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1、第一章:绪论随着电子技术的迅速开展，特别是随着大规模集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，如果说微型计算机的出现那么是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。其中的AT89c2051单片机，在单块芯片上组合通用的CPL1和FLASH存储器，使AT89C2051成为一强劲的微型计算机。它为许多嵌入式控制应用提供了高度灵活合本钱低的解决方法。本文介绍了一种工业用红外风淋控制系统，工业用智能红外风淋控制系统是在生物电子食品医药医疗等现代生产生活中,要求与自然环境严格隔离情况下,产生的通道控制设备.自动检测,执行,警示,节能等新兴技术
2、设计理念的引入,使得该单片机控制系统更具实用性和竞争力。本系统硬件主要采用AT89c2051单片机，AT89c2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器PEROM和128 bytes的随机存取数据存储器RAM，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位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。基于I2C总线的简单实用性，单片机只用两根线就可以与EPROM进行数据交换，我们采用了I2C总线，使硬件的设计得到了最大的简化，同时系统
3、的功能并没有受到任何的影响。系统的稳定性设计硬件看门狗电路来实现。论文的主要局部介绍了系统工作原理，硬件电路图，以及各局部功能图及相关的参数计算。第二章：硬件系统设计2.1 硬件局部工作原理2.1.1系统工作原理 设计一个典型的MCS-51系列单片机系统芯片采用AT89c2051来控制风淋通道的检测通道门的控制风淋的启动及风淋时间和模式的控制。该系统主要实现风淋系统的智能控制，单片机系统实现功能包括：接收和处理检测电路所给信号，并给出控制信号，设置风淋系统的开启和风淋时间方式设置，以及控制着整个系统的稳定和可靠性。通道门电磁联动锁控，接收到检测电路信号后单片机实现通道门的电磁联动锁控.。门的开
4、关状态采用可见光传感器检测，整个系统的稳定性设计硬件看门狗电路。2.1.2系统工作过程设A门为普通空间进入风淋通道门，经B门出通道进入洁净室。当人走到A门时，翻开A门进入通道，关A门，由A门的可见光传感器检测门是否关好，未关好时间超过给定时间，声音警示，关好A门。假设为强制风淋模式下，那么不需要等待直接启动风机风淋；假设为红外感应风淋模式，那么当人走到红外发射器前挡住红外光线，产生信号启动风淋，按预定设置风淋，风淋结束，开B门，走出B门，B门关上，同样检测B门是否关好，一次风淋过程结束。 从B门进入风淋通道再出A门到普通空间如下列图：2.1.3控制电路工作过程按3键上电后进入设定状态，按1键设
5、定工作模式，包括红外风淋启动和强制风淋两种模式，按2健设定门未关好的声音警示等待时间长短两种情况。按3键设定风淋时间，进入风淋时间设定时，1键加10，2键加1，3键确定。不按键上电后，进入工作状态，1键控制系统运行开关，2键控制通道灯开关。系统复位采用硬件看门狗复位，通道们状态采用光敏二极管，并带声音提示电路，门开关采用继电器家电磁锁联所控制，红外监测采用红外对设式。2.2微处理器2.2.1 at89c2051介绍功能特性：与MCS-51产品指令系统相兼容2K字节可重擦写闪速存储器1000次擦写周期工作电压2.7V到6V全静态操作：0 Hz到24 MHz两级加密程序存贮器1288位片内RAM1
6、5个可编程I/O口2个16位定时/计数器6个中断源可编程UART串行通道可直接驱动LED输出端口内置一个模拟比拟器低功耗空闲模式和掉电模式功能特性描述：AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k字节的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128字节的随机存取数据存储器RAM，器件采用ATMEL公司的高密度非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位CPU和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。AT89C2051提供以下标准功能：2K字节闪速存储器，128字节内部RAM，15个
7、可编程I/O口，2个16位定时/计数器，一个5向量2级中断结构，一个全双工的串行通信端口，内置一个精确的模拟比拟器，片内振荡器和时钟电路。同时，AT89C2051降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件选择的节电运行模式。在空闲模式下，CPU停止工作，但允许RAM, 定时器/计数器，串行通信端口和中断系统继续工作。在掉电模式下保存RAM中的数据，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直至外中断激活或硬件复位。 2.2.1.3 at89c2051的管脚说明 Vcc：电源电压 GND：地P1口： P0是一个8位双向I/O端口。P1.2P1.7提供内部上拉电阻，P1.0和P1.1内部无上拉式电阻，主
8、要是考虑它们分别是内部精确比拟器的同相输入端AIN0和反相输入端(AIN1)，如果需要应在外部接上拉电阻。P1口输出缓冲器可吸收20 mA 电流并直接驱动LED。当P1口引脚写入“1时可作输入端，当引脚P1.2P1.7用作输入并被外部拉低时，它们将因内部的上拉电阻而输出电流. P1口还在Flash闪速编程和程序校验期间接收代码数据。P3口： P3口的P3.0P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的7位双向I/O端口。P3.6没有引出，它作为一个通用I/O口但不可访问，但可作为固定输入片内比拟器的输出信号，P3口缓冲器可吸收20 mA电流。当P3口写入“1时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口
9、。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流. P3口还用于实现AT89C2051特殊的功能，如下表所示：端口引脚 功能特性 P3.0RXD(串行输入口) P3.1TXD(串行输入口) P3.2INT0(外中断0) P3.3INT0(外中断1) P3.4T0(定时/计数器0) P3.5T1(定时/计数器1)P3口还接收一些用于在Flash闪速编程和程序校验的控制信号。RST: 复位输入。RST引脚一旦出现两个机器周期以上高电平，将使所有的I/O口都将复位到“1高电平状态，当振荡器正在工作时，持续两个机器周期以上的高电平便可完成复位，每个机器周期为12个振荡时钟周期。XTAL1：振荡器反
10、相放大器的内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。振荡器特征： XTAL1、XTAL2为片内振荡器的反相放大器的输入和输出端，如下列图所示。可采用石英晶体或陶瓷振荡器组成时钟振荡器，如需从外部输入时钟驱动AT89C2051，时钟信号从XTAL1输入，XTAL2应悬空。由于输入到内部电路是经过一个2分频触发器，所以输入的外部时钟无需特殊要求，但它必须符合电平的最大和最小值及时序标准。图1 振荡器接线图石英晶体时：C1,C2=30pF 10pF陶瓷振荡器：C1,C2=40pF10pF2.2.1.4 指令特性某些指令的约束条件：AT89C2051是经济型价位的微控制器，它含有2
11、K字节的Flash闪速程序存储器，指令系统与MCS-51完全兼容，可使用MCS-51指令系统对其进行编程。但是在使用 些有关指令进行编程时，程序员须注意一些事项。和跳转或分支有关的指令有一定的空间约束，使目的地址能平安落在AT89C2051的2K字节的物理程序存储器空间内，程序员须注意这一点。对于2K字节存储器的AT89C2051来说，LJMP 7E0H是一条有效指令，而LJMP 900H那么为无效指令。分支指令: 对于LCALL, LJMP, ACALL, AJMP, SJMP, JMP A+DPTR 等指令，只要程序员记住这些分支指令的目的地址在程序存储器大小的物理范围内AT89C2051
12、程序地址空间为：0000H7FFH单元，这些无条件分支指令就会正确执行，超出物理空间的限制会出现不可预知的程序出错。CJNE,DJNZ,JB,JNB,JC,JNC,JBC,JZ,JNZ等这些条件转移指令的适用与上述原那么一样，同样，超出物理空间的限制也会引起不可预知的程序出错。至于中断的使用，80C51系列硬件结构中已保存标准中断效劳子程序的地址。 .5 数据存储器 AT89C2051包含128字节数据存储器，这样，AT89C2051的堆栈深度局限于内部RAM的128字节范围内，它既不支持外部数据存储器的访问，也不支持外部程序存储器的执行，因此程序中不应有MOVX指令。一般的80C51汇编器即
13、使在违反上述指令约束而写入指令时仍对指令进行汇编，用户应了解正在使用的AT89C2051微控制器的存储器物理空间和约束范围，适当地调整所使用的指令寻址范围以适应AT89C2051。2.2.1.6 AT89C2051的极限参数 产品序列信息2.2.2 时钟电路时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格的按时序工作。在89C2051芯片内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，其输入端为芯片的引脚XTAL1，输出端为芯片引脚XTAL2。在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，
14、形成反应电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。其电路连接如图一所示。 图一 图二单片机的时钟产生方法有两种：一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式如上图。本设计中采用内部时钟方式：利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件，内部的振荡电路便产生自激振荡，利用示波器可以观察到XTAL2输出的时钟信号。最常用的内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路，即图 所示。振荡晶体可在1.2MHz12MHz之间选择。电容取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路的起振速度有少许影响，C1、C2可在20pF100pF之间取值。本设计采用12MHz石英晶振，C1=C2=30pf+
15、10pf。在设计印刷电路板的时候，晶体或陶瓷谐振器和电容应尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定和可靠的工作。2.2.3 复位电路在设计单片机应用系统时，必须了解单片机的复位状态。因为单片机应用系统工作时，会经常进入复位工作状态。应用系统的复位状态与单片机的复位状态密切相关。单片机的复位都是靠外电路来实现的，在时钟电路工作后，只要在REST引脚上出现10ms以上的高电平时，单片机便实现状态复位。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。复位时单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误而使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。REST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电
