刘欢+基于AT89S52太阳能热水器控制系统的设计 - 图文(5)

2019-03-29 17:19

攀枝花学院本科毕业设计(论文) 3 硬件设计

10低功耗的空闲和掉电模式; ○

11掉电之后中断可唤醒; ○

3.4.2 AT89S52的引脚说明

Atmel公司的AT89S系列与MCS-51是兼容的, AT89S52的40Pin双列直插封装的引脚配置,如下图3-3-4所示。单片机AT89S52具有以下的标准功能: 8k的字节Flash,256字节的RAM, 32 位的I/O 口线,还有看门狗定时器,和2 个数据指针,三个16 位 的定时器/计数器,一个6向量2级的中断结构,和全双工串行口, 片内晶振和时钟电路[1]。另外,单片机AT89S52 可降到0Hz 静态逻辑来操作,可支持2种软件可选择节电模式。空闲的模式下,CPU 停止工作,允许RAM,定时器/计数器和串口、中断继续等工作。

图3.15 单片机芯片封装引脚 1电源引脚 ○

电源引脚主要负责单片机的电源供电,有两根引脚。VCC(PIN40),电源端,

正电源接4.0到5.0伏电压,正常工作电压为正五伏。GND(PIN20),接地端。 2外接晶振或外部振荡器引脚 ○

外接晶振或外部振荡器引脚主要负责为单片机的运行提供时钟振荡器,主要有两根引脚。XTAL1(PIN19),时钟XTAL1脚,片内震荡电路的输入端。XTAL2(PIN18),时钟XTAL2脚,片内震荡电路的输出端。AT89S52的时钟震荡器有两种工作方式。一种是片内时钟震荡方式,在18和19脚外接石英晶体(0到33兆赫兹)和震荡电容,震荡电容的值一般取10到30皮法。另外一种是外部时钟方式,将XTAL2悬空,外部时钟信号(0到33兆赫兹)从XTAL1脚输入。 3输入输出(I/O)端口引脚 ○

AT89S52提供了4个8位并行I/O端口,基本的功能和其他51系列单片机完全一致,部分引脚有扩展功能,分别介绍如下。

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1)P0口:即P0.0到P0.7(pin39到pin32),输入/输出脚,可用于八位并行I/O口或分时复用为地址和数据总线。P0口作为输出口时,每个引脚负载8个TTL;在外扩存储器时,可定义为低8位地址|数据线;定义为I/O口时,需外接上拉电阻,为准双向 I/O口,在程序中向该端口写入“1”后,成为高阻抗输入口;在对片内FLASH编程的时候,P0口可以接收字节代码,在程序校验时输出字节代码,程序校验期间应外接上拉电阻。

2)P1口:即P1.0到P1.7(pin1到pin8),输入/输出脚,8位准双向并行I|O口,P1口内部已经具有上拉电阻的8位准双向 I/O口,能负载4个TTL;在FLASH编程和校验的时候,定义为低8位地址线。和基本的8051不同的是,其部分引脚具有第二功能。引脚P1.0是定时|计数器T2的外部计数输入,引脚P1.1表示定时|计数器T2捕获|再装入触发及方向控制,引脚P1.5(MOSI),P1.6(MISO)和P1.7(SCK)用于系统内部编程。

3)P2口:即P2.0到P2.7(pin21到pin28),输入/输出脚,8位准双向并行I/O口。P2口内部已经具有上拉电阻的8位准双向I/O口,能负载4个TTL;当访问外部存储器时,定义为高8位地址线。如果只需8位地址线,它将输出特殊功能寄存器(锁存器)中的内容。

4)P3口:即P3.0到P3.7(pin10到pin17),输入/输出脚,8位准双向并行I/O口。P3口内部已经具有上拉电阻的8位准双向I/O口,能负载4个TTL;和普通的8051一样,每个引脚都具有第二功能。引脚P3.0(RXD)和引脚P3.1(TXD)用于串行数据传输,分别为串行数据的接受和发送端口;引脚P3.2和引脚P3.3为外部中断请求,分别用于INT0和INT1的中断输入;引脚P3.4(T0)和引脚P3.5(T1),分别为定时器/计数器0和定时器/计数器1的外部计数输入端;引脚P3.6(WR)和引脚P3.7(RD)用于读写单片机外部RAM,分别是外部数据写选通信号和读选通信号。 4复位,控制和选通引脚 ○

复位,控制和选通引脚主要负责单片机程序复位,编程控制及外部程序存储器的选通。RST(pin9):单片机内部CPU的复位信号输入端;在单片机的振荡器启动后,该引脚置两个机器周期以上的高电平,便可实现复位,另外,对于AT89S52,其内部包含定时监视(看门狗)电路。在定时监视器定时输出后,该引脚置高电平,并持续96个震荡周期,也可以实现复位。特殊功能寄存器AUXR中的DISRT0位可以使复位无效。在默认的DISRT0位状态下,RST引脚上的高电平有效。ALE/PROG(pin30):ALE为地址锁存使能端和编程脉冲输入端。当访问外部程序存储器时,ALE(地址锁存)的负跳变将低8位地址打入锁存;而非访问内部程序存储器时,ALE端将有一个1/6震荡周期的正脉冲信号,这个信号可以

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被用在外部计数或者时钟信号。

3.5 LED显示

LED即发光二极管,英文全称为light emitting diode。单独的发光二极管便是一个最简单的LED,通过控制其的亮灭来作为信号指示,一般用于电源指示灯,工作状态指示等。单个发光二极管使用比较简单。LED数码管室友若干个发光二极管组成的显示字段的显示器件,一般简称为数码管。当数码管中的某个发光二极管导通的时候,相应的一个字段便发光,不导通的则不发光。LED数码管可以根据控制不同组合的二极管导通,来显示各种数据和字符。单片机应用系统中使用最多的是7段数码管,其可以显示十进制数字及一些英文字符。7端数码管显示模块可以分为共阴极和共阳极两种。下图是共阴与共阳极LED的内部电路图,它们的发光原理是相同的,只是区别在于它们的电源极性不同而已。LED的颜色有红,绿,蓝,黄等几种。LED数码管广泛被用于仪表、时钟、车站、家电等等场合。选用的时候要注意产品的尺寸颜色、功耗、亮度和波长等等。

[7]

图3.16 数码管引脚图

7段共阳极LED数码管是由7个条形的发光二极管和一个小数点位构成的,其引脚配置如图所示,从图中可以看出,7个发光二极管构成字形“8”,可以用来显示数字,另一个发光二极管构成小数点。因此,这种数码管有时也被称为8段LED数码管显示器。在7段共阳极数码管中,发光二极管的阳极为公共端,接高电平+5V,当某个发光二极管的阴极为低电平的时候,发光二极管导通,该字段发光;反之,如果某个发光二极管的阴极接高电平的时候,发光二极管截止,则该字段不发光。由于7段LED数码管加上小数点位DP,共有8个发光单元,正好组成一个整8位字节。这种结构使其和单片机的接口十分方便,可以直接将8个显示字段引脚接到单片机的一个8位并行I/O口端口上。7段共阴极LED数码管的发光原理同上。 在实际的单片机应用系统中,使用单个LED数码管的情况比较少,经常需要

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使用多个LED数码管来显示大于一位的数据或字符串。对于多个LED数码管并用的场合,一般有静态显示、动态显示和LED驱动器三种显示驱动的方式。LED数码管静态显示方式是指当数码管显示某个字符的时候,相应字段的发光二极管恒定地导通或截止,即亮或灭是完全不变的。在这种情况下,多个LED是同时显示的。这种显示的优点是:接口操作简单,只需将显示字符相应的字段码发送到LED,并在端口保持即可;静态显示字符时,只需较小的驱动电流便可以获得较高的显示亮度。其缺点是:当LED数量比较多的时候,需要很多I/O线,对硬件资源的要求比较苛刻。动态显示是指每隔一段时间循环点亮每个LED数码管,每次只有一个LED被点亮。根据人的视觉暂留效应,当循环点亮的速度很快的时候,可以认为各个LED是稳定显示的。程序中采用扫描显示的方式,即在同一时刻,只使用一个LED显示数据。通过为共阴极LED(或共阳极LED)的公共引脚赋低电平(或高电平),从而选择某个LED显示。如此循环,使每个LED显示该LED应显示的数据,并进行适当的延时,形成视觉暂留效果,这样便可以达到动态显示的目的。动态显示的情况下,LED数码管显示的稳定性与点亮时间和循环的间隔时间有关,而LED的显示亮度与导通电流、点亮时间和间隔时间有关。

图3.17 LED连接电路图

3.6 按键电路设计

按键是用以向系统提供操作的人员命令的接口,所以准确无误的辨认每个键

的动作和其所处的状态,是系统是否能正常工作的关键。多数的按键多采用机械弹性的开关,一次的高低电平的变化就是一次的命令。但是按键抖动是难以避免的,为了稳定的操作,所以我们要防止抖动的发生,消除抖动的影响,可以从硬件、软件两方面来解决。

硬件防抖电路:是利用RC积分电路对于干扰脉冲吸收作用,选择好的电路的

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时间常数,就能在按键抖动的信号通过此滤波电路时,消除抖动的影响。滤波防抖电路图如图3-5-2所示。当K位按下的时候,电容C的两端电压均为0,当K按下的时候,由于C的两端电压不可能突然产生变化。尽管在触点的接触过程中可能会出现抖动,只要能够适当选取R1、R2、C的值,就可保证电容C的两端充电电压的波动不超过非门的开启电压(TTL位0.8V),非门输出维持高电平。同理,当触点断开的时候,由于电容C经过的电阻R放电,C的两端放电电压的波动不会超过非门的关闭电压,所以,非门的输出也不可能改变。总之,只要R1、R2、C的时间常数选取恰当,使电容C能够有稳态额电压充电到开启电压,或者放电到关闭电压延迟时间等于或者大于10ms,该电路就能够消除抖动影响。

图3.18 硬件去抖电路

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