基于51單片機(jī)的熱敏電阻數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)

摘? 要

溫度計(jì)量是計(jì)量學(xué)的一個(gè)重要分支，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中占有重要的地位。人們的日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等許多方面都與溫度測(cè)量有著十分密切的關(guān)系。

本文在查閱、分析了現(xiàn)有的幾種不同的測(cè)溫原理，分析確定了熱敏電阻測(cè)溫，并對(duì)基于熱敏電阻pt100的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入探討和研究。該系統(tǒng)分為測(cè)溫模塊、信號(hào)放大模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和控制顯示模塊，并分別對(duì)其進(jìn)行方案分析，最終確定數(shù)字溫度計(jì)系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架和設(shè)計(jì)方案；在硬件電路中，詳細(xì)闡述了各模塊電路的工作原理，分析了以AT89C51單片機(jī)為主控單元的系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析，使我們對(duì)于系統(tǒng)的各種性能有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。

本文用protues進(jìn)行仿真，采用at89c51單片機(jī)作為處理的核心部分；用pt100作為溫度傳感器，把采集到的溫度經(jīng)放大后送到adc0804進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)at89c51單片機(jī)處理后送到顯示器，顯示器將顯示采集的溫度。

關(guān)鍵字：at89c51單片機(jī)，熱敏電阻pt100，數(shù)碼顯示，protues

第一章? 緒 言

第一節(jié) 課題背景

二十一世紀(jì)是人類全面進(jìn)入信息電子化的時(shí)代，隨著人類探知領(lǐng)域和空間的拓展，使得人們需要獲得的電子信息種類日益增加，需要信息傳遞的速度加快，信息處理能力增強(qiáng)，因此要求與此相對(duì)應(yīng)的信息采集技術(shù)——傳感技術(shù)必須跟上信息化發(fā)展的需要。它是人類探知自然界信息的觸覺(jué)，為人們認(rèn)識(shí)和控制相應(yīng)的對(duì)象提供條件和依據(jù)。作為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大核心技術(shù)之一的傳感技術(shù)，將是二十一世紀(jì)世界各國(guó)在高新技術(shù)發(fā)展方面爭(zhēng)奪韻一個(gè)重要領(lǐng)域。

在信息化社會(huì)，幾乎沒(méi)有任何一種技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用能夠離得開(kāi)傳感器和信號(hào)探測(cè)技術(shù)的支持。生活在信息時(shí)代的人們，絕大部分的日常生活與信息資源的開(kāi)發(fā)、采集、傳送和處理都息息相關(guān)。傳感器技術(shù)是一項(xiàng)當(dāng)今世界令人矚目的迅猛發(fā)展起來(lái)的高技術(shù)之一，也是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志?？梢哉f(shuō)傳感器是新技術(shù)革命和信息社會(huì)的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代科技的開(kāi)路先鋒，它與通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱之一。傳感器技術(shù)是測(cè)量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、微電子學(xué)、聲學(xué)、精密機(jī)械、材料科學(xué)等眾多科學(xué)相互交叉的綜合性高新科技技術(shù)密集型前沿技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于航天、航空、國(guó)防科研、信息產(chǎn)業(yè)、機(jī)械、電力、能源、交通、冶金、石油、建筑、郵電、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)防、農(nóng)業(yè)、機(jī)器人、家電等各個(gè)領(lǐng)域，可以說(shuō)幾乎滲透到人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。

溫度是一個(gè)和人們生活環(huán)境有著密切關(guān)系的物理量，也是一種在生產(chǎn)、科研、生活中需要測(cè)量和控制的重要物理量，是國(guó)際單位制七個(gè)基本量之一。其測(cè)量控制一般應(yīng)用各式各樣形態(tài)的溫度傳感器。我國(guó)廣泛應(yīng)用于氣象、環(huán)保、紡織、生化等行業(yè)德各個(gè)方面，另外農(nóng)業(yè)、食品、木材、煤炭等對(duì)溫度傳感器的需求也在不斷增加。金屬鉑的電阻值隨溫度變化而變化基本成線形關(guān)系，并且具有很好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，測(cè)量精度高，是目前公認(rèn)制造熱電阻的最好材料。利用鉑的此種物理特性制成的傳感器稱為鉑電阻溫度傳感器，鉑電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)(-200—650℃最常用的一種溫度檢測(cè)器，不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫及各種實(shí)驗(yàn)儀器儀表等領(lǐng)域，而且被制成各種標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)(涵蓋國(guó)家和世界基準(zhǔn)溫度)供計(jì)量和校準(zhǔn)使用。

第二節(jié) 國(guó)內(nèi)外研究的發(fā)展及現(xiàn)狀

一、溫度傳感器的的概述及發(fā)展現(xiàn)狀

二十一世紀(jì)是人類全面進(jìn)入信息電子化的時(shí)代，作為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大核心技術(shù)之一的傳感技術(shù)，將是二十一世紀(jì)世界各國(guó)在高新技術(shù)發(fā)展方面爭(zhēng)奪的一個(gè)重要領(lǐng)域，其水平高低是衡量一個(gè)國(guó)家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之二。傳感器產(chǎn)業(yè)也是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的具有發(fā)展前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，它以其技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、滲透能力強(qiáng)、市場(chǎng)前景廣等特點(diǎn)為世人矚目。八十年代以來(lái)，西方國(guó)家一直將此列為重點(diǎn)發(fā)展高新技術(shù)。改革開(kāi)放二十多年來(lái)，我國(guó)建立了“傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室"、“微米／納米國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室’’、“國(guó)家傳感技術(shù)工程中心’’等研究開(kāi)發(fā)基地；在“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目中，傳感器技術(shù)研究取得了51個(gè)品種86個(gè)規(guī)格的新產(chǎn)品，2000年總產(chǎn)量超過(guò)13億只，品種規(guī)格已有近6000種；同時(shí)全國(guó)已有1688家企事業(yè)單位從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用，其中從事MEMS(微電子與微機(jī)械的結(jié)合)研制生產(chǎn)的已有50多家。目前全行業(yè)正在執(zhí)行“十一五”計(jì)劃，MEMS等5項(xiàng)新型傳感器已列入研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。2004年上半年，產(chǎn)品產(chǎn)銷量繼續(xù)增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到“十一五”期末，敏感元器件與傳感器年總產(chǎn)量可望達(dá)到20億只，銷售總額將達(dá)約120億元，從而初步形成了電子制造業(yè)中的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

傳感器作為信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。同時(shí)多種高精度、高分辨力的溫度傳感器已在相繼推出與研制。由美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司新研制的DSl624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其分辨力高達(dá)0．03125℃，測(cè)溫精度為正負(fù)0．2℃。轉(zhuǎn)換時(shí)間分別僅為27us。．目前，國(guó)際上一些著名的IC廠家已開(kāi)始研制單片測(cè)溫系統(tǒng)，它是在芯片上集成一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)，其集成度將高達(dá)108—109元件／片，這將給IC產(chǎn)業(yè)及IC應(yīng)用帶來(lái)劃時(shí)代的進(jìn)步。

近百年來(lái)，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：1．傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)；2．模擬集成溫度傳感器／控制器；3．智能溫度傳感器。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在二十一世紀(jì)九十年代中期闖世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的結(jié)晶。目前，國(guó)際上已開(kāi)發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A／D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開(kāi)發(fā)水平。進(jìn)入二十一世紀(jì)后智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、‘開(kāi)發(fā)基于傳感器硬件和計(jì)算機(jī)平臺(tái)、并通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)而成的，利用軟件可完成傳感器的標(biāo)定及校準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)最佳性能指標(biāo)的虛擬傳感器和包含數(shù)字傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口和處理單元的網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展”

二、傳感器檢測(cè)技術(shù)概述及發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)設(shè)備在制造過(guò)程及整機(jī)性能測(cè)試中離不開(kāi)各種機(jī)械量和幾何量，有些工業(yè)設(shè)備在運(yùn)行中還要經(jīng)常對(duì)多種物理量進(jìn)行檢測(cè)或監(jiān)視，實(shí)際生產(chǎn)、生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中還會(huì)遇到化學(xué)量、生物量(包括醫(yī)學(xué))，而所有這一切，從信號(hào)工程的角度來(lái)看，都需要通過(guò)傳感器，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(近代還可以轉(zhuǎn)換成光信號(hào))，而后再進(jìn)行信號(hào)的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、控制從信息的角度看，這些信號(hào)連同聲音和圖象信息都是信息的源頭，所以傳感器和檢測(cè)儀表、測(cè)量?jī)x表是信息科學(xué)技術(shù)的三部分(信息獲取、信息傳輸、信息處理)中的重要部分。

在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中，傳感器和檢測(cè)儀表是不可或缺的一部分的理由，還可由以下兩方面來(lái)看：傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備如在其上增加了必要的傳感器，配備精密測(cè)量部件，則其功能和精度可以提高，便于用戶操作和維護(hù)，安全等級(jí)也可以提高，設(shè)備可以增值；工業(yè)設(shè)備作為自動(dòng)化系統(tǒng)的控制對(duì)象或作為自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分，必須能與自動(dòng)化系統(tǒng)的三部分相兼容或提供接口，使之集成為一個(gè)有機(jī)的整體，無(wú)論是單機(jī)自動(dòng)化或作為大型自動(dòng)化裝置的一部分，都使該工業(yè)設(shè)備的用途擴(kuò)大。

綜上所述，作為工業(yè)設(shè)備本身增加傳感器和檢測(cè)儀表、測(cè)量?jī)x表或提供接口，是傳統(tǒng)設(shè)備更新?lián)Q代的必要條件。近年來(lái)，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。新型傳感器的特點(diǎn)是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，而且可導(dǎo)致建立新型工業(yè)，是二十一世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的，目前已成功應(yīng)用在硅器件上形成硅壓力傳感器(如EJX變送器)。微電子機(jī)械加工技術(shù)，包括微機(jī)械加工技術(shù)、表面微機(jī)械加工技術(shù)、LIGA技術(shù)(X光深層光刻、微電鑄和微復(fù)制技術(shù))、激光微加工技術(shù)和徽型封裝技術(shù)等。MEMS的發(fā)展，把傳感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。傳感器的檢測(cè)儀表，在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上，內(nèi)置微處理器，或把微傳感器和微處理器及相關(guān)集成電路(運(yùn)算放大器、A/D或D/A、存貯器、網(wǎng)絡(luò)通訊接口電路)等封裝在一起完成了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。目前主要是指采用多種現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))，這要按各行業(yè)的特點(diǎn)，選擇其中的一種或多種，近年內(nèi)最流行的有FF、Profibus、CAN、Lonworks、AS—imerbus、TCP／IP。除MEMS外，新型傳感器的發(fā)展還有賴于新型敏感材料、敏感元件和納米技術(shù)，如新一代光纖傳感器、超導(dǎo)傳感器、焦平面陳列紅外探測(cè)器、生物傳感器、納米傳感器、新型盆子傳感器、微型陀螺、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、智能傳感器、模糊傳感器、多功能傳感器等。多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)正在形成熱點(diǎn)，它形成于20世紀(jì)80年代，它不同于一般信號(hào)處理，也不同于單個(gè)或多個(gè)傳感器的監(jiān)測(cè)和測(cè)量，而是對(duì)基于多個(gè)傳感器測(cè)量結(jié)果基礎(chǔ)上的更高層次的綜合決策過(guò)程。有鑒于傳感器技術(shù)的微型化、智能化程度提高，在信息獲取基礎(chǔ)上，多種功能進(jìn)一步集成以至于融合，這是必然的趨勢(shì)。多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)也促進(jìn)了傳感器技術(shù)的發(fā)展。多傳感器數(shù)據(jù)融合的定義概括為：把分布在不同位置的多個(gè)同類或不同類傳感器所提供的局部數(shù)據(jù)資源加以綜合，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析，消除多傳感器信息之間可能存在的冗余和矛盾，加以互補(bǔ)，降低其不確定性，獲得對(duì)被測(cè)對(duì)象的一致性解釋與描述，從而提高系統(tǒng)決策、規(guī)劃、反應(yīng)的快速性和正確性，使系統(tǒng)獲得更充分的信息。其信息融合在不同信息層次上出現(xiàn)，包括數(shù)據(jù)層融合、特征層融合、決策層融合。由于它比單一傳感器信息有如下優(yōu)點(diǎn)，即容錯(cuò)性、互補(bǔ)性、實(shí)時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性，所以逐步推廣應(yīng)用。應(yīng)用領(lǐng)域除軍事外，還適用于自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)器人、海洋監(jiān)視、地震觀測(cè)、建筑、空中交通管制、醫(yī)學(xué)診斷、遙感技術(shù)等方面。

三、數(shù)據(jù)采集技術(shù)概述及發(fā)展現(xiàn)狀

信息社會(huì)的發(fā)展，在很大程度上取決于信息與信號(hào)處理技術(shù)的先進(jìn)性。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的出現(xiàn)改變了信息與信號(hào)處理技術(shù)的整個(gè)面貌，而數(shù)據(jù)采集作為數(shù)字信號(hào)處理的必不可少的前期工作在整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)中起到關(guān)鍵性、乃至決定性的作用，其應(yīng)用已經(jīng)深入到信號(hào)處理的各個(gè)領(lǐng)域中。數(shù)據(jù)采集技術(shù)(Data Acquisition)是信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存貯、處理以及控制等作業(yè)。將被測(cè)對(duì)象的各種參量檢測(cè)采集后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和處理，這一過(guò)程稱為“數(shù)據(jù)采集”。相應(yīng)的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)可分為集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，前者的特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理與控制，上位機(jī)與被測(cè)對(duì)象的位置較進(jìn)，時(shí)實(shí)性強(qiáng)，適用于上位機(jī)與被測(cè)對(duì)象距離較短目標(biāo)采集，速度要求較高的場(chǎng)合。后者對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)總線上傳至上位機(jī)，經(jīng)上位機(jī)進(jìn)行處理后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，適用于對(duì)多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與維護(hù)的場(chǎng)合。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)：采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)，根據(jù)不同的需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示或打印，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視，其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)還將被生產(chǎn)過(guò)程中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用來(lái)控制某些物理量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大多采用單片機(jī)作為微處理器，以此來(lái)測(cè)量各種參數(shù)的大小，并將測(cè)量值通過(guò)串口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。采用這種設(shè)計(jì)，系統(tǒng)制造簡(jiǎn)單、成本低。本文就介紹了一種以MSP430單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，Pt膜溫度傳感器的參數(shù)經(jīng)過(guò)電路轉(zhuǎn)換后成為可測(cè)量的參數(shù)，傳給上位機(jī)完成Pt膜溫度傳感器性能參數(shù)的測(cè)量。

第三節(jié) 本課題研究的內(nèi)容

1、通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解數(shù)字溫度計(jì)的發(fā)展歷程，對(duì)數(shù)字溫度計(jì)的現(xiàn)狀，技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)和了解；

2、研究溫度傳感器的理論原理和發(fā)展應(yīng)用；

3、研究溫度的采集過(guò)程，將微弱的模擬信號(hào)進(jìn)行放大，及其通過(guò)單片機(jī)處理過(guò)后怎樣將溫度顯示出來(lái)；

4、研究由于溫度與電阻值的非線性變換，采用怎樣的校正電路進(jìn)行校正。

第二章? 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

第一節(jié) 總體設(shè)計(jì)方案

使用鉑熱電阻PT100，其阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0℃時(shí)阻值為100歐姆，在100℃時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。廠家提供有PT100在各溫度下電阻值值的分度表，在此可以近似取電阻變化率為 0.385Ω/℃。向PT100輸入穩(wěn)恒電流，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后測(cè)PT100兩端電壓，即得到PT100的電阻值，進(jìn)而算出當(dāng)前的溫度值。

采用2.55mA的電流源對(duì)PT100進(jìn)行供電，然后用運(yùn)算放大器LM324搭建的同相放大電路將其電壓信號(hào)放大25倍后輸入到AD0804中。利用電阻變化率0.385Ω/℃的特性，計(jì)算出當(dāng)前溫度值。

溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖2-1所示。

圖2-1? 電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖

第二節(jié) 單片機(jī)

一、AT89C51簡(jiǎn)介

AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。

二、管腳說(shuō)明

如圖2-2為AT89C51引腳圖,各引腳功能說(shuō)明如下:

圖2-2? AT89C51引腳圖

VCC: 電源

GND: 地

P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。

P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。

P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。

P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如表2-1所示。

表2-1 AT89C51引腳號(hào)第二功能

RST:復(fù)位輸入，晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出69個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。

ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置“1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。

三、振蕩器特性：

XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器配置為片內(nèi)振蕩器時(shí)，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件時(shí)，由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。

四、芯片擦除：

整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。