定时数据自动记录系统设计(编辑修改稿)

定时数据自动记录系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电 平。 对 P1 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 此外， 和 分别作定时器 /计数器 2 的外部计数输入（ ）和定时器 /计数器 2 的触发输入（ ）。 在 flash 编程和校验时， P1 口接收低 8 位地址字节。 具有第二功能。 P2口 : P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P2 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高 ，此时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16位地址读取外部数据存储器（例如执行 MOVX @DPTR） 时， P2 口送出高八位地址。 在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3口 : P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， p3 输出缓冲器能驱 动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P3 端口写 “1” 时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号。 P3口的第二功能如表 31 所示。 定时数据自动记录系统设计 5 表 31 口 线 第二功能 信 号 名 称 RXD 串行输入口 TXD 串行输出口 /INT0 外部中断 0 /INT1 外部中断 1 T0 定时器 /计数器 0 T1 顶时器 /计数器 1 /WR 外部数据存储器写选通 /RD 外部数据存储器读选通 RST: 复位输入。 当振荡器工作时， RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。 ALE/PROG: 当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的 低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 FLASH 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH单元的 D0位置位，可禁止 ALE操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC指令才能将 ALE激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN: 程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储 器的读选通信号，当AT89S52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN信号。 EA/VPP: 外部访问 允许，欲使 CPU 仅访问 外部程序 存储器（ 地址为0000HFFFFH）， EA 端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1被编程，复位时内部会锁存 EA端状态。 如 EA端为高电平（接 Vcc端）， CPU则执行内部程序存储器的指令。 FLASH 存储器编程时，该引脚加上 +12V的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使 用 12V 编程电压 Vpp。 定时数据自动记录系统设计 6 XTAL1: 振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2: 振荡器反相放大器的输出端。 芯片可擦除性 AT89S52 单片机还具有芯片 擦除 性，整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE管脚处于低电平 10ms 来完成。 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以前，该操作必须被执行。 [2] 此外， AT89S52 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 [3] 电源电路 电源由外接 USB 接口提供 +5V 的稳定电压，使整个系统稳定工作，性能也较好。 复位电路 单片机复位时 RESET 需要保持 96个晶振周期的高电平 (即需 8 个机器周期 )。 复位以后 P0─ P3 口输出高电平，堆栈指针 SP指向 07H，其他特殊功能寄存器和程序计数器 PC清零。 只要 RESET 保持高电平， AT89S52就会循环复位。 RESET 当由高电 平变为低电平后，单片机从程序存储器 0 地址开始执行程序。 但单片机复位不影响内部 RAM 的状态，包括工作寄存器 R0─ R7。 [4] 常见的复位电路有：上电复位电路和上电按钮复位电路，在本设计中均采用上电复位电路，如图 32 所示。 定时数据自动记录系统设计 7 图 32 复位电路图 晶振电路 所谓的晶振电路即指单片机的时钟电路。 该电路通常有内部时钟电路和外部时钟电路。 一般选用前者。 单片机芯片内部有一个反相放大器构成的振荡器。 反相放大器的输入端为 XTAL1，输出端为 XTAL2，把 XTAL1 和 XTAL2与外部石英晶体及两个电容连接起来可构成一个石英晶体振荡器如图 33所示。 时钟发生器是一个 2分频电路。 它把晶体振荡器的频率 2 分频后供给片内其他电路。 一般电容 C1 和 C2 起到稳定振荡频率、快速起振的作用。 [5] 图 33 晶振电路 图 LED 显示电路 本次设计中采用了 LED显示器，即数码管。 数码管的每一个数码段是一只发光二极管。 当发光二极管导通时，相应的一个点或者一个笔画发光，控制发光二极管发光组合，可以显示出所需字符。 我采用了共阴极结构。 在定义其显示字形的码段时，通过 I/O口送出七段码 表 32 段码表 显示字形 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 共 阴 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH LED显示模块原理图 定时数据自动记录系统设计 8 图 34 LED显示 原理图 AT89S52 温度采集电路 DS18B20 电路接法 根据定义，单线总线只有一根线，这意味着总线上的每一个器件只能分时驱动单线总线，并要求每个器件必须具有漏极开路输出或三态输出的特性。 DS18B20的单线接口 I/O 端就属于漏极开路输出。 TX、 RX 分别表示发送与接受。 在单线总线上必须接上拉电阻，其电阻阻值为 5kΩ（标称值可取 ）。 当单线总线上挂有多个从属器件时，亦称之为多点总线。 [7] 单线总线在空闲状态下呈高电平。 操作单线总线时，必须从空闲状态开始。 单线总线加低电平的时间超过 480 us 时，总线上所有的器件均复位。 [6] 在主 CPU发出复位脉冲之后，从属器件就发出应答脉冲（ PRESENCE PULSE），来通知主 CPU它已做好了接受数据和命令的准备工作。 图 35 单线总线接法电路图 定时数据自动记录系统设计 9 DS18B20 性能特点 DS18B20 在继承 DS1820 全部优点的基础上，主要做了如下改进： （ 1）供电电压范围扩大为 ~。 当 UDD＝ ~ 时，在 10~+85℃范围内，可确保测量误差不超过177。 ℃，在 55~+125℃范围内，测量误差也不超过半。 在 DS1820 中当电源电压跌落过多时，测量准确度要下降。 （ 2）温度分辨力可编程。 DS1820 的数字温度输出只用 9位二进制表示，分辨力固定为 ℃。 欲提高分辨力，只能靠软件计算来实现。 而 DS18B20 的数字温度输出可进行 9~12 位的编程。 在便笺式 RAM 的第五个字节是 CONFIG 寄存器，其格式如下： MS B 代表最高有效位， LSB 代表最低有效位。 格式中的第 0~4 位在写操作时不予考虑，读出时总是“ 1”；第 7位在写操作时不考虑，读出时为“ 0”。 R0、 R1是在可编程温度分辨力位。 通过对这两位进行不同的编程，可设定不同的温度分辨力及最大转换时间，设定的分辨力愈高，所需要的温度 数据转换时间就愈长。 因此，在实际应用中需要在分辨力与转换时间二者之间权衡考虑。 在芯 片出厂是 R1 和 R0 均被置为“ 1”，既工作在 12 位模式下。 DS 18B20 分另工作在 9位、 10 位、 11位和 12 位模式下，所对应的分辨力依此为 ℃、 ℃、 ℃、℃。 当 DS18B20 接受到温度转换命令后，开始启动转换，转换完成后的温度就以 16 位带符号扩展的二进制补码形式，存储在便笺 RAM 的第 0，第 1字节。 在执行读便笺 RAM命令后，可将这两个字节的温度值通过单线总线传送给主 CPU，高位字节的符号代表温度值为正还是为负。 显然， DS18B20 与 DS1820 的温度字节定义不一致，当 DS18B20 的工作模式依此选择 11 位、 10 位和 9 位时，末尾为零的低位数就分别对应于一位、二位和三位。 举例说明，当工作模式选择 10 位时，最低两位（即 24位和 23位）均为 0，总有效位就变成 10 位。 其中，数字位占9位，符号位也占一位。 （ 3） DS1820 进行 9位温度转换所需时间的典型值为 200ms，而 DS18B20 进行9 位的温度转换仅需。 由此可见， DS18B20 的转换速率也比 DS1820 有很大的提高。 （ 4）内部存储器映射关系发生了变化。 其中，第 6字节的计数器余数值和第7字节中每度计数值，仅在 DS1820 进行高分辨力测温时才使用。 DS18B20 的内部存储器的映射关系如图 452所示，用 DS18B20 测量温度时，因为通过编程的方定时数据自动记录系统设计 10 法即可将 DS18B20 设定在高分辨力模式下，所以不再需要这两个值。 但根据实际需要，在便笺式 RAM 和 EERAM 中加入 CONFIG 字节。 （ 5）具有电源反接保护电路。 当电源电压的极性接反时，能保护 DS18B20 不会因发热而烧毁，但此时芯片无法正常工作。 （ 6） DS18B20 的引脚功能和内部框图与 DS1820 完全相同，但其体积比 DS1820减小了一半。 开始启动转换，转换完 成后的温度就以 16 位带符号扩展的二进制补码形式，存储在便笺 RAM 的第 0，第 1 字节。 在执行读便笺 RAM 命令后，可将这两个字节的温度值通过单线总线传送给主 CPU，高位字节的符号代表温度值为正还是为负。 显然， DS18B20 与 DS1820 的温度字节定义不一致，当 DS18B20 的工作模式依此选择 11 位、 10 位和 9 位时，末尾为零的低位数就分别对应于一位、二位和三位。 举例说明，当工作模式选择 10位时，最低两位（即 24 位和 23 位）均为 0，总有效位就变成 10位。 其中，数字位占 9位，符号位也占一位。 DS18B20 的使用注意事项 使用 DS18B20 时应注意以下事项： （ 1）由于 DS18B20 的测温分辨力提高到 12位，因此它对时序及电特性参数要求较高，需严格按照 DS18B20 的时序要求进行操作。 （ 2） DS18B20 作三线制应用时，应将 UDD、 I/O、 GND 端焊接牢固；作两线制应用时，应将 UDD与 GND 连在一起焊牢。 若 UDD 端漏焊或者虚焊，传感器就只能输出 + ℃的温度数据。 （ 3）测温电缆线可采用带屏蔽层的 4芯双绞线，其中两根线分别接信号线与地线，另两根线依此接 UDD 和地线，屏蔽层在源端单点接地。 4 软 件设计 软件设计部分按功能主要分三大部分，具体如下所述： （一）主监控程序 单片机的主监控程序为：当监测到相应信号时作相应温度的存储、转换，并负责温度的显示。 定时数据自动记录系统设计 11 主程序流程图 N Y 开始 程序初始化 暂时保存温度数据 转化数据格式保存 DS18B20 是否有键按下 显示温度数据 采集温度数据 定时数据自动记录系统设计 12 定时器流程图 主程序及 DS18B20 的初始化程序如下 : 开始 重置 TL0 初始值 5ms 计数值加 1 是否 1s 计数值清 0，秒加1 是否 1min 分加 1，秒清 0 是否五分钟 分秒时变量全部清 0 N N N Y Y Y 读数据 存储数据 返回 定时数据自动记录系统设计 13 MAIN:MOV SP,60H CLR A MOV R1,20H MOV R0,10H CLEAR:MOV @R1,A INC R1 DJNZ R0,CLEAR MOV FLAG,8 START:LCALL RESET JNB FLAG1,STAR。