毕业论文-基于单片机的粮仓温度控制系统

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第12页

图4-4 MCS-51系列单片机引脚图

其应用特性：

2I/ O口线不能都用作用户I/O口线。除8051/8751真正可完全为用户使用的1/O 口线只有P1口，以及部分作为第一功能使用时的P3口。

2I/ O口的驱动能力，PO 口可驱动8个TTL门电路，P1,P2,P3 则只能驱动4个TTL门。

2P3 口是双重功能口 ， 其双重功能由管脚图可见。 三总线结构 :

单片机和管脚除了电源复位，时钟接入，用户1/O口外，其余管脚都是为了实现系统扩展而设置的。这些管脚构成了三总线形式，即:

(1) 地址总线 (A B )。 地址总线宽度为16位，因此其外部存储器直接寻址范围为64K字节。16位地址总线由PO口经地址锁存器提供低8位地址 (A O- A 7): P 2口直接提供高8位地址(A8-A15)。

(2) 数据总线 (DB )。 数据总线宽度为8位，由PO口提供。

(3) 控制总线 ( CB )。 由 P3 口的第二功能状态和4根独立控制线 RESET, /E A, ALE, /PSEN组成。

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第13页

AT89C51是 ATMEL公司的8位Flash单片机系列，这个系列单片机的最大特点是在片内含有Flash存储器，因此，在应用中有广泛的前景和用途，特别是在便携式，省电及特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用 。

89 系列单片机若干优点 :

(1) 内部含 Flash 存储器 ， 在系统的开发过程中可以十分容易进行程序修改 ，大大 缩短了系统的开发周期，同时，在系统工作过程中能有效保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不会影响到信息的保存.

(2) 与80C51 插座兼容 ，用相同引脚的89系列单片机可直接取代 80C51 的单片机 。

(3) 静态时钟方式 ，8 9系列单片机采用静态的时钟方式所以可以节省电能 ， 这对于 降低便携式产品的功耗十分有用。

(4)错误编程亦无废品产生 ，一般的OTP产品，一旦编程编误即成废品 ， 而 8 9系列的单片机内部采用了Flash memory，所以错误编程之后仍可重新编程，直到正确为止，故不存在废品。

(5) 可进行反复系统试验，用89系列单片机设计的系统，可以反复进行系统试验，每次试验可以编入不同的程序，这样保证用户的系统设计达到最优，而且，随用户的需要和发展，还可以修改，使系统不断能追随用户的最新要求。

89C51 在 89系列单片机中属标准型单片机，它和MCS-51系列单片机兼容。内部有4K可重复编程的Flash memory，可进行1000次擦写操作，全静态工作为0-33MHZ，有三级程序存储器加密锁定，有内部含128--256字节的RAM, 32条可编程的110端口，有2个16位定时器/

计数器，有通用串行接口，有低电压空闲及电源下降方式。中断有6级。 4.2.2中央处理器AT89C51简介

（1）AT89C51具有以下几个特点：

AT89C51与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容； 片内有4K字节在线可重复编程快擦写程序存储器； 全静态工作，工作范围:OHz~~24MHz； 三级程序存储器加密； 128 X 8 位内部RAM；

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第14页

32 位双向输入输出线； 两个16 位定时器/计数器； 五个中断源 ，两级中断优先级； 一个全双工的异步串行口； 间歇和掉电工作方式。 （2）AT89C51的串行接口

1)数据缓冲寄存器SBUF数据缓冲寄存器SBUF中直接寻址的专用寄存器。在物理上它对应两个寄存器，一个发送寄存器和一个接收寄存器.CPU写SBUF就是修改发送寄存器;读SBUF就是读取接收寄存器。接收器是双缓冲的，以防出现两帧数据重叠。发送时不用双缓冲，因为发送时CPU是主动的，不会产生写重叠的问题。

2)串行口控制寄存器SCON

串行口控制寄存器SCON格式如表4-1: D7 D6 D5 SM2 D4 REN D3 D2 D1 T1 D0 R1 SM0 SM1 TB8 RB8 表4-1 串行口控制寄存器SCON格式

AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4K字节的在线可重复编程快擦写程序存储器，能重复写入/擦除100。次，数据保存时间为十年。它与MCS-51系列单片机在引脚和指令系统上完全兼容，不仅可以完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具备许多MCS-51系列产品没有的功能。

AT89C5 1可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低了系统成本。只要程序长度小于4K，四个1/O口全部提供给用户。可用5V电压编程，而且擦写时间仅需10 ms，仅为8751/87C51的擦除时间的百分之一，与8751/87C51的12V电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不必拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽(2.7V-6V)，全静态工作，工作频率宽，在OHz-24Hz内，比8751/87C51等51系列的6MHz-12MHz更具灵活性，系统能快能慢。AT89C51提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。

（3）时钟设置与CPU时序

东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文） 第15页

1振荡器 ○

51系列单片机片内含有一个高增益的反向放大器，通过XTAL1、XTAL2外接反馈元件的晶体便成为自激振荡器，接法如图4-5，晶体成感性，与C1、C2构成并联震荡电路。振荡器的振荡频率主要取决于晶体；电容的值则是微调作用，通常取30pF左右。

30pF C1 XTAL1 单 片 机 30pF C2 XTAL2

图4-5 外接晶体接法

2.CPU时序 ○

振荡器输出的震荡脉冲经2分频成为内部时钟信号，用作单片机内部各功能不见按时序协调工作的控制信号。其周期也成为时钟周期（或则状态周期）。6个时钟周期构成一个机器周期。指令周期以机器周期为单位。若采用6MHz晶振，则单指令周期和双指令周期执行时间分别为2μs和4μs，ALE引脚输出的脉冲周期为1μs。

（4）复位方式

为确保系统中电路稳定可靠的运行，复位电路是必不可少的一部分。复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路工作需要供电电源为5V士5%，即4.75-5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V以及晶休振荡器稳定工作时，复位信号撤除，微机电路开始工作。微机 电路在运行中受到干扰后，容易出现CPU程序“跑飞”盲目运行甚至出现死机现象。此时复位信号有效，使微机系统重新恢复正常运行。