基于单片机的电动自行车智能里程表的设计.doc

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1、绪论 由于机械仪表具有不能修复、体积大、重量大、性能不可靠等一系列的缺陷。因此需要一种具有体积小、重量轻、性能可靠的仪表来取代机械仪表。本设计就是为了解决这一问题而进行的。本次所设计的智能电动自行车里程表，不仅解决了上述问题，而且具有一定的智能化。目前智能化已被广泛应用于工业、农业、军事、医疗保健等行业。现在世界上许多国家在智能研究与应用上大力投资，以取得高端科技的领先地位。本设计属于采集方面的问题，数据采集和控制系统是对生产过程或科学实验中各种物理进行实时采集、测试和反馈控制的闭环系统。它在工业控制、军事、电子设备、医学监护等许多领域发挥着重要的作用。数据采集和控制系统各种各样，但其基本工作

2、过程相似：汇集被测控对象各种被测模拟量，把它们转成数字信号，经过加工处理后显示出来，实现所需的控制。因模块化设计可以单独实现各个模块，在设计时能同时进行。因此本设计中采用了模块化的设计，各模块设计好以后，只要进行良好地电气连结，就能可靠地实现整体系统的功能。该系统有测量模块、显示模块、供电模块、报警模块和单片机小系统构成。功能选择后启动测量，单片机实时采集、处理后显示。本设计的智能电动自行车里程表主要考虑现在人们的日常生活电动自行车逐渐受到人们的欢迎，所以说这个产品具有开发价值。现代科技的发展与人们的日常生活消费观念的提高和改变，我相信这种产品一旦进入市场定会受的人们的青睐。所以这种产品具有开

3、发和改进的潜力。随着我们人们的要求越来越高，我们设计的这种表必须具有智能方面开发的潜力。为了适应社会要求，作为即将毕业的电子类大学生，必须注重系统设计能力的培养。而毕业设计便是具体的体现。它的主要目的就是使我们掌握电子系统设计的方法以及一定的实践技能。电子电路是理论性和实践性很强的一门学问，只有边理论边实践，才能加深理解、收到成效。“醉过方知酒浓，爱过方知情深”，只要我们肯实践，就能开拓思路，提高处理实际问题的能力，并从中获得无穷的乐趣。第一章 总体方案的设计1.1 总体思路设计一个智能电动自行车里程表。该系统有测量模块、显示模块、供电模块、报警模块和单片机小系统构成。功能选择后启动测量，单片

4、机实时采集、处理后显示。本方案的确定以性能可靠，价格便宜，使用及安装方便为主要依据。设计中利用磁效应原理测量电动自行车行驶的里程和速度，沿着车圈的圆周均匀布置了8个磁片，在电动自行车的前叉上固定了霍尔集成开关元件，当磁片随车轮的转动通过霍尔元件时，由霍尔元件检出并发出脉冲给单片机，单片机AT90C2051根据记录的脉冲数和车型号计算里程、脉冲时间间隔计算出速度、加速度，当行驶速度大于最小值（0.1Km/h）时记录本次行驶时间，然后再LED显示器输出。显示的内容与方式由键盘进行选择。当速度超过10m/s时自动报警。本设计可由电池供电并配有发电机系统与电池充电系统。本里程表还有自动启动关机功能，以

5、进一步降低功耗。 图1-1系统组成框图 1.2总体方案根据功能要求，首先要进行的是总体方案的设计与论证，构思一个符合实际要求的系统，系统组成框图如图1-1。第二章 模块电路的设计2.1系统硬件电路模块2. 测量方案方案一、使用光敏电阻对里程进行测量。将光敏电阻安装在电动自行车前叉的一侧，在同等高度的另一侧安上一个高亮度的发光二极管。在同等高度的辐条上贴上一圈黑色材料，并在黑色材料上打上等间距的小孔，这样当小孔经过光敏电阻时，光敏电阻根据光电流的变化发出脉冲，从而测量里程。 方案二、利用编码器对车轮的圈数进行测量。将旋转编码器安装在车轴上，这样每当车轮转过一定的距离编码器就会发出一个脉冲。利用脉

6、冲数对里程进行测量。 方案三、利用霍尔元件对里程进行测量。将霍尔元件安装在车前叉的一侧，在车圈侧面等间隔贴多个磁片。当磁片经过霍尔元件时，霍尔元件输出端的电压发生变化产生脉冲，单片机根据脉冲数来计算里程。光敏电阻对光特别敏感，当白天行驶时，外界光源将导致光敏电阻发出错误信号；光敏电阻对环境的要求相当高，如果光敏电阻或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖，光敏电阻就不能再进行测量；在雾天和雨天光敏电阻的测量的效果也不好。而编码器必须安装在车轴上，这样安装就会给用户带来很多不便。霍尔元件不受天气的影响，即便被泥沙或灰尘覆盖对测量也不会有任何影响。由霍尔元件加整形电路构成的霍尔开关系统，具有输出响应快，数字

7、脉冲性能好，安装方便，性能可靠，不受光线、泥水等因素影响，价格便宜的优点。所以本设计采用方案三2功能选择方案功能选择开关是一种小型微动开关，其依靠手动轻微的压力使开关的触头接通或断开。它体积小、重量轻、可直接插装在电路板上、安装方便等优点，常用于电视机、录象机、VCD等电子电路小信号的接通与断开。2.采集方案方案一、FPGA方案脱离单片机，完全采用硬件控制，因此响应速度高，又因采用FPGAIC，不仅可满足用户对系统的单片机集成要求，而且由于FPGA的可重加载性，因而易于扩展。但相对于单片机的方案来讲，FPGA方案目前成本高，而且就现有技术，FPGAIC还不能做到数字电路和模拟电路的同片集成。方

8、案二、用单片机对周期信号进行快速采样，可获得很多个离散值，在利用单片机的运算功能，进行运算。此方案精度高，并可计算响应信息。单片机系统是整个控制系统的核心，它完成整个系统的信息处理及协调控制功能。由于系统对控制速度、功能都无特别之处，因此可以选用目前广泛使用的MCS-51系列单片机8031。8031可以提供系统控制所需的中断、定时及存放中间结果的RAM电路，但片内没有程序存储器，因此单片机系统中除了应包括复位电路和晶振电路以外，还应扩充程序存储器。2.报警方案为了保证骑车人因车速过快而造成的安全问题，本系统设置了报警系统。报警可以选用光报警，但是光报警的可见度有限，因此本设计设置了声报警系统。

9、当速度达到规定的限度时，三极管Q1就会驱动扬声器发出报警2 系统硬件电路模块 系统硬件电路如图2-1 图2-1系统硬件电路图速度和里程由开关型霍尔传感器测量，已知电动自行车轮子的周长（本系统采用的是，设为L）轮子每转动一圈，传感器采样一个下降沿信号并送到单片机的外中断0产生一次中断，圈数加1，两个相邻下降沿信号的时间由单片机定时器1计时（设为T）那么计算当前速度（设为V）和行驶里程（设为S）的公式为：V=1.8 m/T, S=X行驶的圈数。S1是单片机的复位方式，系统采用按键电平复位方式；S2是电源开关，并由D1指示；S3为速度和里程切换开关；S4为限速切换开关，可以根据自身需要选择不同的最大

10、超速速度；S5为里程单位切换开关。P1.4输出低电平时，控制D2亮，表示此时显示的里程值为 km/h,否则为m/s;P1.5输出低电平时，控制灯D3亮，提示速度太慢；P1.6输出低电平时，控制D4亮，表示此时的显示值是里程（否则为速度）；P1.7控制超速报警电路，其为高电平表示行驶速度正常，为低电平时，三极管9012导通，驱动蜂明器报警。2.2 外围硬件电路模块2.2.1电源电路模块及镍氢电池考虑到里程表要用在电动自行车上，本设计自带发电机和充电电路。将发电机安装自行车前叉上，通过车轮与发电机轴的摩擦使发电机轴转动，从而使发电机发电。发电机发出的交流电经过一个整流桥变为直流，这样便可为电池充电

11、。当然，实验设计过程中为了简便，可以不用电极，直接用4个1.5V的电池组经7805稳压后得到+5V电压给单片机系统和霍尔传感器供电。由于电池携带不便，而且供电时间较短，所以本设计选用发电机加充电电池为系统供电。电源电路如图2-2 图2-2 电源电路图 发电机MOTOR由于车轮的摩擦发出+15V的交流电，经桥式整流电路整流，3300F电容滤波后，经2.2K的电阻限流，二极管IN4148的整流，然后给镍氢电池充电。开关S闭合后，7.2V的电压经0.1uF的电容滤波送给三端稳压器，之后三端稳压器输出5V的电压给单片机系统和霍尔传感器供电。由于充电电流可达400500 mA，且充电时间较长，所以三极管

12、选用功率高的C805。1K的电阻和5K 5W的电阻用来调节三极管基极的电流，以便调整三极管对镍氢电池的充电速度，而且避免由于电流过大而损坏元件。镍氢电池的特点 镍氢电池是在研究氢能源的基础上发展起来的一种新型能源。它的负极采用了新型材料，和镍镉电池相比具有以下优点： 比能量高同一型号镍氢电池的容量比镍钢电池的容量高152倍，如AA型镍钢电池的容量一般为ap800毫安时，而镍氢电池可达到10001500毫安时。 无记忆效应所谓记忆效应是指镍钢电池部分放电时，好象“记着”以前没有放完的电；当电池达到该放电点时，电压永久性下降；而电池内残存的容量随充电次数的增加使实际可利用的电量逐渐减少，从而使电器

13、无法正常工作。镍氢电池没有记忆效应，每次使用后，不论有天残余电量不用放电均可直接充电。 无污染由于镍氢电池不含镉、铅、汞等金属，因此不产生钢污染，对人体、环境均无害，被誉为“绿色电池”。 快速充放电因内部独特的优点，镍氢电池本身具有优良的大电流冲放电性能，循环寿命可达到510次以上。 工作电压该电池的工作电压在1213V之间，与镍福电池相同，不需要改变原来的电器设计，就可替代镍镉电池。 因此，镍氢电池不仅可广泛应用于电子设备、仪器仪表、电动工具、助动车及通讯设备，而且对于电动模型飞机而言，更可谓性能优越。目前的镍氢电池主要有A、AA、AAA、SC等型号。 2.2.2静态显示模块显示方案方案一.

14、液晶显示具有高速显示、高可靠性、易于扩展和升级等优点，但普通液晶显示屏存在亮度低，对复杂环境的适应能力差等缺点，在低亮度的环境下还需要加入其它辅助的照明设备，驱动电路设计相对复杂。方案二.采用LED数码管显示器。LED数码管亮度高、醒目，电路复杂，但市场价格较低。因此本设计使用通用的LED数码管显示器。4位串行静态显示电路。当单片机的UKRT口不能进行串口通信时，可设置其工作于同步移位寄存器方式0，以输出显示信息，实现 n位LED数码管的静态显示，这样做只占用了很少的I/O口线。系统中，4个共阳极的LED数码管和4片74LS164构成4位数字显示电路，7I4LS164将串行输入的显示信息转换成

15、并行输出，驱动数码管显示。74LS164在低电平输出时允许通过的电流为8 mA，故不必添加驱动电路即可获得理想亮度。与动态扫描方式相比较，该方式无须CPU作不停的扫描，频繁地为显示服务，节省了CPU时间，软件设计比较简单。显示电路如图附录。在单片机应用系统中，LED数码管显示器的显示方法有两种：静态显示法和动态显示法。所谓静态显示，就是一个LED的“hgfedcba”都单独地和一个具有锁存功能的I/O接口相连，每一个显示器的共阴极连接在一起接地或接+5V。CPU只要将欲显示的字形代码送到I/O接口上，就可以显示出所需的数字或符号。因为每个I/O都是独立地输出笔划字形代码，该电路的每一位可单独显

16、示，在同一个时间里每一位显示字符可以不一样，而且此后即使CPU不再向它输出字形码，显示的内容也不会消失；直到要显示新的数据时，再发送新的字形码。因此，静态显示的优点是程序简单，显示亮度大，单片机CPU的开销小，节约CPU的工作时间；但其占用的I/O口线多，每一个LED都要占用一个I/O口，如上图所示有4个LED就必须占用4个I/O口，硬件成本高，常用于显示器数目较少的系统。在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，一般采用动态显示方式。动态扫描显示是单片机应用系统中最常用的显示方式之一。把所有LED显示器的8个笔画段ah的各段同名端互相连接起来，并把它接到输出口上，这样I/O上输出的字形码会

17、同时到达每个LED “hgdedcba”，因此在每个瞬间，这4个LED只能显示相同的字符。为了防止各显示器显示同样的数字，各个显示器应该轮流显示，在某一时刻只能是其中的一个数码管点亮。因此每个数码管的COM端还要受到另一个信号的控制，可以接到另外一个I/O输出口上，某一时刻只让其中的一个COM出现低电平或高电平。这样，对一组LED数码管显示器需要两组信号控制：段码控制显示的字形；位码选择第几个显示器工作。在这两组信号的作用下，可以使各个显示器显示各自的字符，当然这些字符不是同时显示的，但由于人眼存在视觉暂留，加上发光二极管的余辉效应，只要扫描的速度足够快，每位显示的间隔时间足够短，就可以给人同

18、时显示的感觉。 如图2-4所示为单片机系统构成的8位LED动态显示电路，该电路以AT89C2051单片机为例。电路使用器件少，仅用到了2片中规模集成电路74LS164和74LS138，占用CPU的IO线少，特别适合于IO线不是很多的单片机如AT89C20511051，97C20511051，PIC16Cxx等系统中使用。 74LS164为串并转换移位寄存器，数据端A，B（第1，2脚）接单片机RXD引脚，时钟端CLK接单片机TXD，并行8位数据输出端分别接8个数码管的A，B，C，D，E，F，G，H；74LS138为3线8线译码器，译码器输入端A，B，C分别接AT89C2051的P10，P11，P

19、12，译码器输出端Y0Y7接8个数码管从低位到高位的共阴极端。 若所用的单片机不是AT89C2051，而选用了其他没有串行口的单片机如AT89C1051，则74LS164的数据输入端A，B可连接到P13，CLK端可连接到P14，这样设计不会影响系统的功能，仅仅在编写程序时略有差别。若系统只需至多4位数码管显示，则74LS138可用74LS139（2线4线译码器）代替。 电路中，要显示的数字所对应的字形码通过串行口送到74LS164，74LS138在同一时刻只有1位输出端为低电平，其他7位输出全为高电平，为低电平的对应的数码管选中，因此作为数码管显示时的位选信号。系统在工作时，通过74LS164

20、每次输出一个字形码，同时控制74LS138的译码器输入端A，B，C的电平状态，即从P10，P11，P12送出相应的电平，译码后使得要显示的对应位数码管共阴极端依次为低电平，即依次选中要显示的位，完成整个显示电路的动态扫描，依此扫描8次，完成8位数据的显示。 图2-4 八位LED动态显示电路2.3 元件的选择2霍尔传感器的选择霍尔传感器： 霍尔效应传感器常称为霍尔传感器，是一种磁场传感器。霍尔传感器有两种类型，一种是非线性的，主要用于控制功能，另一种是线性的，常用于测量某些变化的物理量。利用霍尔传感器外加一些辅助电路，即可构成各类霍尔开关电路。霍尔传感器是利用霍尔效应把磁输入信号转换成电信号的器

21、件。本系统采用JK8002D霍尔接近开关，它是一种非接触型无触点开关，系统通过它探测外部的磁场的强弱变化，进而控制开关输出。磁场由外部的磁钢产生。JK8002D霍尔接近开关的输入/输出特性如图2-3。霍尔开关的输入两是磁感应强度B，当B值达到一定的程度时，霍尔开关内的触发器翻转，其输出电平也随之翻转。当探头与磁钢距离由远而近为8 mm左右时，霍尔元件输出端输出一个无抖动的低电平（约为0.2 V）当两者距离足够远时，霍尔元件输出一个无抖动的高电平（约为3.7 V），所以输出信号可直接接到单片机的外中断0的引脚。图2-3 JK8002D输入/输出特性霍尔元件结构简单，形小体轻，无接触点，频带宽，动

22、态特性好，寿命长，因而得到了广泛的应用。霍尔式传感器可以用于以下几个方面：当控制电流不变时，使传感器处于非均匀磁场中，传感器的输出正比于磁感应强度，因此，对能转换成磁感应强度的量都能进行测量，例如可以进行磁场、位移、角度、转速、加速度等测量。磁场不变时，传感器的输出值正比于控制电流值。因此凡能转换成电流变化的各量，均能进行测量。传感器输出值正比于磁场感应强度和控制电流之积。因此它可以用于乘法、功率等方面得分计算。转速测量：当磁感应强度B与基片的法线之间的夹角为时（p/2）此时UH=KHBICoS。由上式可知，当角改变时，也将引起霍尔电势UH的改变。利用这一原理可以制成方位传感器、转速传感器。霍

23、尔元件在恒定电流作用下，它感受到的磁场强度变化时，输出的霍尔电势UH的值也要发生变化。霍尔式传感器就是根据这个原理工作的。 Kh表示霍尔系数，其大小反映出霍耳效应的强度。 B-磁感应强度。 I-电流强度。2.3.2 三极管的选择大功率三极管的选用：对于大功率三极管，只要不是高频发射电路，我们都不必考虑三极管的特征频率fT。对于三极管的集电极-发射极反向击穿电压BVCEO这个极限参数的考虑与小功率三极管是一样的。对于集电极最大允许电流ICM的选择主要也是根据三极管所带的负载情况而计算的。三极管的集电极最大允许耗散功率PCM是大功率三极管重点考虑的问题，需要注意的是大功率三极管必须有良好的散热器。

24、即使是一只四五十瓦的大功率三极管，在没有散热器时，也只能经受两三瓦的功率耗散。大功率三极管的选择还应留有充分的余量。另外在选择大功率三极管时还要考虑它的安装条件，以决定选择塑封管还是金属封装的管子。 如果你拿到一只三极管又无法查到它的参数，可以根据它的外形来推测一下它的参数。目前小功率三极管最多见的是TO-92封装的塑封管，也有部分是金属壳封装。它们的PCM一般在100500mW之间，最大的不超过1W。它们的ICM一般在50500mA之间，最大的不超过。而其它参数是不好判断的2.3.3电容的选择电容器作为基本元件在电子线路中起着重要作用，在传统的应用中，电容器主要用作旁路耦合、电源滤波、隔直以

25、及小信号中的振荡、延时等。以上电路对电容器参数的主要要求有：电容量；额定电压；正切损耗；漏电流等，对其它参数没有过多的要求。2.3.4 二极管的选择几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。本设计应用了二极管的正向导通特性。也即是整流。利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。2.3.5主芯片的选择 89C2051单片机是Atmel公司生产的C51系列单片几中的一种，是一种低功耗、高性能的8位CMOS微型控制器芯片。它和89C51指令系统兼容，引脚功能和最小系统构成也一样，但与

26、89C51单片机相比，具有以下优点：片内带2KB的Flash ROM;两极程序存储器加密；能吸收20 mA的灌入电流并可直接驱动LED；片内带精密模拟比较器，其中P1.0和P1.1除作通用I/O外，还可以作为模拟比较的正确输入端和负输入端，与片内精密模拟比较器相连，P3.6作模拟比较结果输出，没有外部引脚，通过查询P3.6可获知P1.0和P1.1的比较结果；20引脚封装，体积更小；没有P0和P2口，不允许接片外存储器，因此不允许使用“MOVX”指令可见，2051可以为很多的嵌入式控制应用提供高度灵活且价格适宜的方案。本系统仅用到单片机的10个I/O口，所以选用2051单片机作主系统。一、AT8

27、9C2051单片机简介AT89C2051系列与MCS-51系列单片机相比有两大优势：第一，片内程序存储器采用闪速存储器，使程序的写入更加方便；第二：提供了更小尺寸的芯片（AT89C2051/1051），使整个硬件电路的体积更小。AT89C系列单片几有四种型号：AT89C51、AT89C52、AT89C1051、AT89C2051，其中AT89C2051/1051是ATMEL公司AT89C系列的新成员。它以较小的体积、良好的性能价格比倍受青睐，在家电产品、工业控制、计算机产品、医疗器械、汽车工业等应用方面成为用户降低成本的首选器件。AT89C2051是ATMEL公司生产的2K字节闪速可编程可擦除

28、只读存储器（PEROM）的8位单片机，它具有如下主要特性：与MCS-51兼容；内部带2KB可编程闪速存储器；寿命为1000次擦/写循环；数据保留时间为10年；工作电压范围为2.7V6V；全静态工作频率为0 Hz24 MHz;两极程序存储器锁定；128*8位内部RAM；15条可编程I/O线；2个16位定时/计数器；5个两极中断源；可编程全双工串行UART通道；直接对LED驱动输出；片内精确的模拟比较器；片内振荡器和时钟电路；低功耗的休眠和掉电模式； AT89C2051结构AT89C2051是一个有20个引脚的芯片，引脚配置如图2-5所示 图2-5TA89C2051引脚与8051相比减少了两个对外

29、断口（即P0、P2口），使它最大可能地减少了对外引脚，因而芯片尺寸有所减少。AT89C2051芯片的20个引脚功能为：Vcc 电源电压。GND 接地。RST 复位输入。当RST变为高电平并保持2个机器周期时，所有I/O引脚复位至“1”。XTAL1 反向振荡器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 来自反向振荡放大器的输出。 P1口 8位双向I/O口。引脚P1.2P1.7提供内部上拉，当作为输入并被外部下拉为低电平时，它们将输出电流（Iil）,这是因为内部上拉的缘故。P1.0和P1.1需要外部上拉，可用做片内精确模拟比较器的正向输入（AIN1）。P1口输出缓冲器能接收20 mA电流，并能直接

30、驱动LED显示器；P1口引脚写入“1”后，可用作输入，在闪速编程和编程校验期间，P1口也可接收编码数据。 P3口 引脚P3.0P3.7为7个带内部上拉的双向I/O引脚。P3.6在内部已与比较器输出相连，不能作为通用I/O引脚访问。P3口的输出缓冲器能接收20 mA电流；P3口写入“1”后，内部上拉，可用输入。P3口也可用作特殊功能口，其功能见下2-6表 表2-6 P3口特殊功能P3口引脚特殊功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外部中断0） P3.3 INT1（外部中断1） T0（定时器0外部输入） T1（定时器1外部输入）P3口同时也可以为闪速存储器编程和编程校验接收控

31、制信号。从上述引脚说明可看出，AT89C2051没有提供外部扩展存储器与I/O设备所需的地址、数据、控制信号，因此利用AT89C2051构成的单片机应用系统不能在AT89C2051之扩展存储器或I/O设备，也即AT89C2051本身即构成了最小单片机系统。特殊功能寄存器（SFR）AT89C2051中特殊功能寄存器描述在下表中，它们工用了19个字节，其功能与8051 SFR功能相对应。低功耗工作方式AT89C2051有两种低功耗工作方式：空闲方式与掉电方式。（1）空闲方式（休眠方式）当利用软件使空闲方式IDL（PCON.0）=1时，单片机进入空闲方式。此时，CPU处于休眠状态，而片内所有其他外部

32、设备保持工作状态，片内RAM和所有特殊功能寄存器内容保持不变。在空闲方式下，当晶振fosc=12 MHz、电源电压Vcc= 6V时，电源电流Icc从20mA降至5mA，而Vcc=3V时,Icc由5.5 mA降至1Ma。中断或硬件复位可以终止空闲方式。当空闲方式由硬件复位时，CPU要从休眠处恢复程序的执行，执行2个机器周期后，内部复位算法才起作用。此时，硬件禁止访问内部RAM，但允许访问端口引脚。为了防止休眠被复位终止时对端口引脚意外写入的可能性，在生成空闲方式的指令后不应紧跟对端口引脚的写指令。 （2）掉电方式 掉电方式由掉电方式位PD（PCON.1）=1来设置，此时，振荡器停止工作，设置掉电

33、方式的指令成为最后执行的1条指令，片内RAM和特殊功能寄存器内容保持不变。 在掉电方式下，Vccmin=2 V。当Vcc=6 V时，Iccmax=100 uA；当Vcc=3V时，Iccmax=20 uA。 退出掉电的唯一方法是硬件复位。 硬件复位将重新定义特殊功能寄存器，但不影响片内RAM。复位的保持时间应足够长，以便振荡器能重新开始工作并稳定下来，在Vcc没有恢复到正常工作电压之前，不应进行复位。 编程（写代码数据）AT89C2051编程按下述步骤进行：上电过程：Vcc加电，置RST为L（低电平），XTAL1为L，其他所有引脚悬空，等待10 ms以上；置RST为HH；（1） 上施加相应的逻辑

34、电平，选定某种程模式；（2） 地址信号由内部地址计算器提供（初始值为000H），欲写入该地址中的数据加至引脚P1.7上；（3） 将RST电平升至12 V启动编程；（4） 给P3.2施加一负脉冲，则编程PEROM存储陈列或锁定位的1字节，字节写周期采用自定时，通常为1.2 ms； （5） 若要校验已编程数据，将RST从12 V降至逻辑电平H，并置引脚P3.7为校验模式电平，输出数据即可在P1口读取；（6） 编程下一个地址字节，对XTA1施加一正脉冲，内部地址计数器加1，然后在P1口上加载欲写入的新数据；（7） 重复步骤（5）-（8），改变数据，递增地址计数器直到2 KB存储陈列全部编程或目标文件

35、结束；下电过程：置XTAL1为L，RST为L，其他I/O引脚悬空，Vcc下电。 当前次编程未结束时，不允许开始下一次编程。如何确定一次编程操作是否结束，AT89C2051提供了以下两种方法。 1（数据查询特性） AT89C2051具有通过数据据的补码，一旦完成，所有输出将出现真实数据，这时可开始下一数据编程。利用这一特性，可以在启动某1次编程后不断地查询写入数据，直到查询出的数据为真实数据时，就可判定写周期已结束。 （2）准备好/忙信号 在编程期间，引脚P3.1（RDY/BSY）提供了编程状态。当P3.2（PROG）电平升高后，引脚P3.1电平下降表示BUSY，编程结束后P3.1电平抬高表示R

36、EADY。利用查询该状态信号便可确定编程的结束。 2.校验（读代码数据） 进行编程校验时，可通过下述步骤进行校验：使RST从L变为H，地址计数器复位到 000H；（1）提供适当的控制信号，从P1口读取数据与编程写入数据作比较；（2）给XTAL1施加一正脉冲，地址计数器加1；（3）从P1口读1个代码数据与编程写入数据作比较；（4）重复步骤（3）、（4）直至整个存储陈列校验完毕。 写锁定位完成对闪速存储器加密。 按前述编程模式表操作：先选择写锁定模式，然后将RST升至12 V，P3.2施加编程脉冲，即可将锁定写入。不能直接校验锁定位，锁定位的校验要通过观察其特性是否被允许来完成。 当编程模式选择为

37、芯片擦除模式并被P3.2引脚上施加10 ms的PROG脉冲后，整个EPROM（2 KB）和2个锁定位即可被擦除。擦除后，存储陈列全为 FFH。 特征字节AR89C2051系列芯片的基本特征，由3或4字组成，存储于程序存储区的低端。AT89C2051芯年片的特征字节位于地址 000H、001H、002H中，当选择读特征字节模式（P3.3=P3.4=P3.5=P3.7=“L”）并采用类似校验步骤读取数据时，即可获得AT89C2051芯片的特征字： （000H）=1EH表示该产品由ATMEL生产； （001H）=21H表示是89C1051/89C2051； （002H）=FFH表示12 V编程。 A

38、T89C2051除了可以按前述脱机编程外，还可以实现在线远程编程。 由于AT89C2051编程时需要利用RST、XTAL1、P1口、P3口提供控制信号与加载编程数据，而这一要求常与用户系统对这些引脚的要求或操作冲突，因此，在线编程不能直接在用户工作电路中进行，而需要通过特殊电路处理才能实现。 利用 线就可以实现远程编程。为了实现远程编程，首先需要设计一个编程器。该编程器由CPU控制，不仅能实现对用户系统中AT89C2051（或其它AT89C单片机）进行编程，而且能通过内置的调制解调器（MODEM）实现远程通信。将编程器与用户系统中AT89C2051相连并通过MODEM和 线连接到控端。在远控端

39、，操作人员可以用一台PC机及MODEM将含有新信息的新用户程序通过 线以邮件的形式传输到本地端。在本地端，编程器平时处于休眠状态，由内置MODEM监视 线，等待呼叫。当收到呼叫后，MODEM应答并试着和呼叫者建立连接。如果建立了连接，MODEM就给编程器发1个代码唤醒它，编程器开始工作，接收传输的邮件，并对用户系统AT89C2051进行编程。编程结束后，应用系统即可执行新用户程序。 在远程通信中，可利用商业数据通信软件Procomm Plus 2.01版编写用户文件传输协议（FTP），而通常使用的文件传输协议是一种简单的发送等待（Send-and-wait）Packet-orented协议。在

40、PC机上，可使用Intel MCS-51 软件开发包（Intel MCS-51 Software Development Packetage）产生加载给编程器的文件。89C2051单片机是Atmel公司生产的C51系列单片几中的一种，是一种低功耗、高性能的8位CMOS微型控制器芯片。它和89C51指令系统兼容，引脚功能和最小系统构成也一样，但与89C51单片机相比，具有以下优点：（1） 片内带2KB的Flash ROM;（2） 两极程序存储器加密；（3） 能吸收20 mA的灌入电流并可直接驱动LED；（4） 片内带精密模拟比较器，其中P1.0和P1.1除作通用I/O外，还可以作为模拟比较的正确

41、输入端和负输入端，与片内精密模拟比较器相连，P3.6作模拟比较结果输出，没有外部引脚，通过查询P3.6可获知P1.0和P1.1的比较结果；（5） 20引脚封装，体积更小；（6） 没有P0和P2口，不允许接片外存储器，因此不允许使用“MOVX”指令可见，2051可以为很多的嵌入式控制应用提供高度灵活且价格适宜的方案，特别适合小系统。本系统仅用到单片机的10个I/O口，所以选用2051单片机作主系统。2.3.6 三端稳压器的选择1.三端固定式集成稳压器这类稳压器有输入、输出和公共端3个端子，输出电压固定不变（一般分为若干等级），CW7800系列的输出电压为5，6，9，12，15，18，24V共7个

42、档次，这个系列产品的最大输出电流可达1.5A。同类型的产品还有CW78M00系列，输出电流为0.5A；CW78L00系列，输出电流为0.1A。这类产品具有使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，得到了广泛应用，已基本上取代了由分立元件组成的稳压电路。三端固定式集成稳压器还有输出为负电压的CW7900、CW79M00和CW79L00系列。2.三端可调式集成稳压器它有3个接线端：输入端、输出端和调节端。在调节端外接两个电阻可对输出电压作连续的调节。在要求稳压精度较高，并且输出电压需在一定范围内做任意调节的场合，可选用这种集成稳压器。它也有正、负输出电压以及输出电流大小之分，选用时应注意各系列集成稳压器

43、的电参数特性。3.跟踪式集成稳压器（正负电压集成稳压器）有很多电路需要正负电源（如运算放大电路），正负电源通常可以用1个正压稳压器和1个负压稳压器来组成，而用跟踪式集成稳压器更为理想。跟踪稳压器能保证正负输出电压始终是平衡的，它的中点始终为地电位，并有自动跟踪能力。应用电路如下所述：1固定输出电压源利用三端固定输出电压集成稳压器可以方便地构成固定输出的稳压电源。因为CW7800、CW78M00、CW78L00系列中最后两位数字表示集成稳压器的输出电压值，所以可用这两位数字选择相应型号。例如要求6伏输出电压，就可以选择CW7806、CW78M06或CW78L06，其输出电压偏差在2以内。若考虑输

44、出电流的要求，在1.5A以内，选用CW7800系列，在0.5A以内的，选用CW78M00系列，小于100mA的，选用CW78L00系列。固定输出稳压电源的基本电路如图2-7所示，图中的Ui是整流滤波以后的未经稳压的输入电压、Uo是稳压电源的输出电压，输出电容Ci一般情况下不接，但当集成稳压器远离整流、滤波电路时应接入1个0.33F的电容器，它的作用是改善纹波和抑制输入的瞬时过电压，保证CW7800的输入与输出间的电压差不会超过允许值。输出电容Co一般不采用大容量的电解电容器，只要接入0.1F的电容器便可以改善负载的瞬态响应。但是，为了减小输出纹波电压，有时在输出端并联1只大容量电解电容器，会取

45、得较好的效果。然而，这样将随之产生一种弊病：一旦CW7800的输入端出现短路时，输出端上的大电容器上储存的电荷将通过集成稳压器内部电路调整管的发射极与基极PN结泄放，因大容量电容器释放能量较大，会造成集成稳压器内部调整管的损坏。为了防止这一点，可在CW7800的输入与输出端之间跨接1个二极管（见图2-8），它为Co上电荷的泄放提供了一个分流通路，对集成稳压器起保护作用。CW7800、CW78M00、CW78L00系列是正输出电压稳压器，图2-7 固定正电压输出应用电路图2-8 具有输入短路保护电路2.恒流源电路用三端固定输出集成稳压器可以组成恒流源电路。此时集成稳压器本身工作于悬浮状态。图2-

46、9是一种恒流源电路实例，接在集成稳压器输出端和公共端之间的电阻R=R1R2，决定了恒流源的输出电流IO，从图中可知，流过电阻R的电流IR=Uo1/R。（11）为了取得较高的效率，应选取标称输出电压低的集成稳压器来组成恒流源，在图2-9中采用了CW7805。若电阻R1为1个可变电阻器，就可以组成输出电流可调的恒流源，为防止可变电阻器调到零时造成集成稳压器输出端短路，在电路中串入小电阻R2。R2值的选择应保证在R1调到零时集成稳压器的输出电流小于其所允许的最大输出电流值，即R2Uo1/Iomax。（12）图2-9 输出电流可调的恒流源电路3集成稳压器的选择在选择集成稳压器时应该兼顾性能、使用和价格几个方面，目前市场上的集成稳压器有三端固定输出电压式、三端可调输出电压式、多端可调输出电压式和开关式4种类型。在要求输出电压是固定的标准系列值，且技术性能要求不是很高的情况下，可选择三端固定输出电压式集成稳压器。比如选择CW7800系列可获得正输出电压，选择CW7900系列可获得负输出电压。由于三端固定输出电压式集成稳压器使用简单，不需