1、前 言隨著時(shí)代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，對(duì)城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需問題矛盾也越來(lái)越突出。節(jié)能節(jié)電的要求越來(lái)越迫切，越來(lái)越高?，F(xiàn)在再采用那些傳統(tǒng)的受控，鐘控城市照明系統(tǒng)的方法已不能滿足要求。如何充分利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)解決上述矛盾,節(jié)約能源，提高路燈能源的利用率已成為當(dāng)前照明技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)新的和緊要的課題。城市道路照明自動(dòng)化控制作為現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，它所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益是十分顯著的。目前一般的傳統(tǒng)路燈一般采用鈉燈、水銀燈、金鹵燈等燈具，這類燈具有發(fā)光效率高、光色好、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，但也存在功率因子低、對(duì)電量要求嚴(yán)格、耗電量大等缺點(diǎn)。我國(guó)大部分城市街道

2、都采用“全夜燈”的方式進(jìn)行照明，這些街道在夜晚人流量和車流量都比較小，即使沒有人或車經(jīng)過，這些路燈也是長(zhǎng)期點(diǎn)亮著的，這時(shí)電能就被白白浪費(fèi)掉了。很多路段真正有效的照明時(shí)間只占到整個(gè)照明時(shí)間的20%30%。因此有些地方采用“半夜燈”前半夜全亮后半夜全滅的方式，此方法雖然節(jié)約了用電量，卻帶來(lái)許多社會(huì)治安和交通安全問題。也有的采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的措施，關(guān)閉部分光源。因?yàn)?，“亮一隔一”或“亮一隔二”不僅減小照度，同時(shí)區(qū)別于不同的燈桿布置方式，照度均勻度將不同程度、甚至是嚴(yán)重的下降，對(duì)交通、行人安全、對(duì)維護(hù)社會(huì)治安產(chǎn)生不利影響?！霸诒ＷC照明效果下點(diǎn)著燈節(jié)電”，這樣的概念才是科學(xué)的，合理的，這是

3、發(fā)達(dá)國(guó)家道路照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想之一。目前道路照明仍以高壓鈉燈或金鹵燈光源為主，LED照明主要采用LED作為發(fā)光光源LED路燈尚處于示范推廣向大規(guī)模應(yīng)用的過渡階段但是隨著產(chǎn)品穩(wěn)定性的提升和產(chǎn)品價(jià)格的下降，LED路燈具有非常強(qiáng)的成長(zhǎng)性相對(duì)于傳統(tǒng)路燈，LED照明道路具有以下優(yōu)勢(shì)：1)擴(kuò)大了照明范圍，2)提高了照明均勻度，3)低能耗(相同照度下能耗僅為高壓鈉燈的40，節(jié)能50以上)，一個(gè)LED路燈，如果要達(dá)到和普通的高壓鈉燈和高壓水銀燈那樣的亮度，大約需要消耗的40W以上功耗，只有傳統(tǒng)路燈的25%40%。因此該設(shè)計(jì)應(yīng)用光控制LED燈的方法來(lái)管理路燈照明，這節(jié)約了很大的資源。4)壽命長(zhǎng)(有效使用壽命長(zhǎng)達(dá)

4、70 000h)，5)智能控制，免維護(hù)，環(huán)保無(wú)污染等智能控制型路燈是運(yùn)用先進(jìn)的通訊手段，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、新型傳感技術(shù)與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)，快速準(zhǔn)確地對(duì)道路照明、城市燈飾工程、廣場(chǎng)照明、橋梁和隧道照明等系統(tǒng)進(jìn)行智能監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程路燈和電源實(shí)施遙控、遙測(cè)、遙監(jiān)、遙視、遙信等功能，便于了解路燈運(yùn)行狀況以及它的維修和保養(yǎng)，能提高路燈運(yùn)行質(zhì)量和效率，為能源節(jié)約和創(chuàng)造節(jié)約型社會(huì)打下基礎(chǔ)。路燈智能控制系統(tǒng)一般由控制中心主站、各點(diǎn)測(cè)控分站、通訊系統(tǒng)三大部分組成。主站主要負(fù)責(zé)管理、控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，其兼容性和容量大小可靈活配置；通訊一般采用有線或無(wú)線與的方式，目前技術(shù)有利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)

5、路燈控制器的TCPIP協(xié)議(實(shí)現(xiàn)自己數(shù)據(jù)的高速傳輸和實(shí)時(shí)控制)等技術(shù)；無(wú)線技術(shù)有GSM短信息網(wǎng)、GPRS數(shù)傳電臺(tái)、CDPD公共無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)，或而各分站點(diǎn)通過安裝單片機(jī)或新技術(shù)裝備(如LONWORKS技術(shù))構(gòu)成其控制器，從而達(dá)到與主站通訊、接受命令、執(zhí)行開關(guān)、控制電壓、控制時(shí)間、反饋數(shù)據(jù)信息等功能。智能控制型路燈實(shí)現(xiàn)過程可以是多種多樣，一般都是：主站電腦控制中心+合適的通訊手段或方式+各分站集中智能控制器+路燈控制系統(tǒng)的模式。隨著科技和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，任一個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)起來(lái)都可以采用多種方式或方法，在此不贅述。采用本系統(tǒng)以后，全區(qū)范圍的景觀燈的開/關(guān)均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。同時(shí)，由于城市照明監(jiān)控系統(tǒng)具有自動(dòng)

6、報(bào)警和巡測(cè)、選測(cè)功能，同時(shí)結(jié)合顯示界面維護(hù)人員可以在故障發(fā)生后的數(shù)秒鐘內(nèi)及時(shí)了解故障的地點(diǎn)和狀態(tài)，為及時(shí)進(jìn)行修復(fù)提供了有力的保障。1 緒論1.1 題目來(lái)源來(lái)源于生產(chǎn)/社會(huì)實(shí)際1.2 研究目的和意義 1目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造

7、就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且程序可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó)50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來(lái)解決的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性的轉(zhuǎn)變。鑒于單片機(jī)的這些廣泛用途及如此簡(jiǎn)便的使用方法，作為本專業(yè)的學(xué)生我們更應(yīng)該好好學(xué)習(xí)單片機(jī)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的就是為

8、了進(jìn)一步熟悉單片機(jī)語(yǔ)言及單片機(jī)工作原理，煅煉單片機(jī)與信號(hào)檢測(cè)的綜合應(yīng)用能力，為以后在工作中解決各種問題打好基礎(chǔ)。2現(xiàn)代城市飛速發(fā)展對(duì)城市道路照明和管理提出了更高的要求，城市路燈照明不僅要確保足夠的照度，保障城市人民正常的生產(chǎn)和生活，而且要亮化、美化城市。同時(shí)，隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施投資的不斷加速，路燈的數(shù)量也在逐年增加，維護(hù)和檢修的工作量也隨之加大。在這一新形勢(shì)下，實(shí)施新的路燈監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、遙控化、精確化的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)提高城市路燈照明的現(xiàn)代化控制和管理水平，顯然十分必要。根據(jù)現(xiàn)存照明事業(yè)管理的現(xiàn)狀，本課題研究的路燈智能控制系統(tǒng)由PC機(jī)、主機(jī)、電力線載波通訊模塊（PLC）、從機(jī)等構(gòu)成。進(jìn)行本課題

9、研究的目的和意義在于以下幾個(gè)方面：（1）對(duì)公共照明管理者和使用者來(lái)說(shuō)，本系統(tǒng)給他們帶來(lái)了極大的方便，他們只需在管理中心的微機(jī)上進(jìn)行簡(jiǎn)單操作就可以對(duì)線路上的任意路燈節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制以及所有路燈的狀態(tài)和相關(guān)信息的控制，使用少量人力進(jìn)行維修。（2）對(duì)于政府管理部門來(lái)說(shuō)，也是一件一勞永逸的事情。只要進(jìn)行一次投入，安裝了必要的路燈設(shè)備和本控制系統(tǒng)，在以后的運(yùn)行當(dāng)中就不需要再投入較大的人力和物力，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)具有自動(dòng)檢測(cè)和報(bào)警功能，并且可以落實(shí)到具體的一個(gè)燈，可以省去了大量的人力。（3）對(duì)于城市的美化和亮化工程來(lái)說(shuō)，提高城市的形象和人民的滿意度將有十分積極的作用。提高市政硬件水平，與現(xiàn)代科技接軌，增強(qiáng)城市照明可

10、靠性和可控性。（4）結(jié)合城市夜景設(shè)置，通過智能控制，創(chuàng)造城市新景觀，根據(jù)不同季節(jié)合理利用電能資源，杜絕電能浪費(fèi)。（5）及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路故障和單個(gè)路燈故障，提高路燈系統(tǒng)工作質(zhì)量。減輕工人線路巡檢工作量，提高工作效率。天氣變化或有特殊事件，路燈可快速投切，方便人民生活，消除不良影響。1.3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)目前，國(guó)內(nèi)城市路燈運(yùn)行的控制方式有專用控制線、帶負(fù)荷控制線、時(shí)控、光控以及模擬日照開關(guān)等。他們共同的缺點(diǎn)是 （1）只有控制功能，并且是對(duì)整條線路進(jìn)行控制，不能對(duì)具體的路燈節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制。（2）半夜使燈具的使用壽命大大縮減，維修費(fèi)用增大。沒有精確檢測(cè)功能，這對(duì)道路照明管理部門來(lái)說(shuō)是無(wú)法做到隨時(shí)掌握全

11、市路燈的運(yùn)行狀況，管理部門只有通過不斷派人派車巡回檢查或群眾報(bào)警才能知道路燈大致故障情況。（4）巡視工作被動(dòng)且工作量大，人力成本高，效率很低，市民的滿意度不高。根據(jù)以上對(duì)目前國(guó)內(nèi)路燈監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際現(xiàn)狀的分析，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)存問題很多。就路燈監(jiān)控系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)而言，雖然已經(jīng)可以通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制整條路燈線路的開和關(guān)，并將有關(guān)的狀態(tài)返回給計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)所謂的監(jiān)控功能。但是，要將路燈監(jiān)控提升到路燈管理的層次，并緊密的與節(jié)約能源及綠色照明結(jié)合起來(lái)，還需要在技術(shù)上有更高的進(jìn)步。不難發(fā)現(xiàn)，上述問題存在一些共同點(diǎn)（即造成上述問題的共同因素），主要是不能夠?qū)蝹€(gè)路燈的功率等重要參數(shù)進(jìn)行有效的控制，單個(gè)路燈之間沒有信

12、息通道，不能及時(shí)反映燈的狀態(tài)，以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。要解決這些問題，不僅需要計(jì)算機(jī)網(wǎng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的應(yīng)用，更需要新的電力電子技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用。路燈照明系統(tǒng)是城市建設(shè)中不可缺少的功用設(shè)施，設(shè)計(jì)自動(dòng)化程度高、運(yùn)行可靠、高效節(jié)電、使用維護(hù)方便的監(jiān)控系統(tǒng)，是路燈控制與管理現(xiàn)代化的必然要求。傳統(tǒng)的路燈開/關(guān)控制完全依賴光電控制或操作人員根據(jù)時(shí)鐘定時(shí)控制，不但亮燈與關(guān)燈的時(shí)刻不準(zhǔn)確，而且很可能會(huì)由于人為或其他因素（如某處控制線斷）造成大面積路燈不亮，造成不良影響，給人民的生活帶來(lái)不便。微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過監(jiān)控中心的實(shí)時(shí)監(jiān)控，檢測(cè)各分控點(diǎn)的工作情況、運(yùn)行狀態(tài)，包括實(shí)時(shí)電壓、電流以及開關(guān)狀態(tài)等。當(dāng)路燈站點(diǎn)

13、出現(xiàn)故障的時(shí)候，報(bào)警信息能夠及時(shí)反饋給監(jiān)控中心進(jìn)行處理，保證路燈處于良性狀態(tài)，方便人民生活，減少交通事故，遏制夜間作案，改善投資環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)騰飛，提高城市道路照明的現(xiàn)代化控制和管理水平，社會(huì)效益也非同一般。隨著城市市政建設(shè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的路燈控制與維護(hù)手段已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)城市現(xiàn)代化發(fā)展的速度。城市市政建設(shè)日新月異，寬闊的街道，各種各樣的路燈給城市帶來(lái)了光明的同時(shí)也增添了城市夜間的魅力。但是由于道路、路燈眾多，傳統(tǒng)的人工管理模式已經(jīng)和快速、現(xiàn)代化的城市建設(shè)不相適應(yīng)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)集控技術(shù)的發(fā)展給城市市政管理帶來(lái)了福音。城市路燈智能控制系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于城市市政建設(shè)中有效、必然的產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)了城市

14、路燈系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)集中控制、檢測(cè)和管理。操作人員只需通過計(jì)算機(jī)即可了解整個(gè)系統(tǒng)路燈的工作狀態(tài)，并可通過計(jì)算機(jī)人工或自動(dòng)控制所有路燈的開關(guān)。即使是在全無(wú)人過問的情況下，系統(tǒng)也將嚴(yán)謹(jǐn)有序的工作。在各種管理自動(dòng)化的大潮下，加上我國(guó)各個(gè)城市的大規(guī)模建設(shè)，路燈只能控制系統(tǒng)必然有著廣闊的市場(chǎng)空間！據(jù)測(cè)算，一個(gè)城市的街道數(shù)量大于100條就很有必要由一套信息管理系統(tǒng)與之相配套來(lái)實(shí)現(xiàn)管理和系統(tǒng)維護(hù)，而中國(guó)一定規(guī)模的市級(jí)城市非常多，因此可以肯定的是國(guó)內(nèi)需求會(huì)很旺盛！2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2. 1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)題目要求和單片機(jī)的工作原理，以AT89C51作為主控制器，進(jìn)行主要的信息處理，包括路燈控制模塊，檢測(cè)模塊，

15、時(shí)鐘模塊。本系統(tǒng)的總體框架圖如圖1所示。單片機(jī)光檢測(cè)路燈控制時(shí)鐘顯示LED驅(qū)動(dòng)圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖2.2 各模塊器件選擇2.2.1 單片機(jī)的選擇【方案一】：采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。數(shù)字電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快。但處理能力有限，題目要求支路控制器需實(shí)現(xiàn)的功能很多，數(shù)字電路不易實(shí)現(xiàn)?！痉桨付浚翰捎肧TC89C51作為主控制單片機(jī)。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。綜合題目要求和性價(jià)比我們選擇方案二為本系統(tǒng)的最終方案，用STC89C51制作的最小系統(tǒng)板，結(jié)構(gòu)緊湊，工作穩(wěn)定，性價(jià)比很

16、高。2.2.2 時(shí)鐘的選擇 【方案一】：采用軟件編程實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘。利用單片機(jī)定時(shí)器中斷，產(chǎn)生1秒信號(hào)，實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘。此方案不需硬件，但占用太多程序存儲(chǔ)器、中斷源等單片機(jī)資源?！痉桨付浚豪肈S1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信僅需用到三個(gè)口線（其引腳圖如圖4所示）RES（復(fù)位）、I/O （數(shù)據(jù)線）、SCLK（串行時(shí)鐘）。SCLK/RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302 工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。DS1302芯片體積小、占用空間小，引腳也很少，操作起來(lái)非常方便，因此我采用此方案。2.2.3 檢測(cè)光源的選擇檢測(cè)光源模塊是

17、用來(lái)判斷光線明暗變化。為了確保路燈在工作過程中光線明暗變化，自動(dòng)開燈和關(guān)燈，系統(tǒng)需要利用感光元件來(lái)檢測(cè)出光線明暗，充分節(jié)能。對(duì)于感光元件的選擇有以下幾種方案?！痉桨敢弧浚翰捎镁€性光敏傳感器。其對(duì)光線的強(qiáng)弱呈線性變化、靈敏度高、高可靠性、高穩(wěn)定性，其價(jià)格相對(duì)較貴。【方案二】：方案二：采用光敏電阻。靈敏度較低，價(jià)格低。在本設(shè)計(jì)中，選用方案二，通過相應(yīng)電路設(shè)計(jì)計(jì)算，能夠完成環(huán)境明暗變化判斷要求。2.2.4 顯示方案的選擇【方案一】：采用LED數(shù)碼管顯示。該方案控制簡(jiǎn)單，且LED數(shù)碼管亮度高，醒目，但是數(shù)碼管只能顯示有限的數(shù)字和符號(hào)，占用資源較多且信息量較少，為了方便觀察，因此我們不采用此方案。【方案

18、二】：采用諾基亞5110 LCD顯示。完成參數(shù)與狀態(tài)顯示要求有較大的顯示容量，因此選用諾基亞5110 LCD顯示模塊，它可顯示漢字及圖形，方便好用。2.3 AT89C51簡(jiǎn)介及其工作原理 2.3.1 AT89C51主要特性l 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容l 4K字節(jié)可編程閃存儲(chǔ)器l 壽命：1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年l 全靜態(tài)工作：0HZ-24HZl 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定l 128*8位內(nèi)部RAMl 32可編程I/O線l 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l 5個(gè)中斷源l 可編程串行通道l 低功耗的閑置和掉電模式l 片內(nèi)振蕩和時(shí)鐘電路2.3.2 AT89C51管腳說(shuō)明 AT89C51管腳如圖2

19、：圖2 AT89C51VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收

20、。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它

21、們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/

22、PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外

23、部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。2.3.3 振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接

24、。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2.3.4 芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(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)

25、位為止。2.3.5 單片機(jī)的CPU MCS-51單片機(jī)的CPU由運(yùn)算器、控制器和若干個(gè)特殊功能寄存器組成，運(yùn)算器可以加、減以及各種邏輯運(yùn)算，還可以進(jìn)行乘除運(yùn)算?？刂破髟趩纹瑱C(jī)內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)運(yùn)算等操作，并對(duì)單片機(jī)外部發(fā)出若干控制信息。CPU中使用的特殊功能寄存器ACC、B、PSW、SP和DPTR。ACC就是累加器，在指令中一般寫為A。在做乘除運(yùn)算時(shí)，B寄存器用來(lái)存放一個(gè)操作數(shù)，也用來(lái)存放運(yùn)算后的一部分結(jié)果；若不作乘除操作時(shí)，則B可用做通用寄存器。程序狀態(tài)字寄存器PSW相當(dāng)于一般微處理器中的狀態(tài)寄存器，其中各位的定義如表1所示。 表1 PSW狀態(tài)寄存器位地址D7D6D5D4

26、D3D2D1D0符號(hào)CYACF0RS1RS0OVP其中各位的意義如下：CY（PSW.7）：高位進(jìn)位標(biāo)志位。常用“C”表示。 AC（PSW.6）：輔助進(jìn)位標(biāo)志。 F0（PSW.5）：用戶標(biāo)志位。 RS1（PSW.4）、RS0（PSW.3）：寄存器組選擇控制位。8051共有4個(gè)8位工作寄存器，分別命名為R0R7。用戶通過改變RS1和 RS0的狀態(tài)可以方便地決定R0R7的實(shí)際物理地址。RS1和 RS0與寄存器區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。表2 RS1、RS2與工作寄存器組的關(guān)系RS1RS0寄存器組RAM中的地址00110101012300H-07H08H-0FH10H-17H18H-1FHOV（PSW.2

27、）：溢出標(biāo)志位。 （PSW.1）：保留位，無(wú)定義。 P（PSW.0）：奇偶校驗(yàn)位，在每一個(gè)指令周期中，若累加器（A）中的“1”的位個(gè)數(shù)是奇數(shù)個(gè)則P1，偶數(shù)個(gè)則P0。3.AT89C51內(nèi)存空間 從物理地址空間看，89C51有4個(gè)存儲(chǔ)器地址空間，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)情況如下：（1）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）4K字節(jié)。 （2）外部程序存儲(chǔ)器（ROM）64K字節(jié)。 （3）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）256字節(jié)。 （4）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）64K字節(jié)。表3 9C51單片機(jī)的特殊功能寄存器一覽表寄存器符號(hào)名稱字節(jié)地址*ACC累加器E0H*BB寄存器F0H*P

28、SW程序狀態(tài)字D0HHSP堆棧指針81HDPTR數(shù)據(jù)指針（DPH、DPL）83H（高）、82H（低）*P0P0口鎖存器80H*P1P1口鎖存器90H*P2P2口鎖存器A0H*P3P3口鎖存器B0H*IP中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器B8H*IE中的允許控制寄存器A8HTMOD定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器C8H*TCON定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器88HTH0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（高字節(jié)）8CHTL0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（低字節(jié)）8AHTH1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（高字節(jié)）8DHTL1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（低字節(jié)）8BH*SCON串行控制寄存器98HSBUF串行數(shù)據(jù)緩沖器99HPCON電源控制寄存器97H89C51單片機(jī)的片內(nèi)

29、RAM雖然字節(jié)數(shù)雖然不很多，但卻起著很重要的作用。256個(gè)字節(jié)被分為兩個(gè)區(qū)域：117FH是真正的RAM區(qū)，可以讀寫各種數(shù)據(jù)；80FFH是專用寄存器（SFR）區(qū)。對(duì)于51系列單片機(jī)安排里21個(gè)特殊功能寄存器。每個(gè)寄存器均為8位（一個(gè)字節(jié)），所以實(shí)際上這128個(gè)字節(jié)并未全部利用。表3所示為89C51單片機(jī)特殊功能寄存器地址及符號(hào)表。表中帶*號(hào)的為可位尋址的特殊功能寄存器。2.3.6 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)單片機(jī)與外部設(shè)備交換信息一般采用兩種方式，即查詢方式和中斷方式。由于中斷方式具有CPU效率高，適合于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，因而更為常用。89C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)從面向用戶的角度來(lái)看，就是若干擱特殊功能寄

30、存器：定時(shí)器控制寄存器TCON、中斷允許寄存器IE、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP、串行口控制器SCON。89C51單片機(jī)是一個(gè)多中斷源系統(tǒng)。有5個(gè)中斷源，即兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)外部中斷、兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行口中斷。（1）方式控制寄存器TMOD的控制字格式如下：表4 TMOD控制字位地址D7D6D5D4D3D2D1D0符號(hào)GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0低4位為T0的控制字，高4位為T1的控制字。GATE為門控位，對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)起輔助控制作用。GATE=1時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)受外部引腳輸入電平的控制，此時(shí)只有P3口的P3.2（或P3.3）引腳即INT0（或INT1）為1

31、才啟動(dòng)計(jì)數(shù)；GATE=0時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的運(yùn)行不受外部輸入引腳的控制。C/T為方式選擇位。C/T=0為定時(shí)器方式，采用單片機(jī)內(nèi)部振蕩脈沖的12分頻信號(hào)人作為時(shí)鐘計(jì)數(shù)脈沖，若采用12MHz的振蕩器，則定時(shí)器的計(jì)數(shù)頻率為1MHz，從定時(shí)器的計(jì)數(shù)值便可得定時(shí)時(shí)間。（2）M1、M0二位的狀態(tài)確定定時(shí)器的工作方式，詳見下表：表5 M1、M0功能說(shuō)明M1M0功能說(shuō)明00方式0，為13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器01方式1，為16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器10方式2，為常數(shù)自動(dòng)重新裝入的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器11方式3，僅適用于T0，分為二個(gè)8位計(jì)數(shù)器（3）TCON定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式控制寄存器表6 TCON控制字位地址8FH8E

32、H8DH8CH8BH8AH89H88H符號(hào)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1（TCON.7）：計(jì)時(shí)器 1溢出標(biāo)志，當(dāng)計(jì)時(shí)溢出時(shí)，由硬件設(shè)定為 1，在執(zhí)行 相對(duì)的中斷服務(wù)程序后則自動(dòng)清 0。 TR1（TCON.6）：計(jì)時(shí)器1啟動(dòng)控制位，可以由軟件來(lái)設(shè)定或清除。TR1時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器工作，TRl=0 時(shí)關(guān)閉。 TF0（TCON.5）：計(jì)時(shí)器 0溢出標(biāo)志，當(dāng)計(jì)時(shí)溢出時(shí)，由硬件設(shè)定為 1，在執(zhí)行相對(duì)的中斷服務(wù)程序后則自動(dòng)清 0。 TR0（TCON.4）：計(jì)時(shí)器 0啟動(dòng)控制位，可以由軟件來(lái)設(shè)定或清除。TR0=1時(shí)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器工作，TR0=時(shí)關(guān)閉。 IE1（TCON.3）：外部中斷 1工作

33、標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來(lái)時(shí)，硬件自動(dòng)設(shè)定此位，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，則清 0。 IT1（TCON.2）：外部中斷 1工作形式選擇，IT1=1時(shí)，由下降緣產(chǎn)生外部中斷， IT1=0時(shí)，則為低電位產(chǎn)生中斷。 IE0（TCON.1）：外部中斷 0 工作標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來(lái)時(shí)，硬件自動(dòng)設(shè)定此位，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，則清 0。 IT0（TCON.0）：外部中斷 0工作形式選擇，IT1=1時(shí)，由下降緣產(chǎn)生外部中斷， IT1=0時(shí)，則為低電位產(chǎn)生中斷。（4） SCON串行口控制寄存器SM0（SCON.7）：串行通訊工作方式設(shè)定位0。 SM1（SCON.6）：串行通訊工作方式設(shè)定位 1。 表7 SC

34、ON 控制字位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H符號(hào)SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM2 （SCON.5）：允許方式 2 或方式 3 多機(jī)通訊控制位。在方式 2 或方式 3 時(shí)，如SM2=1，REN=1，則從機(jī)處于只有接收到 RB8=1(地址幀)才激發(fā)中斷請(qǐng)求標(biāo)志RI=1，向主機(jī)請(qǐng)求中斷處理。被確認(rèn)為尋址的從機(jī)復(fù)位SM2=0，才能接收 RB8=0 的數(shù)據(jù)幀；在方式 1 時(shí)，如 SM2=l，則只有在接收到有效停止位時(shí)才置位中斷請(qǐng)求標(biāo)志位RI=1；在方式0時(shí)，SM2應(yīng)為 0。 REN（SCON.4）：REN，允許/禁止串行接收控制位。由軟件置位REN=1為允許串行接

35、收狀態(tài)，可啟動(dòng)串行接收器RXD，開始接收信息。軟件復(fù)位REN0，則禁止接收。 TB8（SCON.3）：在方式2或方式3，它為要發(fā)送的第 9位數(shù)據(jù)，按需要由軟件置位。（5）IE中斷允許寄存器表8 IE控制字位地址AFADACABAAA9A8符號(hào)EAET2ESET1EX1ET0EX0EA（IE.7）：EA0時(shí)，所有中斷停用（禁止中斷）。EA1時(shí)，各中斷的產(chǎn)生由個(gè)別的允許位決定。 （IE.6）：保留位，無(wú)定義。 ET2（IE.5）：允許計(jì)時(shí)器 2溢出的中斷（8052使用）。 ES（IE.4）：允許串行端口的中斷（ES1允許，ES0禁止）。 ET1（IE.3）：允許計(jì)時(shí)器 1中斷（ET11允許，ET1

36、0 禁止）。 EX1（IE.2）：允許外部中斷 INT1的中斷（EX11允許，EX10 禁止）。 ET0（IE.1）：允許計(jì)時(shí)器 0中斷（ET01允許，ET00 禁止）。 EX0（IE.0）：允許外部中斷 INT0的中斷（EX01允許，EX00 禁止）。（6）IP 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器表9 IP控制字位地址BDBCBBBAB9B8符號(hào)PT2PSPT1PX1PT0PX0（IP.7）：保留位，無(wú)定義。 （IP.6）：保留位，無(wú)定義。 PT2（IP.5）：設(shè)定計(jì)時(shí)器 2的優(yōu)先次序（8052使用）。 PS（IP.4）：設(shè)定串行端口的中斷優(yōu)先次序。 PT1（IP.3）：設(shè)定時(shí)計(jì)時(shí)器 1的優(yōu)先次序。 PX1（

37、IP.2）：設(shè)定外部中斷 INT1的優(yōu)先次序。 PT0（IP.1）：設(shè)定計(jì)時(shí)器 0的優(yōu)先次序。 PX0（IP.0）：設(shè)定外部中斷 INT0的優(yōu)先次序。 上述每位IP.*1時(shí)，則定義為高優(yōu)先級(jí)中斷，IP.*0 時(shí)，則定義為低優(yōu)先級(jí)中斷。如果同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上優(yōu)先級(jí)相同的中斷請(qǐng)求時(shí)，則由內(nèi)部按查詢優(yōu)先順序來(lái)。2.3.7單片機(jī)最小系統(tǒng)一塊單片機(jī)芯片不是一拿來(lái)就可以用的，那么單片能正常工作的基本要求有哪些呢？下面就說(shuō)一下最小系統(tǒng)。（1） 振蕩電路單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須提供脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。如圖3所示，外部時(shí)鐘振蕩電路由晶體振蕩器和電

38、容C1、C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，連接在XTAL1、XTAL2腳兩端。對(duì)外部C1、C2的取值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性。C1、C2通常取值C1=C2=3030PF；8051的晶振最高振蕩頻率為12M，AT89C51的外部晶振最高頻率可到24M。典型的晶振取11.0592MHz(因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場(chǎng)合)/12MHz(產(chǎn)生精確的us級(jí)時(shí)歇，方便定時(shí)操作)。（2）電源電路這當(dāng)然是必不可少的了。單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40引腳，負(fù)極（地）接20引腳。（3） 復(fù)位電路由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由

39、圖并結(jié)合“電容電壓不能突變”的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且，這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來(lái)決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以，適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。一般教科書推薦C取10u，R取10K。當(dāng)然也有其他取法的，原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期 的高電平。至于如何具體定量計(jì)算，可以參考電路分析相關(guān)書籍。（4） EA訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)，當(dāng)EA為低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限制在外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)EA為高電平時(shí)，則對(duì)ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。高電平就

40、是選用內(nèi)部ROM，低電平就是不選用內(nèi)部ROM，8031內(nèi)部根本沒有ROM，需接外接ROM，所以要低電平。至此，一個(gè)單片機(jī)就接好，通上電，單片機(jī)就開始工作了。圖3 單片機(jī)最小系統(tǒng)2.4 DS1302的電路設(shè)計(jì)2.4.1 時(shí)鐘芯片DS1302的簡(jiǎn)介DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31 字節(jié)靜態(tài)RAM， 通過簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒,分,時(shí),日,日期,月,年的信息,每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整。時(shí)鐘操作可通過AM/PM 指示決定采用24 或12 小時(shí)格式，DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行

41、通信，僅需用到三個(gè)口線：1 RES 復(fù)位；2 I/O 數(shù)據(jù)線；3 SCLK串行時(shí)鐘。時(shí)鐘RAM 的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302 工作時(shí)功耗很低，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1m，WDS1302是由DS1202 改進(jìn)而來(lái)，增加了以下的特性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)，Vcc1 為可編程涓流充電電源，附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。它廣泛應(yīng)用于電話，傳真，便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等。產(chǎn)品領(lǐng)域下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合：l 實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算2100 年之前的秒分時(shí)日日期星期月年的能力還有閏年調(diào)整的能力l 31 8 位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAMl 串行 I/O

42、口方式使得管腳數(shù)量最少l 寬范圍工作電壓2.0 5.5Vl 工作電流 2.0V 時(shí),小于300nAl 讀/寫時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)有兩種傳送方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式l 8 腳DIP 封裝或可選的8 腳SOIC 封裝根據(jù)表面裝配l 簡(jiǎn)單 3 線接口l 與 TTL 兼容Vcc=5Vl 可選工業(yè)級(jí)溫度范圍-40 +85l 與 DS1202 兼容l 在 DS1202 基礎(chǔ)上增加的特性n 對(duì)Vcc1 有可選的涓流充電能力n 雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng)n 備份電源管腳可由電池或大容量電容輸入n 附加的7 字節(jié)暫存存儲(chǔ)器2.4.2 DS1302 的基本組成和應(yīng)用1. DS1302 的管腳排列如圖

43、4所示 圖4 DS1302管腳圖管腳描述1) X1 X2 32.768KHz 晶振管腳2) GND 地3) RST 復(fù)位腳4) I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳5) SCLK 串行時(shí)鐘6) Vcc1,Vcc2 電源供電管腳DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc10.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)

44、所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc2.5V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)，后面有詳細(xì)說(shuō)明。SCLK始終是輸入端。 2. DS1302 內(nèi)部寄存器CH: 時(shí)鐘停止位寄存器2 的第7 位12/24 小時(shí)標(biāo)志CH=0 振蕩器工作允許bit7

45、=1,12 小時(shí)模式CH=1 振蕩器停止bit7=0,24 小時(shí)模式WP: 寫保護(hù)位寄存器2 的第5 位:AM/PM 定義WP=0 寄存器數(shù)據(jù)能夠?qū)懭?AP=1 下午模式WP=1 寄存器數(shù)據(jù)不能寫入 AP=0 上午模式TCS: 涓流充電選擇 DS: 二極管選擇位TCS=1010 使能涓流充電 DS=01 選擇一個(gè)二極管TCS=其它 禁止涓流充電 DS=10 選擇兩個(gè)二極管DS=00 或11, 即使TCS=1010, 充電功能也被禁止3. DS1302的控制字節(jié) 表10 DS1302字節(jié)控制位DS1302 的控制字如表1所示?？刂谱止?jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入

46、DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 4. 數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O) 在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。 5. DS1302的寄存器 DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)。 此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)

47、鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。 2.4.3 DS1302的工作原理 DS1302時(shí)鐘芯片內(nèi)主要包括移位寄存器、控制邏輯電路、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路以及用于高速暫存的31字節(jié)RAM。 讀/寫時(shí)間或RAM數(shù)據(jù)過程：首先將CE置高，選通DS1302，將

48、命令、數(shù)據(jù)從低位開始送到6腳I/O，然后給7腳SCLK送脈沖，連續(xù)不斷的操作，將數(shù)據(jù)讀出/寫入，操作結(jié)束時(shí)將CE置低。其工作電路如圖5所示：圖5 DS1302的工作電路2.4.4 DS1302和單片機(jī)的連接圖DS1302與單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送依靠RST，I/O，SCLK三根端線即可完成。設(shè)計(jì)控制端口如下： RST: P1.5 SCLK: P1.1，時(shí)鐘輸入 I/O: P1.4, 數(shù)據(jù)輸入/輸出2.5 光敏電阻光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加

49、電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi)就激發(fā)出電子空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示。光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極

50、常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加

51、上電壓，其中便有電流通過，受到波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。1基本特性及其主要參數(shù)（1）光電流、亮電阻光敏電阻器在一定的外加電壓下，當(dāng)有光照射時(shí)，流過的電流稱為光電流，外加電壓與光電流之比稱為亮電阻，常用“100LX”表示。 （2）暗電流、暗電阻光敏電阻在一定的外加電壓下，當(dāng)沒有光照射的時(shí)候，流過的電流稱為暗電流。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“0LX”表示。 （3）光照特性光照特性指光敏電阻輸出的電信號(hào)隨光照度而變化的特性。從光敏電

52、阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。若進(jìn)一步增大光照強(qiáng)度，則電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩。在大多數(shù)情況下，該特性為非線性。（4）靈敏度靈敏度是指光敏電阻不受光照射時(shí)的電阻值（暗電阻）與受光照射時(shí)的電阻值（亮電阻）的相對(duì)變化值。（5）光譜響應(yīng)光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長(zhǎng)的單色光照射下的靈敏度。若將不同波長(zhǎng)下的靈敏度畫成曲線，就可以得到光譜響應(yīng)的曲線。 （6）伏安特性曲線伏安特性曲線用來(lái)描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對(duì)于光敏器件來(lái)說(shuō)，其光電流隨外加電壓的增大而增大。（7）溫度系數(shù)光敏電阻的光電效應(yīng)受溫度影響較大，部分光敏電阻在低

53、溫下的光電靈敏較高，而在高溫下的靈敏度則較低。 （8）額定功率額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率就降低。2.6 繼電器的工作原理1. 繼電器（relay）的工作原理和特性當(dāng)輸入量(如電壓、電流、溫度等)達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開的電器。可分為電氣量(如電流、電壓、頻率、功率等)繼電器及非電量(如溫度、壓力、速度等)繼電器兩大類。具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控、測(cè)量和通信等裝置中。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)

54、控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。2. 電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼

55、電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。3 .熱敏干簧繼電器的工作原理和特性熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測(cè)和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。4 .固態(tài)繼電器（SSR）的工作原理和特性固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型

56、和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。 5 .繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)（1）額定工作電壓是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。（2）直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬(wàn)能表測(cè)量。（3）吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。（4）釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋