sd卡在电能监测及无功补偿数据采集系统中的应用大学毕设论文.doc

武汉科技大学本科毕业设计

摘 要
长期以来，以Flash Memory为存储体的SD卡因具备体积小、功耗低、可擦写以及非易失性等特点而被广泛应用于消费类电子产品中。特别是近年来，随着价格不断下降且存储容量不断提高，它的应用范围日益增广。当数据采集系统需要长时间地采集、记录海量数据时，选择SD卡作为存储媒质是开发者们一个很好的选择。在电能监测以及无功补偿系统中，要连续记录大量的电压、电流、有功功率、无功功率以及时间等参数，当单片机采集到这些数据时可以利用SD作为存储媒质。本文主要介绍了SD卡在电能监测及无功补偿数据采集系统中的应用方案。
AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

关键词：SD卡；AT89C52单片机；

Abstract
For a long time to Flash Memory for storage of SD Cayenne body with small size, low power consumption, rewritable and non-volatile memory is widely used in consumer electronics products. Especially in recent years, as prices continue to decline and storage capacity continue to increase, growing by its wide range of applications. When the data acquisition system takes a long time to collect, record huge amounts of data, select the SD card as the storage medium is the developers a good choice. In power monitoring and reactive power compensation system, to continuously record a lot of voltage, current, active power, reactive power and time parameters, the data collected when the MCU can use SD as a storage medium. This paper introduces the SD card in the power monitoring and data acquisition system reactive power compensation in the applications.
AT89C52 is a model 51 computers, which is produced by ATMEL.
AT89C52 is a low voltage, high-performance CMOS 8 bit microcontroller includes 8k bytes of read-only can be repeated erase the Flash program memory and 256 bytes of random access data memory (RAM), the device using ATMEL's high density, production of non-volatile memory technologies, compatible with the standard MCS-51 instruction set, general-purpose 8-bit CPU chip and built-in Flash memory cells, powerful AT89C52 microcontroller can provide you with many of the more complex system control applications.

AT89C52 40 pins, 32 external bi-directional input / output (I / O) ports, and includes two external interrupt ports, three 16-bit programmable timer counters, two full duplex serial port, 2 a read-write port line AT89C52 can be programmed according to conventional methods, but not online programming (S series is supported online programming). The generic microprocessor and Flash memory together, particularly when repeated erase the Flash memory can effectively reduce the development costs.
AT89C52 have PDIP, PQFP / TQFP and PLCC three kinds of packages to suit different products.

Keywords: SD card; AT89C52 MCU;

目 录

1 SD卡的基本信息 6
1.1 SD卡的简介 6
1.2 SD卡的使用 6
1.3 SD卡的辨别 7
1.4 SD卡覆写保护开关 7
1.5 SD卡开放标准 7
1.6 SD卡技术说明 8
1.7 SD卡发展历程 8
2 单片机的基本信息
2.1 单片机介绍 9
2.2 单片机历史 11
2．3单片机的应用领域 11
2．4 单片机的特点 11
2．5 单片机的基本组成 11
2．5 单片机的应用 12
3 本设计的工作 13
4 SPI总线通讯协议 13
4.1 SPI模式的介绍 13
4.2 SPI总线组成 13
4.3 SPI总线协定 14
4．4总线传输保护 14
4.5 读数据 15
4.6 写数据 15
4.7 擦除和写保护 16
4.8 读CID/CSD寄存器 16
4．9 复位序列 16
4．10错误条件 16
4．11命令格式 16
4．12响应 16
4．13数据令牌 17
4．14数据错误令 18
4.15清除状态位 18
4．16SPI总路线时序表 18
5．SD总线协议模式 18
6．TTL电平与CMOS电平 19
6.1TTL电平 19
6.2CMOS电平 19
6.3COMS电路的使用注意事项 19
6.4TTL门电路中输入端负载特性 19
6.5TTL和CMOS的逻辑电平关系 20
6.6TTL、CMOS器件的互连器件的互连总则 20
7．电平匹配 21
7.1电平转换电路 21
7．2 设计方案 21
8．硬件接口设计 22
8．1．1硬件设计 22
8．1．2接口电路设计 22
8．2软件设计 22
9 软件设计 25
9．1 SPI工作模式9.1.1 SPI在AT89C52单片机中的实现方法 25
9．1.2 MCU 串行输入子程序SPIIN 25
9.1.3 MCU 串行输出子程序SPIOUT 26
9.1.4 MCU串行输入／输出子程序SPIIO 26
9．2 SD卡的初始化 29
9.3 数据块的读写 31
11 结束语 37
参考文献 1
致谢 37

32

1、SD卡的基本信息
1．1 SD卡简介
SD卡在24mm×32mm×2.1mm的体积内结合了SanDisk快闪记忆卡控制与MLC（Multilevel Cell）技术和Toshiba（东芝）0.16u及0.13u的NAND技术，通过9针的接口界面与专门的驱动器相连接，不需要额外的电源来保持其上记忆的信息。而且它是一体化固体介质，没有任何移动部分，所以不用担心机械运动的损坏。
SD卡的技术建是基于MultiMedia卡（MMC）格式上发展而来，大小和MMC差不多，尺寸为32mm x 24mm x 2.1mm。长宽和MMC一样，只是比MMC厚了0.7mm，以容纳更大容量的存贮单元。SD卡与MMC卡保持着向上兼容，也就是说，MMC可以被新的SD设备存取，兼容性则取决于应用软件，但SD卡却不可以被MMC设备存取。（SD卡外型采用了与MMC厚度一样的导轨式设计，以使SD设备可以适合MMC)。
SD接口除了保留MMC的7针外，还在两边加多了2针，作为数据线。采用了NAND型Flash Memory，基本上和SmartMedia的一样，平均数据传输率能达到2MB/s。
SD卡还提供不同的速度，它是按CD-ROM的150kB/秒为1倍速的速率计算方法来计算的。基本上，它们能够比标准CD-ROM的传输速度快6倍(900 kB/秒)，而高速的SD卡更能传输66x (10 MB/秒) 以及 133x 或更高的速度。一些数码相机需要高速SD卡来更流畅地拍摄影片，和连续拍摄相片更迅速。直至2005年12月大部分设备跟从SD卡的1.01规格，而更高速至133x的设备亦跟从1.1规格。
设有SD卡插槽的设备能够使用较簿身的MMC卡，但是标准的SD卡却不能插入到MMC卡插槽。SD卡能够于CF卡和PCMCIA卡上，插上转接器使用；而miniSD卡和microSD卡亦能插上转接器于SD卡插槽使用。一些USB连接器能够插上SD卡，而且一些读卡器亦能够插上SD卡，并由许多连接埠，例如USB、FireWire等存取使用。
SD卡的结构能保证数字文件传送的安全性，也很容易重新格式化，所以有着广泛的应用领域，音乐、电影、新闻等多媒体文件都可以方便地保存到SD卡中。因此不少数码相机也开始支持SD卡。

1.2 SD卡的使用

SD卡应用于以下的手提数码装置：
●数码相机储存相片及短片
●数码摄录机储存相片及短片
●个人数码助理（PDA）储存各类资料
●手提电话储存相片、铃声、音乐、短片等资料
●多媒体播放器
SD卡多用于MP3随身听、数码摄像机、数码相机等，也有用于笔记本电脑上。其投影面积与MMC卡相同，只是略微厚一点，为2.1mm，但是SD卡的容量大得多，且读写速度也MMC卡快4倍。同时，SD卡的接口与MMC卡是兼容的，支持SD卡的接口大多支持MMC卡。目前SD卡在数码相机中正在迅速普及，大有成为主流之势。SD卡在今年的发展很快，已经开始威胁到CF卡的市场分额了这是由于SD卡的体积要比CF卡小很多，并且SD卡在容量、性能和价格上和CF卡的差距越来越小，而这两年支持SD卡的手机迅速在市场走热，因此，SD卡的迅速成长绝对不是偶然的。最重要的一点就是MMC卡也能和SD卡相兼容，这也正是SD卡迅速走红的原因之一。不过注意的是，在某些产品例如手机上，SD卡和MMS卡是不能兼容的。现在的SD卡容量由8MB到32GB不等。
1.3 SD卡的辨别1]

SD卡身材小巧，一般消费者在购买之前不会有太多了解，因此从外观上辨别有些困难，下面为大家介绍一下市场上常见的SanDisk牌SD卡真假的辨别方法： 首先是看存储卡本身，sandisk正品储存卡都在正面贴有激光变彩标签，不同角度都会产生激光色彩变化。其次是国内代理的行货正品卡，均采用了与上面相类似的塑料封装的包装形式，但是右下的“5年保证”的字样和日文均改为了图形表明的5年质保。
　　另外，还可以从 SD 卡底部是否有缺口来进行最简单识别，由于正品 SanDisk 牌 SD 卡背面产地上方的编号是唯一的，并可通过 800 电话查询真伪，但据说这一查询系统目前尚未做好。计。

1.5 SD卡覆写保护开关
由上面观看，在SD卡的右面通常有一个开关，即是覆写保护开关，而MMC卡则没有。当覆写保护开关拨下时，SD卡将受到覆写保护，资料只能阅读。当覆写保护开关在上面位置，便可以覆写资料。由于这保护开关是选择性的，有些品牌的SD卡没有此保护掣。
覆写保护开关的原理与卡式录音带，VHS录像带，电脑磁片上的覆写保护类似。关闭状态表示可覆写，而开启状态表示被保护。
如果开关破损，这张卡便只能变成写保护的只读存储卡。有一种方法可以解决这个问题，即用胶带将凹口封住，这样的话这张卡将永远处于可写状态。
Kingmax生产的SD卡没有写保护开关。因为该公司认为这个开关太容易损坏。它所生产的SD卡厚度与MMC卡相同，为1.4毫米。

1.6 SD卡开放标准
与其它存储卡格式一样，SD卡也有众多的专利和注册商标保护，授权只能由安全数字卡联盟进行。安全数字卡联盟现在的授权协议并不允许开放源代码的SD驱动程序，这种状况产生了很多关于开放源代码和免费软件的争论。通行的做法是开发一个开放源代码的外壳，但核心是针对特定平台的封闭源代码SD驱动程序，这种做法与期望的开放标准差异太大。另一种通行的做法是采用较老的MMC模式，因为根据SD卡标准，所有的SD卡都必须支持MMC模式。
这说明SD卡的开放度比CF卡或闪存低，上述两种格式几乎免费，仅需要使用联盟标志和注册商标的授权费。但比xD卡或记忆棒的开放度高得多，这两种格式根本不提供公开文档支持。

1.7SD卡技术说明
所有SD和SDIO卡都必须支持较老的SPI/MMC模式。这个模式支持慢速的四线序列接口（时钟、序列输入，序列输出，芯片选择），兼容于序列终端接口（SPI）和许多微控制器。
大部分数码相机，数码音频播放器和其他便携设备仅能使用MMC模式。有关这一模式的详细文档可以从MMCA购买，价格是500美元。但是部分有关SDIO的文档是免费的。有些还可以从存储卡厂商处获得。
MMC模式不支持SD卡的加密特性。从免费的文档里也找不到这些细节。但对于大多数消费者来讲，这无关痛痒，用户制式用来储存不受保护的数据。
SD卡共支持三种传输模式：SPI模式（独立序列输入和序列输出），1位SD模式 （独立指令和数据通道，独有的传输格式）， 4位SD模式 （使用额外的针脚以及某些重新设置的针脚。支持四位宽的并行传输）
低速卡通常支持 0~400 千比特/秒 数据传输率，采用SPI 和1位SD传输模式。 高速卡支持 0 ~ 100 兆比特/秒数据传输率，采用4位SD传输模式； 支持0–25 兆比特/秒 ，采用SPI和 1位SD模式。
针对制造商、销售商和主机适配器生产商需要缴纳SD/SDIO授权费，每年1000美元外加1500美元的会员费。但SDIO卡和MMC适配器生产商无需授权费。 MMC卡使用7针接口，SD卡和SDIO卡采用了9针接口。

1.8 SD卡发展历程
在2006年，SD卡容量有8、16、32、64、128、256、或512 MB，1、2 、4、6、8(SDHC) GB。
SD/MMC卡已经替代东芝开发的SM卡，成为了便携式数码相机使用最广泛的数字存储卡格式。2001年 SM卡的市场占有率超过50%，但到了2005年下降到了40%左右，并且还在快速滑落。大部分的数码相机生产商都提供了SD卡的支持，包括佳能、尼康、柯达、松下及柯尼卡美能达等。
三大主要厂商仍然在坚持使用自己的专利格式： 奥林巴斯和 富士使用 xD卡， 索尼使用Memory Stick。另外，SD卡还没有攻入CF卡占绝对地位的 数码单镜反光相机 市场。（除2005年尼康新发布的D50支持SD。）
SD卡是东芝在MMC卡技术中加入加密技术硬件而成，由于MMC卡可能会较易让使用者复制数码音乐，东芝便加入这些技术希望令音乐业界安心。类似的技术包括索尼的MagicGate，理论上加密技术可引入一些数码版权管理措施，但这功能甚少被应用。
用户可以使用一个USB的读卡器，在个人电脑上使用SD卡。某些新型电脑上已经内置了读卡装置。
最新的发展是SD内建了USB插口，省略了读卡器。SanDisk的设计是使用一个可折叠的护套来保护USB插口。尽管Sandisk并不是第一家内建USB功能的SD卡生产商，但由于其在业内的重要地位。这一动作带动了其他厂商跟风。
“SD”商标实际上是用于另一个完全不同的用途：它最早是用在“超级密度光盘”上（Super-Density Optical Disk），这个由东芝开发的产品在DVD格式之争中败北。这就是为什么那个“D”字看起来像一张光盘。
SD系列记忆卡都是SanDisk完成测试后送交SD卡协会认证规格，因此几乎所有专利权都掌控在SanDisk手上。

2、单片机的基本信息
2.1 单片机介绍
单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！......它主要是作为控制部分的核心部件。
它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。
单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。
可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。

V1

2．2 单片机历史
单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
1.SCM即单片微型计算机Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
2.MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
3.单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
2．3 单片机的应用领域
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
　　单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：图3.1 总控制方框图

2．4 单片机的特点
1 、具有优异的性能价格比
2 、集成度高、体积小、可靠性高
3 、控制功能强
4 、低电压、低功耗

2．5 单片机的基本组成 ：
它由 CPU 、存储器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定时 / 计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。
输入 / 输出引脚 P0 、 P1 、 P2 、 P3 的功能 ：P0.0~P0 。 7 ： P0 口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。在访问片外存储器时，它分时作低 8 位地址和 8 位双向数据总线用。在EPROM 编程时，由 P0 输入指令字节而在验证程序时，则输出指令字节。验证程序时，要求外接上拉电阻。 P0 能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL 负载。
P1. 0 ~P1. 7 （ 1~8 脚）： P1 是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。在 EPROM 编程和验证程序时，由它输入低 8 位地址。 P1 能驱动 4 个 LSTTL 负载。
在 8032/8052 中， P1. 0 还相当于专用功能端 T2 ，即定时器的计数触发输入端； P1. 1 还相当于专用功能端T2EX ，即定时器 T2 的外部控制端。P2.0~P2.7 （ 21~28 脚）： P2 也是一上带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口在访问外部存储器时，由它输出高 8 位地址。在对 EPROM 编程和程序验证时，由它输入高 8 位地址。 P2 可以驱动 4 个 LSTTL 负载。P3. 0 ~P3. 7 （ 10~17 脚）： P3 也是一上带内部上拉电阻的双向 I/O 口。在 MCS-51 中，这 8 个引脚还用于专门的第二功能。 P3 能驱动 4 个 LSTTL 负载。
P3. 0 RXD （串行口输入）
P3. 1 TXD （串行口输出）
P3. 2 INT0 （外部中断 0 输入）
P3. 3 INT1 （外部中断 1 输入）
P3. 4 T0 （定时器 0 的外部输入）
P3. 5 T1 （定时器 1 的外部输入）
P3. 6 WR （片外数据存储器写选通）
P3. 7 RD （片外数据存储器读选通）
4]
2．6单片机的应用
1.在智能仪器仪表上的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。
2.在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
3.在家用电器中的应用
可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。
4.在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。
5.单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
6.在各种大型电器中的模块化应用
某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。
在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。
7.单片机在汽车设备领域中的应用
单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。
此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。

3 本设计的主要工作
应用AT89C52读写SD卡有两点需要注意。首先，需要寻找一个实现AT89C52单片机与SD卡通讯的解决方案；其次，SD卡所能接受的逻辑电平与AT89C52提供的逻辑电平不匹配，需要解决电平匹配问题。
4 SPI模式
4.1 SPI模式的介绍
SPI模式由一个由基于闪存SD存储卡提供的次要通信协议组成.此模式是SD存储卡协议的子集。此接口在上电（CMD0）后的每一个复位命令期间被选择。
SPI标准只定义物理链接，而不提供数据传输协议。SD存储卡SPI执行利用SD存储卡协议和命令集的子集。SPI（Serial Peripheral Interface－－串行外设接口）总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU 与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设备包括 FLASHRAM、网络控制器、LCD 显示驱动器、A／D 转换器和MCU 等。SPI 总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4 条线：