基于单片机的位移传感器性能自动测试系统硬件基于单片机的智能温度测试控制仪的.doc

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1、东南大学毕业设计（论文） 目录引 言- 1 -第1章 概述- 2 -1.1课题研究的背景和意义- 2 -1.2国内外研究动态- 2 -1.2.1 国外研究现状- 2 -1.2.2国内发展现状- 3 -1.3论文研究的主要内容和组织结构- 3 -第2章 测试系统的总体方案设计- 5 -2. 1位移传感器的基本工作原理- 5 -2.2系统总体方案的设计- 6 -2.2.1总体方案设计- 6 -2.2.2 系统工作原理- 7 -2.3主要器件的选取- 7 -2.3.1单片机的选取- 7 -2.3.2模数转换芯片的选取- 8 -2.3.3计数器的选取- 8 -2.3.4 通信接口的选取- 8 -第3章

2、 系统硬件电路设计- 9 -3.1微控制器概述- 9 -3.1.1 AT89S52单片机的特点- 9 -3.1.2 AT89S52单片机的主要特性- 10 -3.1.3时钟电路和复位电路- 10 -3.2 位移测量电路- 11 -3.2.1光栅尺的工作原理- 11 -3.2.2 辨向、细分与四倍频电路- 12 -3.2.3 脉冲采集电路- 15 -3.3 信号调理电路- 15 -3.3.1 二级滤波- 16 -3.3.2 隔离放大- 16 -3.3.3 正确接地- 17 -3.4 A/D转换器及其接口电路- 18 -3.5显示电路- 20 -3.6报警电路- 21 -3.6.1蜂鸣器简介- 2

3、1 -3.6.2 超限报警电路- 22 -3.7串行通信接口电路- 23 -3.7.1 RS232简介- 23 -3.7.2通信接口电路- 23 -第4章 系统软件设计- 25 -4.1主程序流程图设计- 25 -4.2数据采集子程序流程图设计- 26 -4.3显示子程序流程图设计- 29 -4.4 数据处理程序设计- 31 -第5章 仿真与实现- 32 -5.1 仿真的概念- 32 -5.2 仿真软件- 32 -5.3 仿真方案设计与实现- 32 -5.3.1 采集模块- 33 -5.3.2 按键设计- 34 -5.3.3 数据处理- 35 -5.3.4 声光和报警电路- 35 -总结与展望

4、- 36 -致谢- 37 -参考文献- 38 -附录A：硬件原理图- 39 -附录B：主要参考文献及摘要- 40 -基于单片机的位移传感器性能自动测试系统硬件设计摘 要随着微电子和微机械加工技术的发展，研制尺寸小、重量轻、功耗低、响应快且与IC集成的位移传感器成可能并受到重视。在国内，对半导体研究已经深入研究，在此类传感器的研究中，针对传感器的响应及各种性能指标的测试研究具有非常重要的意义。本系统利用计算机自动控制技术，将检测过程完全自动化，实现对位移传感器的自动测试。在认真研究位移传感器工作原理的基础上，本课题是基于单片机对位移传感器的自动测试系统硬件设计。目前对位移传感器的测试常采用光栅尺

5、同步移动测量法，以长光栅尺的位移量为基准，测量出传感器的位移量。同时通过传感器的输出信号经过A/D转换得到相应的电压值。根据测试数据以光尺的位移量为横轴，传感器输出的电压量为纵轴，绘制得出位移电压曲线，通过数据处理得到误差从而判断传感器的性能是否合格。通过本次毕业设计的自动测试系统，实现了单片机对位移和电压的测量，并且有自动判断功能。但由于单片机对数据处理能力有限，需传输数据到PC机才能提高测试精度。本文数据处理取均匀的十个测试点，判断其线性度是否符合标准。关键词：位移传感器；位移测量；自动测试系统Hardware Design of Displacement Sensor Performan

6、ce Automatic Test System Based on MCUAbstractWith the microelectronics and micro-machining technology, the development dimensions, light weight, low power consumption, fast response and the displacement sensor and IC integration and attention as possible.In China, research has in-depth study of the

7、semiconductor, in such a sensor in the sensors response and performance testing of a variety of very important significance.The system uses computer control technology, the detection process is completely automated, the displacement sensor to achieve automated testing.A careful study of the displace

8、ment sensor based on the principle, the subject is the displacement sensor based on single chip automatic test system hardware design.Test the current displacement sensor is often used grating moved at the same measurement, the long grating displacement as the benchmark, to measure the displacement

9、sensors.At the same time through the sensors output signal through the A / D converter corresponding voltage.According to the test data to light foot displacement is the horizontal axis, the sensor output voltage amount of the vertical axis, draw the displacement-voltage curves obtained by data proc

10、essing by the error sensor performance and thus determine eligibility.Graduation by this automated test system, implemented SCM on the displacement and voltage measurements, and has automatic judging function. However, the limited capacity of SCM on the data processing required to transmit data to a

11、 PC, can enhance measurement accuracy. This data processing to take even the 10 test points to determine the linearity of the standard. Keywords: Displacement Sensor; Automatic Test System; Displacement measurement- 41 -插图清单图2-1 差动变压器原理图 6图2-2 测试系统图7图2-3 软件结构图 .8图2-4 PC 与下位机的通信 . .8图3-1 时钟复位电路.12图3-

12、2 光栅光栅输出信号波形图.13图3-3 光栅辨向细分电路框图.13图3-4 相位差90度输出信号波形图.14图3-5 光栅输出信号示意图.14图3-6 辩向细分电路原理图.15图3-7 脉冲采集原理.16图3-8 抗干扰原理图.16图3-9 滤波电路.17图3-10 隔离放大调理电图.18图3-11 地线连接.19图3-12 TLC2543引脚图.20图3-13 TLC2543时序图.20图3-14显示电路.22图3-15 报警电路.24图3-16 通信接口电路.25图4-1 主程序流程图.26图4-2 采样流程图.28图4-3 A/D采集流程图.29图4-4 位移的采集流程图.29图4-5

13、 电压显示流程图.30图4-6 位移显示流程图. 31图5-1仿真电路32图5-2 A/D采集仿真电路.34图5-3 按键的设计仿真电路.34图5-4电压显示仿真电路.35图5-5 位移显示仿真电路.35图5-6 数据储存与处理 .36图5-7 报警电路仿真电路.36引 言长期以来，科技人员一直致力于对位移测量方法及提高测量精度等方面的研究工作。随着科学技术的发展，位移测量在现代工业中起着越来越重要的作用，特别是在汽车工业生产环节，对工件位移的精确测量，尤其是实现在线的自动测量尤为重要。目前，对于位移的测量已有多种方法，如水准管式倾角仪、电阻应变式位移传感器、电感式位移传感器、电容式位移传感器

14、、光电编码式位移传感器、磁阻式位移传感器等。目前，利用电容传感器进行角位移的测量技术已经越来越广泛地得到应用。本文介绍的利用差动变压式传感器构成的非接触位移测试系统，配合单片机进行数据处理及控制，使得对位移传感器的测试系统具有结构简单、灵敏度高、功耗小、响应快、智能化、不受电磁干扰、抵抗恶劣环境等一系列特点，在位移传感器性能测试获得广泛地应用。第1章 概 述1.1课题研究的背景和意义位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量，位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其

15、中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高（目前分辨率最高的可达到纳米 级）、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛的应用。位移传感器的发展经历了两个阶段 ,经典位移传感器阶段和半导体位移传感器阶段。把不便于定量检测和处理的位移、速度等物理量转换为易于定量检便于作信息传输与处理的电学量 , 经典的位移传感器 , 如电阻式、电容式位移传感器等 ,都以电磁学原理和物理定律为工作原理。位移检测技术经过多年发展已经相当成熟 ,各种位移传感器也出现在人们的、视野里。随着现代工业自动化的快速发展，对位移传感器的要求的精度要求越来越高，因此对测试技术对

16、传感器发展起到很大的作用。以往的测试依靠人工操作和记录，工作量大、效率低、测量准确度不高，已经不适应大批量产品测试的要求，影响了产品的研究和开发的速度。本课题使用自动测试技术构建测试系统，完成对作动筒位移传感器的自动测试并生成测试报告，取代了过去繁琐的手工劳动。自动化程度高、测试准确度高，极大地提高了产品测试的效率，适应大批量产品快速测试的要求。1.2国内外研究动态1.2.1 国外研究现状微型化：微电子工艺、微机械加工和超精密加工等先进制造技术在各类传感器的开发和生产中的不断普及, 使传感器向以微机械加工技术为基础、仿真程序为工具的微结构技术方向发展。如采用微机械加工技术制作的MEMS产品(微

17、传感器和微系统), 具有划时的微小体积、低成本、高可靠性等独特的优点。智能化：当前, 智能化传感器发展, 开始与人工智能相结合, 创造出各种基于模糊推理、人工神经网络、专家系统等人工智能技术的高度智能传感器, 并且它已经在家用电器方面得到利用，相信未来将会更加成熟。多功能化：多功能体现在传感器能测量不同性质的参数, 实现综合检测。例如: 集成有压力、温度、湿度、流量、加速度、化学等不同功能敏感无件的传感器, 能同时检测外界环境的物理特性或化学特性, 进而实现对环境的多参数综合监测。网络化：网络传感器的开发, 使测控系统主动进行信息处理以及远距离实时在线测量成为可能。集成化。传感器检测技术向多功

18、能和多点检测方向发展。开发与应用新型材料。陶瓷、高分子、生物、智能材料等新型材料的开发与应用, 不仅扩充了传感器的种类, 而且改善了传感器的性能, 拓宽了传感器的应用领域。1.2.2 国内发展现状随着国内工业自动化、信息化和国防现代化的发展, 传感器的年需求量持续增长。传感器的应用也越来越广泛, 已渗透到各个专业领域。当前，我国传感器测试系统发展方向，概述如下：微型化：其一，重视MEMS基本工艺的应用技术研究和专用工艺装备开发, 使这些工艺在产业化生产中应用；其二，先进的纳米级技术的研究，纳米技术的发展, 可能导致传感器研究的许多领域产生突破性进展。智能化数字化：借助于敏感元件中不同的物理结构

19、或化学物质及其各不相同的表征方式, 用单独一个传感器系统来同时实现多种传感器的功能。具体为采用硬件软化、软件集成、虚拟现实、软测量等人工智能的方法和技术, 在传感器技术和计算机技术的基上, 研究开发具有拟人智能特性或功能的智能化传感器。集成化：集成式微型智能传感器是世界范围内全新的研究课题, 具有巨大的潜在价值和广阔的应用市场。多维化、多功能和模糊识：未来的传感器将突破零维、瞬间的单一量检测方式，在时间上实现广延，空间上实现扩张(三维), 检测量实现多元, 检测方式实现模糊识别。微功耗及无源化。传感器一般都是非电量向电量的转化, 工作时离不开电源, 开发微功耗的传感器及无源传感器是必然的发展方

20、向。网络化：传感技术与智能技术结合之后, 由孤立的元器件向系统化、网络化发展, 并使传感器随着无所不在的计算机网络的发展而发展。这种技术上的飞跃不仅使传感器的性能大大提高, 而且将带来高额的技术附加值, 能够创造较大的经济效益。高精度。随着自动化生产程度的不断提高, 须研制出具有灵敏度高、精确度高、响应速度快、互换性好的新型传感器以确保生产自动化的可靠性。高可靠性、宽温范围。研制高可靠性、宽温度范围的传感器将是永久性的方向。大部分传感器的工作范围都在- 2070，在军用系统中要求工作温度在- 4085，汽车、锅炉等场合对传感器的温度要求更高, 而航天飞机和空间机器人甚至要求温度在- 80以下，

21、200以上。目前，国内大多数测试系统主要以单片机作为主控制器，软件设计多采用单任务顺序机制，软件开发还是基于处理器直接编写。没有采用高效率实时多任务内核的嵌入式操作系统，不能将系统和应用软件分开处理，而且运行速度较慢，实时性不高，稳定性不高，在使用有一定的局限性。1.3论文研究的主要内容和组织结构本课题是位移传感器自动测试系统硬件设计。按照技术规范要求，需做传感器的电压梯度、线性度、等检查，通过各项检查判断出位移传感器的技术性能。本课题将基于AT89S52单片机在光栅尺同步移动测量法的基础上且，结合虚拟仪器技术的位移传感器测试系统。有以下内容：1)测试系统硬件平台的建立：位移传感器输出信号调理

22、电路设计、光栅尺计数及显示电路设计。2)测试系统软件的开发：根据硬件平台的结构，经过单片机对数据的采集，进步的判断且生成测试报告及打印等应用程序。同时也可实现PC机与下位机的串口通信。3）性能的判断：根据测试数据以光尺的位移量为横轴，传感输出的电压量为纵轴，绘制得出位移电压曲线，得到误差从而判断传感器的性能。本文主要由以下几个部分构成：第1章 主要介绍本文的背景、研究意义和现状；第2章 给出所设计的系统的能要求，给出系统总的设计方案，及主要器件的选取；第3章 介绍 数据采集模块、显示模块、报警电路、通信模块的设计；第4章 主要是对主要模块软件流程图的设计；第5章 电路仿真与实现。 第2章 测试

23、系统的总体方案设计2. 1位移传感器的基本工作原理 设位移传感器为差动变压器式，其壳体内部有差动变压器的线圈，活塞作为其中的铁芯部分，其结构原理如图 2-1 所示。差动变压器有一个原边线圈和两个副边线圈，铁芯在测量杆的带动下在线圈中移动。将两个副边线圈接成差动式连接，对原边线圈通以交流电i(t) = isin t，则原边线圈在其空间产生交变磁场，它与两个副边线圈之间构成变压器耦合，两个副边线圈中的感应电动势为e = dM(x)i /dt，M为原、副边线圈之间的互感。铁芯处于中间位置时，原边线圈产生的磁场与两个副边线圈交链的匝数相等，即当铁芯上移时，原边磁场和上副边线圈交链的匝数增多，相应地，原

24、边磁场和下副边线圈交链的匝数减少，即 图2-1 差动变压器原理图 M1(x) = M +M (x) (2.1) M2(x) = M+M (x) (2.2) (2.3) M0为铁芯处于中间位置时，原边线圈和上下两副边线圈的互感量；M互感系数的增量，它随铁芯位置x的增减而变化，M1、M2分别为两个副边线圈的互感系数，km 是比例常数。 (2.4) (2.5) (2.6)上式右边第一项其幅值正比于铁芯的移动速度dx/ dt ，右边第二项其幅值正比于铁芯的位移x。当铁芯移动到某一固定位置停止时，dx /dt = 0，即 (2.7) 其输出信号的幅值能反映出铁芯的位移量x。2.2系统总体方案的设计2.2

25、.1总体方案设计将测量数据采集到单片机中，要对其进行合理的组织，由软件对数据进行处理和分析并计算出试验结果，才能构成一个完整的测试系统。它包括：传感器、信号调理设备、数据采集、单片机、LED显示等。传感器将测量各种不同的物理量并将其转化成电信号；信号调理设备可对采集到的电信号进行加工，使它们适合数据采集的需求；单片机通过采集获取测量数据；软件则控制着整个测量系统，对原始数据做出分析处理，最后计算出试验的结果。位移传感器测试系统如图2-2所示：实物运动位移传感器长光栅迟信号调理与隔离光栅信号处理A/D转换脉冲采集单片机RS-232串口PC机虚拟仪器操作页面LED显示激励源 图2-2 测试系统图对

26、位移传感器的测试采用光栅尺同步移动测量法，实测中选用成都鼎创光电设备有限公司的长光栅尺，总长为 800mm其分辨率为 0.02mm。位移传感器为差动变压器式，其激励电源幅值为 36V、频率为 2.4KHz。位移传感器输出电压信号经过调理成数据采集要求的信号，送入数据A/D转换电路的模拟输入端，光栅尺的输出信号经过整形调理分别输入到单片机计数电路中，单片机通过LED模块显示光栅尺的位移值。测试软件部分分为数据采集、数据分析和处理、显示测量结果、生成测试报告四部分。在数据采集中完成对采集通道的配置，采样参数的设置，并将采集到的数据储存，并对数据预处理并分离粗大误差，从时域、频域两方面来对数据进行分

27、析，在幅频分析中找出高频干扰的频率，通过数字滤波的方法来消除高频干扰，随机误差通过数理统计的方法来减小。按照作位移传感器的测试要求计算其各项参数并显示在LED模块，绘制位移电压图，生成测试报告并打印。数据处理数据采集显示测试结果生成测试报告 图 2-3 软件结构图同时本设计也可与上位机进行通信。89C51PC机Com111MAX232 图 2-4 PC 与下位机的通信2.2.2 系统工作原理 系统以AT89S52为中心，对差动变压器式位移传感器性能的测试系统。为了测量作动筒位移传感器，在系统中安装了一条长光栅尺，测试过程中，位移传感器与长光栅尺同步移动，以长光栅尺的位移量为基准,测出位移传感器

28、的误差。待测试的作动筒位移传感器输出信号，经信号调理电路及隔离放大器后，再经A/ D 转换电路,送入单片机。同时，长光栅尺的位移信号经处理电路后变为脉冲信号，再用计数器对脉冲进行计数后,送入单片机。由于考虑到单片机的对数据的处理能力，本文将定时采样十个均匀的位移点，及它们相应点的电压值，在单片机中将采量值进行比较计算，即可得到位移传感器的各项误差，并显示打印出结果。2.3主要器件的选取2.3.1单片机的选取 本系统的核心是单片机(Single Chip Micyoco )，也称为微控制器（Micro-Controller)或嵌入式控制器(Embedded-controller )。单片机按其用

29、途可分为通用型和专用型两大类。一般所选用的是通用型单片机。根据其基本操作处理的位数可分为：1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机、32位单片机。其中1位、4位单片机只适用于非常简单的控制操作：16位单片机和32位单片机集成度高、性能优越，但是价格较贵。而8位单片机以其小巧灵活、价格低廉的优势，使它的产量占整个单片机市场的6096以上，8位单片机将在最近若干年仍是工业检测、控制应用的主角。本系统选用的单片机为AT98S5221， AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8KBISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只

30、读程序存储器，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指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。2.3.2模数转换芯片的选取ADC的种类繁多，特性各异，从原理上通常可分为以下四种:计数器式A/D转换器，双积分式A/D转换器，逐次逼近式A/D转换器，并行A/D转换器。ADC的主要性能指标有分辨率、转换时间、精度、输入电压范围、输入电阻、供电电源、数字输出特性、工作环境（周围的温度、湿度）和保护环境。计数器式A/D转换器结构很简单，但

31、转换速度也很慢，所以很少采用。双积分式A/D转换器抗干扰能力强，转换精度也很高，但速度不够理想，常用语数字式测试仪表中。计算机中广泛采用逐次逼近式A/D转换器作为接口电路，它的结构不太复杂，转换速度也高。并行A/D转换器的速度最快，但因结构复杂而造价很高，故只用于那些转换速度极高的场合。本系统选用TLC2543 A/D 转换器。TLC2543 是美国TI 公司的产品，该器件是12 位开关电容逐次逼近模数转换器，其与CPU 的接口方式为三线SPI 串行接口方式，仅占用单片机的4根口线，同时该器件还具有11个外部输入通道及3个内部测试通道。采用TLC2543 可使本系统实现最多11个通道的模拟量输

32、入，另一方面又可保证12 位的高分辨率，同时由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机I/O资源，且价格适中。2.3.3计数器的选取 本次设计中需要对光栅输出脉冲需要计数。从而来判断位移量。又由于位移又有正负区别。所以采4 位二进制同步可逆计数器 74LS193。74LS193的特点是有两个时钟脉冲（计数脉冲）输入端CPU和CPD。在RD=0、LD1的条件下，作加计数时，令CPD1，计数脉冲从CPU输入；作减计数时，令CPU1，计数脉冲从CPD输入。此外，74LS193还具有异步清零和异步预置数的功能。当清零信号RD1时，不管时钟脉冲的状态如何,计数器的输出将被直接置零；当RD0,LD0时，不

33、管时钟脉冲的状态如何，将立即把预置数数据输入端A、B、C、D的状态置入计数器的QA、QB、QC、QD端，称为异步预置数。2.3.4 通信接口的选取在单片机应用系统中，数据通信主要采用异步串行通信方式。异步串行通信接口有3类：RS-232C、RS-499、RS-422、RS-423和RS-48510。RS-232是EIA正式公布的串行总线标准，也是目前最常用的串行接口标准。RS-232主要是用来定义计算机系统的一些数据终端设备（DTE）和数据电路终端设备（DCE）之间的接口的电气特性。如CRT、打印机与CPU的通信大都采用RS-232C接口。由于MCS-51系列单片机本身有一个异步串行接口，因此

34、，该系列单片机用RS-232C串行接口总线极为方便。RS-232C串行接口总线的适用条件为：设备之间的通信距离不大于15m，传输速率最大为20Kb/s。 本设计由于各种原因，通信要求不是很高，所以本设计选择RS-232做为通信接口。第3章 系统硬件电路设计系统硬件电路设计包括四大部分：单片机中心控制模块、测量模块、显示模块和通讯模块。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源，在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指 示光栅侧的光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为脉动信号。同时通过传感器把位移非电

35、量转换成电量，通过调理电路把电信号线性化，放大滤波为0-5伏的标准信号，同时传输给A/D转换器；A/D转换器将模拟信号转换成相应的数字信号，再传输给中心控制模块。经过单片机的数据处理，将位移与电压值相应在LED上显示。当然控制模块通过RS232与PC机进行通讯，通过上位机来处理数据于显示。本课题主要针对硬件设计。3.1微控制器概述微控制器，亦称单片机或者单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/O）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。它的结构与指令功能都是按照工业控制的要求设计的，在智能控制系统中，微

36、控制器得到了广泛的应用。 单片机目前已被广泛地应用于家电、医疗、仪器仪表、工业自动化、航空航天等领域。市场上比较流行的单片机种类主要有Intel公司、Atmel公司和Philip公司的8051系列单片机，Motorola公司的M6800系列单片机，Intel公司的MCS96系列单片机以及Microchip公司的PIC系列单片机等。各个系列的单片机各有所长，在处理速度、稳定性、I/O能力、功耗、功能、价格等方面各有优劣。这些种类繁多的单片机家族，给我们单片机的选择也提供了很大的余地。本文选用Atmel公司生产的AT89S52作为CPU。 AT89S52是一种低功耗、低价格，高性能8位微处理器。3

37、.1.1 AT89S52单片机的特点 AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8KBISP（In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，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指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89S52单片机具有如下特点：40个引脚，8KB Flash片内程序存储器，256位的随机存取数据存储器，32个外部双向输入/输出口，5个

38、中断优先级，2层中断嵌套中断，3个可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗电路，片内时钟振荡器。 此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP, TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。3.1.2 AT89S52单片机的主要特性AT89S52的主要功能特性如下：l 兼容MCS-51指令系统l 8k可反复擦写(1000次)ISP Flash ROMl 32个双向I

39、/O口l 4.55.5V工作电压l 3个16位可编程定时/计数器l 时钟频率0-33MHzl 全双工DART串行中断口线l 256X8位内PIS RAMl 2个外部中断源l 低功耗空闲和省电模式l 中断唤醒省电模式l 3级加密位l 看门狗(WDT)电路l 软件设置空闲和省电功能l 灵活的ISP字节和分页编程 l 双数据寄存器指针AT89S系列单片机相对于AT89C系列单片机新增加以下功能：ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离，这是一个强大易用的功能。最高工作频率为33MHz，而89C系列单片机的极限工作频率是24M，就是说89S系列单片机具

40、有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。具有全双工DART串行通道。内部集成看门狗计时器，不再需要像89C系列单片机那样外接看门狗计时器单元电路。双数据指示器。电源关闭标识。全新的加密算法，这使得对于89S系列单片机的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。3.1.3时钟电路和复位电路时钟电路和复位电路不是单片机的内部电路，但它们却是单片机运行所必须的最基本的外加电路。虽然某些新型的单片机（例如51LPC系列）已将复位电路集成在单片机内，但对大多数单片机系列的

41、应用来说，时钟电路和复位电路的设计仍然是必不可少的，而且往往是应用系统设计的第一步。1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进行工作。振荡电路产生的振荡脉冲并不直接使用，而是经分频后再为系统使用，作为时钟信号，在二分频的基础再三分频产生ALE信号，也就是说二分频的基础上六分频得到机器周期信号。在AT89C52芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，在芯片内部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，构成一个稳定的自激振荡器

42、。在此温湿度测试系统中提供时钟信号的电路就是采用了晶体振荡器与微调电容构成的自激振荡器电路，晶体振荡器使用11.0529MHz的晶振，微调电容为33pF。2复位电路复位是计算机的一个重要工作状态，一个单片机系统能否正常运行，首先要检查是否能够复位成功。系统接电时要复位，断电时要复位，发生故障后也要复位。复位有两种方式，一种是上电复位，一种是按键复位，本系统采用按键复位方式。要实现复位操作，必须使RST引脚至少保持2个机械周期的高电平。例如：时钟频率若为61HZ，每机械周期为2us，则需要持续4us以上时间的高电平。图中RC构成微分电路，在接电瞬间，产生一个微分脉冲，其宽度若大于2个机械周期，MCS-51将复位。为保证微分脉冲宽度足够大，RC时间常数应大于2个机械周期。一般取22uF电容、1千欧姆的电阻。C333pFC110uFX1C233pFR28.2kVCCR1200S1SW-PBP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR