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1、西南科技大学毕业论文 题 目: 自动加料机控制系统 院系名称： 电子电气工程系 专业班级： 本11机制班 学生姓名： 李 博 文 学 号： 1107182733 指导教师： 徐 贵 认 教师职称： 高级工程师 2013 年 9月 10日摘 要在现代科学技术的许多领域中，自动控制技术起这愈来愈重要的作用，并且，随着生产和科学技术的发展，自动化水平也越来越高。自动控制利用控制装置使被控对象的某个参数自动的按照预定的规律运行。本设计的自动加料机控制系统就是采用自动控制技术来实现功能的，这样就大大提高了工作的效率，整个过程又快又稳。本设计的由单片机控制的自动加料系统是与料斗式干燥机配套的加料系统。根据
2、加料工艺要求，其工作原理是：先将真空管关闭，启动电机，用低真空气流将塑料树脂粒子送入真空管，电机停转，再将粒子排入料斗，如此循环。在设计的控制系统中，可用一个电机控制两个加料生产线，由方向阀切换。两个生产线既可单独运行，也可同时运行。假如两者同时运行，当一生产线输送结束后，判断到另一个生产线排料已经结束，那么，电机不停转而方向阀换向，从而为另一个生产线送料。这样可以发挥控制系统和电机的效率，从而实现供料自动化。关键词：自动控制技术 自动化 自动加料机 单片机 工作原理 Title: Automatic feeding machine control system AbstractIn many
3、 fields of modern science and technology, automatic control technology that more and more important role, and,As the production and the development of science and technology, automation level is becoming more and more high. Automatic control by using automatic control device makes some parameters of
4、 the controlled object according to predetermined rules. The design of the automatic feeding machine control system is the automatic control technology to realize the function, thus greatly improving the work efficiency of the whole process quickly and steadily.This design is controlled by single ch
5、ip microcomputer automatic feeding system is feeding system with the hopper dryer. According to the charging process requirement, its working principle is: first the valve closed, start the motor, the plastic resin particles with low vacuum airflow into the vacuum tube, the motor stalling.Keywords：A
6、utomatic control technology automation automatic feeding machine working principle of the single chip microcomputer目 录1 绪论摘 要1目 录1第一章 绪 论11.1自动加料机控制系统的工作原理及技术要求11.2系统的主要技术参数1第二章 方案论证22.1 单片机的选择22.2 物位传感器的选择32.2.1电容式物位传感器32.2.2 阻力式料位传感器32.3 存储器扩展电路的选择52.3.1 24C01扩展52.3.2 2864A芯片扩展52.4 LED显示电路选择62.4.2
7、 LED动态显示方式72.5 键盘输入电路82.5.1 矩阵式键盘接口82.5.2 独立式按键接口8第三章 自动加料机主电路93.1 系统结构原理图93.2主机电路核心器件介绍93.2.1 AT89C51主要性能参数93.2.2 AT89C51 功能特性概述103.2.3 AT89C51 引脚功能说明113.2.4时钟振荡器133.2.5空闲节电模式133.2.6 掉电模式143.2.8编程方法163.2.9数据查询163.2.10 程序校验及芯片擦除173.2.12 AT89C51的极限参数173.3显示电路183.3.1 74LS377芯片介绍193.3.2 MC14511B芯片介绍203
8、.3.3 LED接口电路203.4 继电控制电路203.5 键盘及显示电路213.5.1 键盘接口213.5.2 8255A芯片介绍223.5.3 8255A引脚功能243.6外部存储器扩展电路263.7看门狗MAX813L电路303.8 料位开关323.8.1 LD-YC/YG型音叉式物位限位开关工作原理343.8.2 LD-YC/YG型音叉式物位限位开关适用范围343.8.3 LD-YC/YG型音叉式物位限位开关主要技术指标34第四章 系统的抗干扰及可靠性36第五章 软件设计37第六章 运行调试40结束语40致 谢41参 考 文 献42附录43程序清单48第一章 绪 论1.1自动加料机控制
9、系统的工作原理及技术要求本设计的由单片机控制的自动加料系统是与料斗式干燥机配套的加料系统。根据加料工艺要求，其工作原理是：先将真空管关闭，启动电机，用低真空气流将塑料树脂粒子送入真空管，电机停转，再将粒子排入料斗，像这样循环。图1.1自动加料机在设计的控制系统中，可用一个电机控制两个加料生产线，由方向阀切换。两个生产线既可单独运行，也可同时运行。假如两者同时运行，当一生产线输送结束后，判断到另一个生产线排料已经结束，那么，电机不停转而方向阀换向，进而为另一个生产线送料。像这样能发挥控制系统及电机的效率，进而实现供料自动化。控制系统的控制器有单片机89C51及扩展电路组成，单片机控制继电器，继电
10、器控制交流接触器，又由接触器控制电机等执行机构的运动。本控制系统能根据送料工艺的需要，设置两条生产线的输送、排料、满料、空料等参数值，也可装载系统前次工艺参数值。1.2系统的主要技术参数(1)用一台电机控制两条生产线(2)要能检测到满料状态，而且显示出输送、排料、满料时间(3)时间误差：0.1秒(4)具有抗干扰能力第二章 方案论证2.1 单片机的选择自单片机出现至今，单片机技术已走过了近二十年的发展路程纵观二十年来单片机发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器（CPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。尽管单片机的品种很多，但
11、是在我国使用最多的还是Intel公司的MCS51系列单片机及美国Atmel公司的89C51单片机MCS51系列单片机包括三个基本型8031、8051、8751MCS-51系列单片机指令系统:指令是指挥计算机执行某种操作的命令。一条指令可用两种语言形式表示，即机器语言和汇编语言指令。机器语言指令是用二进制代码表示，称指令码，又称机器码，计算机能直接识别并加以分析和执行。汇编语言指令用助记符表示，称汇编语言指令，它便于程序员编写、阅读和识别程序，但不能为计算机识别和理解，必须汇编成机器语言指令才能为计算机所认识,并执行。一台计算机机所有指令的集合，称为该计算机机的指令系统。它是表征计算机性能的重要
12、标志。每台计算机都有它自己特有的指令系统。8051汇编语言需用40多种助记符来表征30多种指令功能。由于功能助记符需定义诸如内部数据存储器、程序存储器、外部数据存储器等，同一种功能需用几个助记符来表示（如MOV、MOVX、MOVC等）。通过这些助记符，与指令中的源、目的地址组合成MCS51的111条指令。MCS51指令系统是用户比较熟悉的MCS48指令系统的扩充。扩充后的指令系统可扩展片内CPU的外围接口功能，并优化字节效率和执行速度。MCS51指令系统由49条单字节指令、45条双字节指令的17条三字节指令组成，这样可提高程序存储器的使用效率。对于大多数算术、逻辑运算和转移操作，可选用短的址或
13、长的址指令来实现，以提高运算速度、编程效率和节省存储器单元。在111条指令中，64条指令的执行时间为12个振荡器周期，45条为24个振荡器周期，只有乘、除法指令需8个振荡周期。当主频为12MHZ时，典型指令的执行时间为1US，运算速度是比较快的。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活
14、性高且价廉的方案。此设计就采用AT89C51。2.2 物位传感器的选择物位是指贮存容器或工业生产设备中的液体、粉粒壮固体、气体之间的分界面位置，也能是互不相溶的两种液体间由于密度不等而形成的界面位置。能感受物位(液位，料位)并转换成可用输出信号的传感器。 物位传感器可分两类：一类是连续测量物位变化的连续式物位传感器；另一类是以点测为目的的开关式物位传感器即物位开关。目前，开关式物位传感器比连续式物位传感器应用得广。它主要用于过程自动控制的门限、溢流和空转防止等。连续式物位传感器主要用于连续控制和仓库管理等方面，有时也可用于多点报警系统中。测量两相物料的分界面的位置，叫物位测量（例如测量气相液相
15、间分界面称液体测量），完成这种测量任务的仪表叫物位计。所以粉粒体物料的体积储量及质量储量之间不易精确换算，这是需要注意的。2.2.1电容式物位传感器 电容式物位传感器有两个导体电极（通常把容器壁作为一个电极），由于电极间是气体、流体或固体而导致静电容的变化，因此可以敏感物位。它的敏感元件有三种形式，即棒状、线状和板状，其工作温度、压力主要受绝缘材料的限制。电容式物位传感器可以采用微机控制，实现自动调整灵敏度，并且具有自诊断的功能，同时能够检测敏感元件的破损、绝缘性的降低、电缆和电路的故障等，并可以自动报警，实现高可靠性的信息传递。由于电容式物位传感器无机械可动部分，且敏感元件简单，形状和结构的
16、自由 以大，操作方便，因此，它是应用最广的一种物位传感器。电容式物位传感器无可动部件，与物料密度无关，但应注意物料中含水分时将对测量结果影响很大，而且要求物料的介电常数与空气介电常数差别大，需用高频电路。所以不予采用。2.2.2 阻力式料位传感器阻力式料位传感器是指物料对机械运动所呈现的阻挡力。粉末颗粒状物料比液态物质流动性差，对运动物体有明显的阻力，利用这一特点可构成各种料位传感器。1. 重锤探索法在容器顶部安装由脉冲分配器控制的步进电机，此电机正转时缓缓释放悬有重锤的钢索。重锤下降到与料面接触后，钢索受到的合力突然减小，促使力传感器发出脉冲。此脉冲改变门电路的状态，使步进电机改变转向重锤提
17、升，同时开始脉冲计数。待重锤升至顶部触及行程开关，步进电机停止转动，同时计数器也停止计数而且显示料位（料位值即容器全高减去重锤行程之差）。显示值一直保持到下次探索后刷新为另一值。开始探索的触发信号可由定时电路周期性的供给，也能人为的启动。不进行探索时，重锤保持在容器顶部，以免物料将重锤淹埋。万一重锤被物位埋没，排放物料时产生的强大拉力就可能拉断钢索报警措施及出料过滤栅。但这种方法运用了逻辑电路及数字技术，可连续测量料位值而且输出数字量，是数字传感器，但其采样是周期性的，对时间而言不连续，此设计不予采用。2. 旋桨或推板法这是一种位式传感器，或称料位开关。在容器壁的某一高度处装小功率电动机，其轴
18、伸入容器内，末端带有桨状叶片。叶片不接触物料时，自由旋转的空载状态下电动机的电流很小，一旦料位上升到与叶片接触，转动阻力增加，甚至成堵转状态，电流显著加大。根据电流的大小使继电器的接点动作，发出料位报警或位式控制信号。如电机轴经过曲柄连杆机构变为往复运动，则可带动活塞或平板在容器中做推拉动作，即成推板法。旋桨法或推板法不一定都是靠电机电流的大小时继电器接点动作，也能利用离合器或连杆上的传动机构，在叶片或推板负载增大时改变电接点的通断状态。所用电动机应能在长时间堵转状态下，或离合器打滑状态下，不致过热而损坏。这类原理构成的料位开关，只能安装在容器壁上，安装高度取决于动作所对应的料位值。应用不那么
19、广泛，所以次设计也不予采用。3.音叉法而且叉体的制造及装配良好时，音叉也可用于液体测量及控制。在测量时不需要大幅度的机械运动，驱动功率小，机械结构简单、灵敏而可靠。此设计选择音叉法阻力式料位传感器。音叉料位开关是一种新型的液位限位开关。音叉由晶体激励产生振动，当音叉被液体浸没时振动频率发生变化，这个频率变化由电子线路检测出来并输出一个开关量。音叉式物位开关的工作原理是通过安装在音叉基座上的一对压电晶体使音叉在一定共振频率下振动。当音叉与被测介质相接触时。音叉的振幅和频率将发生突变，智能电路对此进行检测并将这种变化转换为一个开关信号。有 LF系列音叉式料位开关，LV系列振动棒式料位开关，LB系列
20、射频导纳料位开关 。2.3 存储器扩展电路的选择2.3.1 24C01扩展串行总线上的各单片机或集成电路模块，通过一条数据线(SDA)及一条时钟线(SCL)，按照通信规约进行寻址及信息传输。24C01是一种128字节串行CMOS EEPROM,它具有以下特点：1存储容量为128字节。2串行接口可使用普通两根I/O接口。3具有页写模式：每页4字节。4同步周期小于10ms。它只使用一条数据线及一条时钟线，采用ATMEL公司的24C01串口存储器，应用简单方便，但是其编程较为复杂。2.3.2 2864A芯片扩展2864A是一种而且行EEPROM，它的特点同上，但每页有16字节，2864A与8051单
21、片机的接口电路以下图所示,2864A的片选端与高的址线P27连接，P27=0才能选中2864A，这种线选法决定了2864A对应多组的址空间，即0000H1FFFH,2000H3FFFH,4000H5FFFH,6000H7FFFH,这8K字节存储器可作为数据存储器使用,但掉电后数据不丢失。2864A的四种工作方式：（1）维持方式：当为高电平时，2864A进入低功耗维持状态。此时，输出线呈高阻状态，芯片的电流从140mA下降至维持电流60mA。（2）读方式：当及均为低电平而为高电平时，内部的数据缓冲器被打开，数据送上总线，此时，可进行读操作。（3）写方式：2864A提供了两种数据写入方式：页写入及
22、字节写入。页写入：为了提高写入速度，2864A片内设置了16字节的“页缓冲器”，而且将整个存储器阵列划分成512页，每页16个字节。 字节写入：字节写入的过程与页写入的过程类似，不同之处在于仅写入一个字节，限时定时器就溢出。（4）数据查询方式：数据查询是指用软件来检测写操作中的页存储周期是否完成。在页存储期间，如对2864A执行读操作，那么读出的是最后写入的字节，若芯片的转储工作未完成，则读出数据的最高位是原来写入字节最高位的反码。据此，CPU可判断芯片的编程是否结束。如果读出的数据与写入的数据相同，表示芯片已完成编程，CPU可继续向2864A装载下一页数据。而且且编程起来比较简单，所以此设计
23、采用此方案。2.4 LED显示电路选择LED显示屏（LED panel），是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器正在迅速崛起，近年来逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA以及手机领域。 目前市场上LED显示屏的驱动方式有静态扫描和动态扫描两种,静态扫描又分为静态实像素和静态虚拟，动态扫描也分为动态实像和动态虚拟；驱动器件一般用国产HC595
24、，台湾MBI5026，日本东芝TB62726，一般有 1/2 扫，1/4扫，1/8扫，1/16扫。2.4.1 LED静态显示方式静态屏是与扫描屏相对应的，静态屏是指LED显示屏在显示文字、图像、视频时，LED显示屏的上的灯点在显示时是同时点亮发光的；而不是象扫描屏一样利用人眼的视觉暂留特性，在很短的时间周期内将LED显示屏的各行分别点亮。众所周知，LED显示屏是利用占空比来驱动的，所以，显示的亮度与点亮的时间周期有很大的关系。所以，在同样的发光管亮度相同的情况下，静态屏要比扫描屏的亮度高，所以静态屏常用在户外需要高亮度显示的情况下，而扫描屏常用在室内对亮度要求不高的情况下，以节省驱动成本。但随
25、着LED材料技术的不断成熟，LED发光管的亮度不断提高。现在在户外也有使用扫描的方式来制作LED显示屏，以节省成本。当然，在户外使用扫描屏对于控制与驱动部分的要求相当高，对于驱动芯片的性能要求也是非同一般的。如果显示器位数增多，则静态显示方式更是无法适应，因此在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。2.4.2 LED动态显示方式单片机应用系统中常使用LED作为显示器，在需多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，常将所有门的选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而共阴(阳)I/O线受控制，实现各部分时选通。动态显示多采用专用芯片8279扩展键盘和LED显示器，该方式可实现键盘的中断方
26、式或查询方式输入，但体积和功耗都较大。其他方式的扩展则难以实现动态显示，并且编程复杂，所以，由于本系统只涉及到2位显示输出，就采用了及2片8位移位寄存器串级使用的LED静态显示方式。2.5 键盘输入电路2.5.1 矩阵式键盘接口矩阵式键盘（也称行列式键盘）适用于按键数目较多的场合，矩阵键盘结构在按键较多时，为了少占用单片机I/O线，通常采用矩阵式键盘。每一行线与列线的交叉处是互不相通的，而是通过一个按键来接通。由结构图可看出： D0D3称为列线，D4D7称为行线。若列线上输出信号为全0，检测行线的电平。若检测到行线的电平全为高电平，则说明没有键按下；若检测到行线的电平不全为高电平，则说明有键按
27、下。若通过（1）检测出有键按下了，可通过逐列扫描的方法确定出是哪个键按下的。先使D0=1，其它的列信号为1，然后读入行线的状态，若行线的状态全为1，则说明这一列没有键按下，继续扫描下一列；否则说明此列有键按下，且按下的键是在状态不为0的行线上。这样也可确定了按下键所处的行和列。 所以必须将行列信号配合起来比做适当的处理，才能确定闭合键的位置。2.5.2 独立式按键接口独立式按键就是各按键相互独立，每个按键各接入一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。独立式键盘的扩展电路，该模块主要应用于仪器仪表、工业控制器、条形显示器、控制面板等实时性要求不太高的设备独立式按键电
28、路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一个IO口线，在按键数量较多时，IO口线浪费较大，故在按键数量不多时，常采用这种按键电路,只有这8个键，比较简单。所以就采用独立式按键接口电路。第三章 自动加料机主电路主电路采用AT89C51，由于AT89C51内含4KB容量，因此在设计中不需要外扩ROM。硬件电路主要有LED显示电路、键盘接受电路、继电器控制电路、EEPROM外部存储器扩展电路，以及看门狗MAX813L等组成。3.1 系统结构原理图主电路采用AT89C51，由于AT89C51内含4KB容量，因此在设计中不需要外扩ROM。硬件电路主要有LED显示电路、键盘接受电路、继电器控制电路、E
29、EPROM外部存储器扩展电路，以及看门狗MAX813L等组成。电路原理框图如图3-1所示：图3.1 自动加料机控制系统硬件框图3.2主机电路核心器件介绍AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）及128bytes的随机存取数据存储器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）及Flash存储单元。功能强大AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。3.2.1 AT89C51主要性能
30、参数 .与MCS-51产品指令系统完全兼容 .4K字节可重擦写Flash闪速存储器 .1000次擦写周期 .全静态操作：0Hz-24MHz .三级加密程序存储器 .1288字节内部RAM .32个可编程I/O 口线 .2个16位定时/计数器 .6个中断源 .可编程串行UART通道 .低功率空闲及掉电模式3.2.2 AT89C51 功能特性概述 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节
31、闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。图3.2 AT89C513.2.3 AT89C51 引脚功能说明.Vcc：电源电压.GND：接的 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换的址（低8位）及数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在F
32、lash编程时，P0接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH
33、编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口在用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出
34、4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，以下表所示：端 口 引 脚 第 二 功 能P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （串行输出口）P3.2 （外中断0）P3,3 （外中断1）P3.4 T0 （定时/计数器0）P3.5 T1 （定时/计数器1）P3.6 （外部数据存储器写选通）P3.7 （外部数据存储器读选通） 表3.3 P3口第二功能P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程及程序校验的控制信号。RS
35、T：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的
36、选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 3.2.4时钟振荡器AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL及X
37、TAL2分别是此放大器的输入端及输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一齐构成自激振荡器。外接石英晶体（或陶瓷振荡器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成而且联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低，振荡器工作的稳定性，起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，则推荐电容使用30pF10pF，而如使用陶瓷振荡器建议选择40pF10F。用户也能采用外部时钟，采用时钟的电路如图。在这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分钟触发器后作为内部
38、时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间及最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。3.2.5空闲节电模式 AT89C51有两种可用软件编程的省电模式，它们是空闲模式及掉点工作模式。这两种方式是控制专用寄存器PCON（即电源控制寄存器）中的PD（PCON.1）及IDL（PCON.0）位来实现的。PD是掉电模式，当PD=1时，激活掉电工作模式，单片机模式，即PD及IOL同时为1，则先激活掉电模式。在空闲工作模式状态，CPU保持睡眠状态而所有片内的外设保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，片内RAM及所有特殊功能寄存器的内容保持不变。空闲模式可由任何允许的中断
39、请求或硬件复位终止。终止空闲工作模式的方法有两种，其一是任何一条被允许中断的事件被激活，IDL（PCON.0）被硬件清除，即刻终止空闲工作模式。程序会首先响应中断，进入中断服务程序，执行完中断服务程序而且紧随RETI（中断返回）指令后，下一条要执行的指令就是使单片机进入空闲模式那条指令后面的一条指令。其二是通过硬件复位也可将空闲工作模式终止。需要注意的是，当有硬件复位来终止空闲工作模式时，CPU通常是从激活空闲模式那条指令的下一条指令开始继续执行程序的，要完成内部复位操作，硬件复位脉冲要保持两个机器周期（24个时钟周期）有效，在这种情况下，内部禁止CPU访问片内RAM，而允许访问其它端口。为了
40、避免可能对端口产生意外写入，激活空闲模式的那条指令后一条指令不应是一条对端口或外部存储器的写入指令。3.2.6 掉电模式模式 程序存储器ALE/PSENP0P1P2P3空闲模式 内部 11数据数据数据数据 空闲模式 外部 11浮空数据的址数据 掉电模式 内部 00数据数据数据数据 掉电模式 外部 00浮空数据数据数据在掉点模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM及特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的内容，在VCC恢复到正常电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振
41、荡器重启动而且稳定工作。表3.4 空闲及掉电模式外部引脚状态3.2.7程序存储器的加密 AT89C51可使用对芯片上的3个加密位LB1、LB2、LB3进行编程（P）或不编程（U）来得到下表所示的功能：当加密位LB1被编程时，在复位期间，EA端的逻辑电平被采样而且锁存，如果单片机上电后一直没有复位，则锁存起的初始值是一个随机数，且这个随机数会一直保存到真正复位为止,为使单片机能正常工作，被锁存的EA电平必须与此引脚当前的逻辑电平一致.此外，加密位只能通过整片擦除的方法清除。 程序加密位保护类型LB1LB2LB31UUU没有程序保护功能2PUU禁止从外部程序存储器中执行MOVC指令读取内部程序存储
42、器的内容3PPU除上表功能外，还禁止程序校验4PPP除以上功能外，同时禁止外部执行表3.5加密位保护功能表Flash闪速存储器的编程 AT89C51单片机内部有4K字节的FlashPEROM，这个Flash存储阵列出厂时已处于擦除状态（即所有存储单元的内容均为FFH），用户随时可对其进行编程。编程接口可接收高电压（+12V）或低电压（Vcc）的允许编程信号。低电压编程模式适合于用户在线编程系统，而高电压编程模式可与通用EPROM编程器兼容。AT89C51单片机中，有些属于低电压编程方式，而有些则是高电压编程方式。用户可从芯片上的型号及读取芯片内的签名字节获得此信息。AT89C51的程序存储器列
43、阵采用字节写入方式编程的，每次写入一个字节，要对整个芯片内的PEROM程序存储器写入一个非空字节，必须使用擦除的方式将整个存储器的内容清楚。表3.6芯片顶面标识与签名字节Vpp=12VVpp=5V芯片顶面标识AT89C51xxxxyywwAT89C51xxxx5yyww签名字节（030H）=1EH（031H）=51H（032H）=FFH（030H）=1EH（031H）=51H（032H）=05H3.2.8编程方法编程前，先设置好的址，数据及控制信号，编程单元的地址加在P1口及P2口的P2.0P2.3(11位地址范围为0000H0FFFH)，数据从P0口输入，引脚P2.6、P2.7及P3.6、P
44、3.7的电平，PSEN为低电平，RST保持高电平，EA/Vpp引脚是编程电源的输入端，按要求加上编程电压，ALE/PROG引脚输入编程脉冲（负脉冲）。编程时，可采用420MHz的时钟振荡器，AT89C51编程方法以下：1.在地址线上加上要编程单元的地址信号。2.在数据线上加上要写入的数据字节。3.激活相应的控制信号。4.在高电压编程方式时，将/EA/Vpp端加上+12V编程电压。5.每对Flash存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个ALE/PROG编程脉冲。6.改变编程单元的地址及写入的数据，重复15步骤，直到全部文件编程结束，每个字节写入周期是自身定时的，通常约为1.5ms。
45、3.2.9数据查询AT89C51单片机用数据查询方式来检测一个写周期是否结束，在一个写周期中，如需读取最后写入的那个字节，则读出的数据的最高位（P0.7）是原来写入字节最高的反码，写周期完成后，有效的数据就会出现在所有输出端上，此时，可进入下一个字节的写周期，写周期开始后，可在任意时刻进行数据查询。Ready/Busy：字节编程的进度可通过RDY/BSY输出信号监测，编程期间，ALE变成高电平“H”后P3.4端电平被拉低，表示正在编程状态。编程完成后。P3.4变为高电平表示准备就绪状态。3.2.10 程序校验及芯片擦除芯片必须是空的才能写入，编程前必须擦除芯片。点击工具栏上的“擦除芯片”按钮擦
46、除芯片内容。系统对芯片的擦除速度是很快的，如果长时间不能擦除，系统显示“擦除时间超出”的提示，一般说明要编程的芯片有问题。擦除结束后，可以使用“空检查”来检测芯片是否为空。光擦除的EPROM芯片，要使用专用的紫外线擦除器来擦除芯片。 校验：将缓冲区的内容写入芯片并自动校验。选择好芯片类型并正确插好芯片后，点击工具栏上的“打开文件”按钮，把要写的文件读入到缓冲区。该文件可以是从网上下载的升级文件，也可以是以前保存的备份文件。然后，点击工具栏上的“编程芯片”按钮，把缓冲区的数据写入芯片，驱动程序显示编程进度条，直至编程结束。编程完毕后，程序将自动校验写入的数据。3.2.11读片内签名字节及编程接口AT89C
