第二章 硬件系统设计
表2.2.7.1 专用寄存器状态表 寄存器 PC ACC PSW SP DPTR P0 -- P3 IP IE TMOD
AT89S51最小系统如下图所示：
状态 0000H 00H 00H 07H 0000H FFH xxx00000H 0xx00000H 00H 寄存器 TCON TL0 TH0 TL1 TH1 SCON SBUF PCON 状态 00H 00H 00H 00H 00H 00H 不确定 0xxx0000H S1SW-PBR1 R213 AT89S51 123VCC4567C3891011121314C715WR16RD1733pF18Y11920C111.0596MHz33pFP1.0VCCP1.1P0.0(AD0)P1.2P0.1(AD1)P1.3P0.2(AD2)P1.4P0.3(AD3)P1.5P0.4(AD4)P1.6P0.5(AD5)P1.7P0.6(AD6)RSTP0.7(AD7)P3.0(RXD)EA/VppP3.1(TXD)ALE/PROGP3.2(INT0)PSENP3.3(INT1)P2.7(A15)P3.4{T0}P2.6(A14)P3.5(T1)P2.5(A13)P3.6(WR)P2.4(A12)P3.7(RD)P2.3(A11)XTAL2P2.2(A10)XTAL1P2.1(A9)GNDP2.0(A8)4039383736353433323130292827262524232221AT89S51 第二章 硬件系统设计
图 2-4 AT89S51最小系统
2.3.3水位检测电路：
水箱中水位的探测使用五个探点，为防止探点因水的电离吸附而缔结水垢影响检测灵敏度，探点除选用特殊材料外，其电源采用交流供电。最低的探点为交流12V电源接入点，另外四个为水位探点。若达到相应水位，交流12V电源与该探点接通，其输出信号经滤波、整流电路，驱动光耦的发光二极管，然后传给单片机一个开关信号，其检测电路如下图所示：
图2-5 水位监测电路
2.3.4漏电检测电路
辅助电加热过程中系统一旦漏电，经半波整流和滤波后触发可控硅导通，在输出端产生一低电平信号，单片机读取后控制继电器触点断开，使加热体断电。选择合适的稳压管和阻容器件参数，可以调整漏电检测的门槛电压值。
图2-6 漏电检测电路
2.3.5 水温检测电路
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第二章 硬件系统设计
水箱水温的检测采用DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20。该传感器为3引脚TO-92小体积封装；温度测量范围为-55°C～+125°C，可编程为9～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625°C，被测温度是用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；CPU只需一根端口线就能与DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，传输距离远，抗干扰能力强，可节省大量的引线和逻辑电路，比较适合该系统对温度的测量。在该系统中用防水材料将DS18B20与水位探测器封装在一起，且放置于探测器底部，通过电缆接出三条线。
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列如下图:
图 2-7 DS18B20外部引脚图
DS18B20引脚定义： (1)DQ为数字信号输入/输出端； (2)GND为电源地；
(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。
DS18B20和AT89S51的连接如下图所示：
GNDVDDVCCDS18B20
AT89S51R5.7K98DQ
P3.3 VCC15
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图2-8 DS18B20和AT89S51连接图
当传感器工作时，如果水温超过60℃，将温度传给单片机，蜂鸣器报警，并断电；如果水温低于30℃，热水器开始工作，加热指示灯亮。
2.3.6键盘/显示接口电路：
在单片机应用系统中，通过按键实现功能和数据输入时非常普遍的。通常在所需按键数量不多时，系统常采用独立式按键。所谓独立式按键，是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。这种按键的电路配置灵活，软件结构简单。独立式按键的典型应用如下图所示：
B +5V A AT89S51 P1.0 P1.1
C P1.2
.
图2-9 独立式按键
LED显示屏的设计：
在单片机应用系统中经常使用发光二极管来显示，发光二极管简称LED（Light Emitting Diode）。LED 的价格便宜，而且配置比较灵活，与单片机的接口也比较方便。
单片机中经常使用7 段LED 来显示数字，也就是用7 个LED 构成字型“8”，并另外用一个圆点LED 来显示小数点，也就是说一共有8 个LED，构成了“8.”的字型。7 段LED 分共阴级和共阳极两种，共阴级7 段LED 的原理图和管脚配置图如图1-1 所示，共阳级7 段LED 的原理图和管脚配置图如图1-2 所示。实际中，各个型号的7 段LED 的管脚配置可能不会是一样的，在实际应用中要先测试一下各个管脚的配置，再进行电路原理图的设计。
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第二章 硬件系统设计
图 2-10 共阴极7段LED 图 2-11 共阳极7段LED
共阳极7 段LED 是指发光二极管的阳极连接在一起为公共端的7 段LED，而共阴极7 段LED 是指发光二极管的阴极连接在一起为公共端的7 段LED。一个7段LED 由8 个发光二极管组成，其中7 个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（a～g），另一个发光二极管为小数点（dp）。当在某一段发光二极管上施加一定的正向电压时，该段LED 即被点亮；不加电压则为暗。以共阳极7 段LED 为例，若是要显示“5.”，则需要在VCC 上加上电压，向dp、g、f、e?、a 送出00010010 的信号，就能显示出来。为了保护各段LED 不因电流过大而损坏，需在各个段上外加限流电阻保护 7段LED动态显示原理:
LED 的静态显示虽然有编程容易、管理简单等优点，但是静态显示所要占的I/O 口资源很多，所以在显示的LED 点较多的情况下，一般都采用动态显示方式。
在多位7 段LED 显示中，为了简化电路，降低成本，则将所有位的段选线并联在一起，刚好由8 个I/O 口来控制8 个段。而公共端（共阳极/共阴极）则分别由相应的I/O 口控制，以实现各个位的分时选通。原理图如图1-3 所示。由于所有的段选线并联到同一个I/O，由这个I/O 口来控制，因此，若是所有的4 位7 段LED 都选通的话，4 位7 段LED 将会显示相同的字符。要使各个位的7 段LED 显示不同的字符，就必须采用动态扫描方法来轮流点亮每一位7 段LED，即在每一瞬间只选通一位7 段LED 进行显示单独的字符。在此段点亮时间内，段选控制I/O 口输出要显示的相应字符的段选码，而位选控制I/O 口则输出位选信号，向要显示的位送出选通电平（共阴极则送出低电平，共阳极则送出高电平），使得该位显示相应字符。这样将四位7 段LED 轮流去点亮，使得每位分时显示该位应显示的字符。由于人眼的视觉暂留时间为0.1 秒，当每位显示的间隔未超过33ms 时，并在显示时保持直到下一位显示，则由于人眼的视觉暂留效果眼睛看上去就像是4 位7 段LED 都在点亮。设计时，要注意每位显示的间隔时间，由于一位7 段LED 的熄灭时间不能超过100ms，也就是说点亮其它位所用的时间不能超过100ms，这样
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