相连，地址低8位A0-A7由锁存器74LS373获得，地址高7位则直接与单片机P2.0-P2.6相连。片选信号则由地址线A15（P2.7引脚）获得，读写信号分别于89C51读写信号相连，低电平有效。ALEP2.7RDWRP0.0P07P2.0P2.4LE OED0 Q0- -D7 Q7CS A0OE -WE A7D0-D7A8-A12图2-8 数据存储器扩展图3硬件简介3.1 AT89C51单片机简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压，高性能CMOS8位微解决器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业原则MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMELAT89C51是一种高效微控制器，为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉方案。3.1.1 重要特性 与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保存时间： 全静态工作：0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定期器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路3.1.2 管脚阐明 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一种8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸取8TTL门电流。当P1口管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0可以用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必要被拉高。P1口：P1口是一种内部提供上拉电阻8位双向I/O口，P1口缓冲器能接受输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接受。 P2口：P2口为一种内部上拉电阻8位双向I/O口，P2口缓冲器可接受，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因而作为输入时，P2口管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址高八位。在给出地址“1”时，它运用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器内容。P2口在FLASH编程和校验时接受高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻双向I/O口，可接受输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉缘故。 P3口也可作为AT89C51某些特殊功能口，如下表所示： 管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同步为闪烁编程和编程校验接受某些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存容许输出电平用于锁存地址地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率1/6。因而它可用作对外部输出脉冲或用于定期目。然而要注意是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一种ALE脉冲。如想禁止ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。此外，该引脚被略微拉高。如果微解决器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效/PSEN信号将不浮现。 EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不论与否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器输入及内部时钟工作电路输入。 XTAL2：来自反向振荡器输出。3.1.3 振荡器特性 XTAL1和XTAL2分别为反向放大器输入和输出。该反向放大器可以配备为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一种二分频触发器，因而对外部时钟信号脉宽无任何规定，但必要保证脉冲高低电平规定宽度。3.1.4 芯片擦除 整个PEROM阵列和三个锁定位电擦除可通过对的控制信号组合，并保持ALE管脚处在低电平10ms 来完毕。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程此前，该操作必要被执行。 此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率条件下静态逻辑，支持两种软件可选掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定期器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM内容并且冻结振荡器，禁止所用其她芯片功能，直到下一种硬件复位为止。诸多初学51单片机网友会有这样问题：AT89S51是什么书上和网络教程上可都是8051，89C51等！没据说过有89S51 。 这里，初学者要澄清单片机实际使用方面一种产品概念，MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出产品，典型产品有 8031（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场裁减）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C515倍，实际使用方面已经被市场裁减）和8751等通用产品，始终到当前， MCS-51内核系列兼容单片机仍是应用主流产品（例如当前流行89S51、已经停产89C51等），各高校及专业学校培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进行理论基本学习。 有些文献甚至也将8051泛指MCS-51系列单片机，8051是初期最典型代表作，由于MCS-51单片机影响极深远，许多公司都推出了兼容系