STC89C51主要功能如表1所示,其PDIP封装如图3所示 主要功能特性 兼容MCS51指令系统 32个双向I/O口 3个16位可编程定时/计数器中断 2个串行中断 2个外部中断源 2个读写中断口线 低功耗空闲和掉电模式 3.STC89C51引脚介绍
① 主电源引脚(2根)
VCC(Pin40):电源输入,接+5V电源 GND(Pin20):接地线 ②外接晶振引脚(2根)
XTAL1(Pin19):片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20):片内振荡电路的输出端 ③控制引脚(4根)
RST/VPP(Pin9):复位引脚,引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG(Pin30):地址锁存允许信号 PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通,接低电平从外部程序存储器读指令,如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
④可编程输入/输出引脚(32根)
STC89C51单片机有4组8位的可编程I/O口,分别位P0、P1、P2、P3口,每个口有8位(8根引脚),共32根。
P0口(Pin39~Pin32):8位双向I/O口线,名称为P0.0~P0.7 P1口(Pin1~Pin8):8位准双向I/O口线,名称为P1.0~P1.7 P2口(Pin21~Pin28):8位准双向I/O口线,名称为P2.0~P2.7 P3口(Pin10~Pin17):8位准双向I/O口线,名称为P3.0~P3.7 综上所述,MCS—51系列单片机的引脚作用可归纳为以下两点: 1).单片机功能多,引脚数少,因而许多引脚具有第2功能;
2).单片机对外呈3总线形式,由P2、P0口组成16位地址总线;由P0口分
8K可反复擦写Flash ROM 256x8bit内部RAM 时钟频率0-24MHz 可编程UART串行通道 共6个中断源 3级加密位 软件设置睡眠和唤醒功能 表1:STC89C51主要功能
时复用作为数据总线。
U11234567891011121314151617181920P10P11P12P13P14P15P16P17RESETP30/RXDP31/TXDP32/INT0P33/INT1P34/T0P35/T1P36WRP37/RDX2X1GNDSTC89C52VCCP00P01P02P03P04P05P06P07EA/VPALE/PPSENP27P26P25P24P23P22P21P204039383736353433323130292827262524232221
图3 STC89C51封装图
(四)温度传感器电路
采用一线制数字温度传感器DS18B20来作为本课题的温度传感器。传感器输出信号进4.7K的上拉电阻直接接到单片机的P1.0引脚上。
(1)DS18B20温度传感器简介
DS18B20温度传感器是美国达拉斯(DALLAS)半导体公司推出的应用单总线技术的数字温度传感器。该器件将半导体温敏器件、A/D转换器、存储器等做在一个很小的集成电路芯片上。本设计中温度传感器之所以选择单线数字器件DS18B20,是在经过多方面比较和考虑后决定的,主要有以下几方面的原因:
(1)系统的特性:测温范围为-55℃~+125℃ ,测温精度为士0.5℃;温度转换精度9~12位可变,能够直接将温度转换值以16位二进制数码的方式串行输出;12位精度转换的最大时间为750ms;可以通过数据线供电,具有超低功耗工作方式。
(2)系统成本:由于计算机技术和微电子技术的发展,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的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,微处理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,因此,与模拟传感器相比,可以大大减少接线的数量,降低系统的复杂度,减少工程的施工量。
(4)系统的调试和维护:由于引线的减少,使得系统接口大为简化,给系统的调试带来方便。同时因为DS18B20是全数字元器件,故障率很低,抗干扰性强,因此,减少了系统的日常维护工作。
DS18B20温度传感器只有三根外引线:单线数据传输总线端口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,来完成温度转换,相应的完成温度转换的时间较长。这种情况下,用单片机的一个I/O口来完成对DS18B20总线的上拉。另一种是外部供电方式(VDD接+5V),相应的完成温度测量的时间较短。
DS18B20的性能特点如下:
(1) 采用DALLAS公司独特的单线接口方式:DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯;
(2)在使用中不需要任何外围元件;
(3)可用数据线供电,供电电压范围:+3.0V~+5.5V;
(4)测温范围:-55~+125℃。固有测温分辨率为0.5℃。当在-10℃~+85℃范围内,可确保测量误差不超过0.5℃,在-55~+125℃范围内,测量误差也不超过2℃;
(5)通过编程可实现9~12位的数字读数方式; (6)用户可自设定非易失性的报警上下限值;
(7)支持多点的组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现多点测温
(8)负压特性,即具有电源反接保护电路。当电源电压的极性反接时,能保护DS18B20不会因发热而烧毁,但此时芯片无法正常工作;
(9)DS18B20的转换速率比较高,进行9位的温度值转换只需93.75ms; (10)适配各种单片机或系统;
(11)内含64位激光修正的只读存储ROM,扣除8位产品系列号和8位循环冗余校验码(CRC)之后,产品序号占48位。出厂前产品序号存入其ROM中。在构成大型温控系统时,允许在单线总线上挂接多片DS18B20。
在本设计中采用外部供电方式实现DS18B20传感器与单片机的连接,其接口电路如图4所示。
图4 温度传感器接口
(2)DS18B20引脚介绍
图5:DS18B20引脚
各引脚功能为:I/O为数据输入/输出端(即单线总线),它属于漏极开路输出,外接上拉电阻后,常态下呈高电平。UDD是可供选用的外部电源端,不用时接地,GND为地,NC空脚。 (3) DS18B20的内部结构
DS18B20的内部结构主要包括7部分:寄生电源、温度传感器、64位激光(loser)ROM与单线接口、高速暂存器(即便筏式RAM,用于存放中间数据)、TH触发寄存器和TL触发寄存器,分别用来存储用户设定的温度上下限值、存储和控制逻辑、位循环冗余校验码(CRC)发生器。
图6 DS18B20内部结构图 (4)DS18B20程序设计