盆花自動澆水系統的硬件設計硬件部分畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 8） 2 個串行中斷，可編程 UART 串行通道； （9） 2 個外部中斷源，共 8 個中斷源； （10） 2 個讀寫中斷口線，3 級加密位； （11） 低功耗空閑和掉電模式，軟件設置睡眠和喚醒功能； （12） 有 PDIP、PQFP、TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式，以適應不同產品的需求。 管腳說明 AT89C52 的引腳圖如圖 21 所示。各引腳的具體說明如下：圖 21 AT89C52 的引腳圖P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 也即地址/ 數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“1” 時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8 位）和數據總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在 Flash 編程時，P0 口接收指令字節，而在程序校驗時，輸出指令字節，校驗時，要求外接上拉電阻。P1 口：P1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。　　與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時/計數器 2 的外部計數輸入（）和輸入（） ，參見表 1。　　Flash 編程和程序校驗期間，P1 接收低 8 位地址。表 和 的第二功能引腳號 功能特性 T2，時鐘輸出 T2EX（定時/計數器 2）P2 口：P2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數據存儲器（例如執行 MOVX @DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數據。在訪問 8 位地址的外部數據存儲器（如執行 MOVX @RI 指令）時，P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。Flash 編程或校驗時，P2 亦接收高位地址和一些控制信號。P3 口：P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏　 輯門電路。對 P3 口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL） 。P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能　P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST 引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節。一般情況下，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG） 。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執行外部程序時，應設置 ALE 禁止位無效。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH） ，EA 端必須保持低電平（接地） 。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態。如 EA 端為高電平（接 Vcc端） ，CPU 則執行內部程序存儲器中的指令。Flash 存儲器編程時，該引腳加上+12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內部時鐘發生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 振蕩電路和時鐘在 AT89C52 芯片內部，有一個振蕩電路和時鐘發生器，引腳 XTAL1和 XTAL2 之間接入晶體振蕩器和電容后構成內部時鐘方式。也可以使用外部振蕩器，由外部振蕩器產生的信號直接加載到振蕩器的輸入端，作為CPU 的時鐘源，稱為外部時鐘方式。采用外部時鐘方式時，外部振蕩器的輸出信號接至 XTAL1，XTAL2 懸空。兩種方式的電路連接如圖 22 所示。大多數的單片機采用內部時鐘方式，本次設計亦然 [6]。 （a）使用片內振蕩器接法 （b）使用片外振蕩器接法圖 22 AT89C51 振蕩器的連接方式在 AT89C51 單片機內部，引腳 XTAL2 和引腳 XTAL1 連接著一個高增益反相放大器，XTAL1 引腳是反相放大器的輸入端，XTAL2 引腳是反相放大器的輸出端。芯片內部的時鐘發生器是一個二分頻觸發器，振蕩器的輸出 為其輸oscf入，輸出為兩相的時鐘信號（狀態時鐘信號） ，頻率為振蕩器輸出信號頻率的 1/2。狀態時鐘經三分頻后為低字節地址鎖存信號 ALE，頻率為振蕩oscf器輸出信號頻率 的 1/6，經六分頻后為機器周期信號，頻率為oscf/12。 、 一般取 20～30pF 的陶瓷電容器。oscf1C2 AT89C52 的中斷系統為了提高系統的工作效率，AT89C52 單片機設置了中斷系統，采用中斷方式與外設進行數據傳送。所謂“中斷” ，是指單片機在執行某一段程序的過程中，由于某種原因（如異常情況或特殊請求） ，單片機暫時中止正在執行的程序，而去執行相應的處理程序，待處理結束后，再返回到被打斷的程序處，繼續執行原程序的過程。 中斷系統結構和中斷控制AT89C52 共有 6 個中斷向量：兩個外中斷（INT0 和 INT1） ，3 個定時器中斷（定時器 0、2）和串行口中斷。所有這些中斷源如圖 9 所示。　　這些中斷源可通過分別設置專用寄存器 IE 的置位或清 0 來控制每一個中斷的允許或禁止。IE 也有一個總禁止位 EA，它能控制所有中斷的允許或禁止。　　注意表 5 中的 為保留位，在 AT89C51 中 也是保留位。程序員不應將“1”寫入這些位，它們是將來 AT89 系列產品作為擴展用的。　　定時器 2 的中斷是由 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 邏輯或產生的，當轉向中斷服務程序時，這些標志位不能被硬件清除，　　事實上，服務程序需確定是 TF2 或 EXF2 產生中斷，而由軟件清除中斷標志位。定時器 0 和定時器 1 的標志位 TF0 和 TF1 在定時器溢出那個機器周期的 S5P2 狀態置位，而會在下一個機器周期才查詢到該中斷標志。然而，定時器 2 的標志位 TF2 在定時器溢出的那個機器周期的 S2P2 狀態置位，并在同一個機器周期內查詢到該標志。引起 6 個中斷源的符號、名稱及產生的條件如下：：外部中斷 0，由 端口線引入，低電平或下降沿引起；INT0：外部中斷 1，由 端口線引入，低電平或下降沿引起；1T0：定時器/計數器 0 中斷，由 T0 記滿回零引起；T1：定時器/計數器 1 中斷，由 T1 記滿回零引起；TI/RI：串行口 I/O 中斷，串行端口完成一幀字符發送/ 接收后引起中斷；T2：定時器/計數器 2 中斷，由 T2 記滿回零引起。在本次設計中采用了定時器/計數器 0 中斷，它的中斷控制寄存器包括定時器/計數器 0、1 控制寄存器 TCON 和中斷允許控制寄存器 IE。① 定時器控制寄存器 TCONTCON 是定時器/計數器和外部中斷兩者合用的一個可位尋址的特殊功能寄存器，它的格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0各控制位定義如下：TF1：定時器/計數器 1 溢出中斷請求標志位。當定時器/ 計數器 1 計數產生溢出時，由內部硬件置位 TF1，向 CPU 響應中斷并轉向該中斷服務程序執行時，由硬件內部自動 TF1 清 0。TR1：定時器/計數器 1 啟動/停止位。由軟件置位/ 復位控制定時器/計數器 1 的啟動或停止計數。TF0：定時器/計數器 0 溢出中斷請求標志位。當定時器/ 計數器 0 計數產生溢出時，由內部硬件置位 TF0，向 CPU 響應中斷并轉向該中斷服務程序執行時，由硬件內部自動 TF1 清 0。TR0：定時器/計數器 0 啟動/停止位。由軟件置位/ 復位控制定時器/計數器 0 的啟動或停止計數。IE1：外部中斷請求標志位。當 CPU 檢測到 INT0 低電平或下降沿且IT1=1 時，由內部硬件置位 IE1 標志位（IE1=1 ）向 CPU 請求中斷，當 CPU響應中斷并轉向該中斷服務程序執行時，由硬件內部將 IE1 清 0。IE0：外部中斷請求標志位。當 CPU 檢測到 INT0 低電平或下降沿且IT0=1 時，由內部硬件置位 IE0 標志位（IE0=1 ）向 CPU 請求中斷，當 CPU響應中斷并轉向該中斷服務程序執行時，由硬件內部將 IE0 清 0。IT1：用軟件置位 /復位 IT1 來選擇外部中斷 INT1 是下降沿觸發還是電平觸發中斷請求。當 IT1 置 1 時，則外部中斷 INT1 為下降沿觸發中斷請求，即 INT1 端口由前一個機器周期的高電平跳變為下一個機器周期的低電平，則觸發中斷請求；當 IT1 復位清 0，則 INT1 的低電平觸發中斷請求。IT0：由軟件置位 /復位 IT0 來選擇外部中斷 INT0 是下降沿觸發還是低電平觸發中斷請求，其控制原理同 IT1。② 中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器 IE 的格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0各控制位定義如下：EA：中斷總控制為。EA=1 ，CPU 開中斷，它是 CPU 是否響應中斷的前提，在此前提下，如果某中斷源的中斷允許位置 1，才能響應該中斷源的中斷請求。如果 EA=0，無論哪個中斷源有請求，CPU 都不予回應。ET2：定時器/計數器 T2 中斷控制位，ET2=1 ，允許 T2 計數溢出中斷；ET2=0，禁止 T2 中斷。ES：串行口中斷控制位，ES=1，允許串行口發送/接收中斷；ES=0 禁止串行口中斷。ET1：定時器/計數器 T1 中斷控制位，ET1=1 ，允許 T1 計數溢出中斷；ET1=0，禁止 T1 中斷。EX1：外部中斷 1 控制位，EX1=1 ，允許中斷；EX1=0，禁止外部中斷1 中斷。ET0：定時器/計數器 T0 中斷控制位，ET0=1 ，允許 T0 計數溢出中斷；ET0=0，禁止 T0 中斷。EX0：外部中斷 0 控制位，EX0=1 ，允許中斷；EX0=0，禁止外部中斷0 中斷[1]。 中斷響應過程CPU 中斷處理從響應中斷、控制程序轉向對應的中斷矢量地址入口處執行中斷服務程序，到執行返回（RETI）指令為止。中斷響應可分為以下幾個步驟：① 保護斷點，即保存下一個將要執行的指令的地址，把這個地址送入堆棧。② 尋找中斷入口，根據 6 個不同的中斷源所產生的中斷，中斷系統必須能夠正確地識別中斷源，查找 6 個不同的入口地址。以上工作是由單片機自動完成的，與編程者無關。在 6 個入口地址處存放有中斷處理程序。③執行中斷處理程序。④中斷返回：執行完中斷指令后，從中斷處返回到主程序，繼續執行[2]。 定時器/計數器AT89C52 單片機內部設有兩個 16 位可編程定時器/計數器，即定時器/計數器 0 和定時器/計數器 1。除此之外還有一個可編程定時器 /計數器 2。 定時器/計數器 0 和 1 簡介定時器/計數器 0 和 1 內部有一個計數寄存器（ 和 ） ，它實際上THxL是一個累加寄存器進行加 1 計數。定時器和計數器共用這個寄存器，但定時器/計數器同一時刻只能工作在其中一種方式下，不可能既工作在定時器方式，同時又工作在計數器方式。這兩個工作方式的根本區別是在于計數脈沖的來源不同。工作在定時器方式時，對振蕩源 12 分頻的脈沖計數，即每過一個機器周期（1 個機器周期在時間上和 12 個振蕩周期的時間相等） ，計數寄存器中的值就加 1。工作在計數器方式時，計數脈沖不是來自內部的機器周期，而是來自外部輸入。對定時器/計數器 0、定時器 /計數器 1，計數脈沖分別來自 T0、T1 引腳。當這些引腳上輸入的信號產生高電平至低電平的負跳變時，計數寄存器的值就加 1。單片機每個機器周期都要對對外部輸入進行采樣，如果在第一個周期采得的外部信號為高電平，在下一個周期采得的信號為低電平，則在再下一個機器周期，即第三個機器周期計數寄存器的值才增加 1。 與定時器/計數器 0 和 1 相關的特殊功能寄存器① 計數寄存器 TH0、TL0 和 THTL1計數寄存器是 16 位的，再啟動定時器時需要對它設定初始值。 是THx