毕业设计（论文）-电能信号采集及数据处理系统.doc

_ 电能信号采集及数据处理系统电能信号采集及数据处理系统 摘摘 要要 随着国民经济的快速发展和电力市场的初步形成，电能质量问题已经引起电力部门 的高度重视。为采取合理措施提高电能质量，建立电能治理的监测和分析系统，对其 进行正确检测、评估和分类都是十分必要的。 随着电力系统自动化程度的提高，以及计算机技术在电力系统中日益广泛的应用。 传统的电量计费方式由于其效率低、投入大、可靠性差等弊端，已无法适应新的形势 要求。建立一套稳定可靠、自动化程度高的电能量自动计量系统具有实际应用意义。 本文介绍以 STC89C58RD+单片机为基础的电能信号采集及数据处理系统。主要对系 统的结构、设计方法、硬件配置、程序代码等进行详细阐述。 关键词：关键词： 电能信号 采集系统 数据处理系统 单片机 _ Electric energy signal acquisition and data processing system Abstract With the rapid development of national economy and electric power market is preliminary form, power quality problems have been caused by the electric power departments high value. To take reasonable measures to improve power quality, establishing electric energy management monitoring and analysis system, carries on the correct detection, assessment and classification is very necessary. With the power of automated systems to improve, as well as the increasingly widespread application of computer technology in electric power system，traditional electricity billing, due to its low efficiency, investment, reliability, such as malpractice, has been unable to adapt to the new situation requires. Establishment of a stable and reliable, high degree of automation of electric energy automatic metering system is of practical significance. The passage is described based on the STC89C58RD+ microcontroller electric energy data acquisition and data processing systems. It tells the main method for system architecture, design, hardware configuration, programs, code, and other details. Keywords：Power signal Acquisition system Data processing system STC89S58 SCM _ 目目 录录 1 1 前言前言.1 1 1.1 电能采集及数据处理系统发展现状及发展趋势.1 1.1.1 我国的电能采集发展现状 .1 1.1.2 电能采集发展趋势 .2 1.2 设计任务.4 1.3 基本思路和方法 .4 2 2 系统整体设计原理及分析系统整体设计原理及分析.6 6 2.1 系统整体设计 .6 2.2 单片机控制模块和显示模块 .6 3 3 系统硬件电路的设计系统硬件电路的设计.6 6 3.1 芯片的选择.7 3.1.1 A/D 转换芯片 ADC0809 .7 3.1.2 D/A 转换芯片 DAC0832 的工作原理.9 3.1.3 集成运放芯片 LM324 的工作原理 .11 3.1.4 四 2 输入或非门芯片 74LS02 的工作原理 .12 3.1.5 STC89C58RD+单片机 .13 3.2 LCD 工作原理.20 3.2.1 字符型点阵式 LCD 简介 .20 3.2.2 字符型 LCD1602 的外观与引脚 .20 3.2.3 字符型 LCD1602 的时序图 .22 3.2.4 LCD 内部寄存器.22 3.2.5 字符型 LCD1602 的应用 .23 3.3 硬件电路.25 3.3.1 晶振电路 .25 3.3.2 复位电路 .26 _ 3.3.3 输入电压处理电路 .26 3.3.4 AD 转换电路.27 3.3.5 DA 转换电路.28 3.3.6 LCD 连接电路.29 3.4 装配和硬件调试.30 4 4 程序设计程序设计.3131 4.1 单片机程序设计实现 .31 4.2 子程序设计 .31 4.3 主程序设计 .32 5 5 系统测试结果及分析系统测试结果及分析 .3333 5.1 系统结果测试.33 5.2 测试结果及分析 .34 5.3 总结与展望 .34 参考文献参考文献.3434 附录：附录：.3535 _ 1 1 1 前言前言 1.11.1 电能采集及数据处理系统发展现状及发展趋势电能采集及数据处理系统发展现状及发展趋势 1.1.11.1.1 我国的电能采集发展现状我国的电能采集发展现状 当前，解决电量只占 10左右而花费人力在 90以上居民照明用户抄表问题，已 成为供电部门提高经济效益、减人增效的迫切需要。针对于此，许多供电部门已实现 了手持抄表微机抄表、电费结算计算机管理、供电部门电费计算机系统与银行联网实 现电费自动划拨等。同时为解决工作量大的问题，有的地方还对居民照明用户采用了 两个月抄收一次的办法。虽然，在现阶段这些措施和方法在一定意义上说确实提高了 工作效率，但是都未从根本上解决矛盾。电能表数据采集系统按其通讯方式的不同可 有多种模式。目前，国内外常用的有：有线、低压载波、租用电话线、无线电这 4 种 模式。 （1）有线模式 一般是在每块电能表上增加一个附件，内有微处理器（CPU），存贮电能表的电脉 冲数并换算为电能度数，通过专用线路（一般采用总线方式）联接到集中抄表仪上。 集中抄表仪每隔数分钟向所接电能表的附件依次发出讯号。若专用通讯线路完好、电 能表附件工作正常，则附件返回应答讯号；若电能表附件 CPU 中电脉冲数已满一度， 则返回电度讯号，集中抄表仪检测和记录下属各用户的用电量。抄表仪上设有按钮和 显示装置，以设定各用户户号、电能表底度数及按需要显示用户号、用电量。集中抄 表仪上有抄表微机接口，与手持抄表微机连接可“读”取用户的用电量。集中按表仪 的容量一般为 128 户或 256 户，可采集几幢住宅楼居民照明用户电能表的数据。 （2）低压载波模式 以低压供电线路作为数据载波通道，不需另设专用通讯线路。在居 K 照明用户电能 计量箱内装有积算器，用以采集、存贮若干块电能表的电脉冲数，并运算为电能度数。 配电变压器处装一个集中器，集中器按规定的时间（一般为一个月或两个月）或需要 时采集该配变台区内各积算器中每个用户电能表指数，集中器上也有抄表微机接口。 _ 2 低压载波模式利用低压供电线路本身作为通讯通道，因此通道安全可靠，而且施工安 装较为方便，对于电缆供电的住宅小区尤为简单，与环境较为协调。 （3）租用电话线模式 国外电话相当普及，因此供电部门可利用公用电话线作为通讯通道采集电能表数 据，用户使用电子式电能表加积算器通过 M（）DEM 与公用电话线连接。供电部门设中 央站，装有计算机和自动拨号设备，通过调制解调器与公用电话线连接后，系统便可 按设定的时间自动采集用户电能表指数。该模式投资较大，鉴于我国电话不够普及， 所以不适合向居民用户推广应用。但可用于对大用户或供电部门变电站内关日表的数 据采集；也可以与其它模式的电能表数据采集系统协同工作，负责向供电部门电费管 理计算机传送数据。 （4）无线电模式 一般是指使用移动的车载电台进行发讯召唤，在识别码范围内电能表数据积算器 （每台积算器管理若干块电能表）的发讯机启动，按预先设定的次序向下属各电能表 的数据发讯，车载电台收讯后，将数据记录在计算机内。该模式在城市里易受外界干 扰及房屋屏蔽等影响，有时还会发生差错或收不到讯号，所以要作为居民照明用户电 能表数据采集系统还需进一步完善。 随着科技的发展，对居民用户实拖自动按表，开发“居民照明用户电能表数据自 动采集系统”已是很现实的事情。应该说自动抄表系统是一个系统工程，它涉及到电 能表计遥测、通讯、计算机等等领域。 “居民照明用户电能表数据自动采集系统”适合 应用于电能表数量很多，分布范围广的地区。系统可靠、价格适中将是其推广的先决 条件。随着嵌入式的不断进步，各地的电能采集都已经应用上嵌入式系统，其方便、 可靠、价格便宜的优点一直深受各电力部门所青睐。 _ 3 1.1.21.1.2 电能采集发展趋势电能采集发展趋势 考虑到电力系统政策的不断推进，采集终端应用领域必将随之拓展。根据采集终 端的应用现状及关口计量、采集和传输技术手段的提高，着眼于智能电网建设和发展 的需要， “模块化、标准化、网络化、智能化”将成为关口采集终端的主要方向发展。 模块化 模块化的设计技术有利于采集终端的升级、移植和扩展。模块化包括硬件模块化 和软件模块化。硬件模块化是根据元器件的制造工艺、结构、质量等将技术相对成熟 和标准的部分进行封装人库，形成可组合、分解、更换的相对独立的单元，模块式结 构能使以后的扩展被简单集成到现有的终端结构中，使配置更加合理。软件模块化是 指终端功能模块化，在硬件模块化的基础上可组合、能分解、易升级。 标准化 标准化主要是建立一套完整的、互操作性好的采集终端技术标准体系，实现数据、 信息的共享和互用。主要是 4 个统一：功能统一、外观级接线统一、通信协议统一、 应用关口类型统一。 明确定义采集终端的基本功能，可扩展功能；外观结构、安装尺寸、显示内容、接线 端子布局，以及按键、通信接口、铭牌、信号输出端子和显示器参数，便于安装、使 用和管理。 上行主站通信规约、下行抄表通讯规约、级联通讯规约，且各规约必须适合扩展，以 满足电力不断发展的需求。针对厂站级、地区级和省网级系统对采集终端的不同需求， 划分不同关口类型标准。 网络化 当前应用中，关口采集终端已经发挥数据通讯中枢的作用。今后的网络化发展方 向主要表现在采集终端可具有作为系统中的一个通信网关的功能，承担电能采集管理 系统网络与整个变电所应用网络之间的通信。采集终端就必须具有丰富的网络接口， 提高 RS485 总线节点的相互独立性、无线通信的穿透力、有线通道的可靠性和抗干扰 性，提高接口的适应性和组网的灵活性，达到减少安装和调试工作量，提高数据采集 _ 4 和传输的能力。 智能化 采集终端的智能化是在原有数据采集，存储和传输功能的基础上，具备更多的主 动性和互操作性。不仅能够记录电能、开关量、谐波和故障数据，而且能够进行谐波 分析、电能质量分析、用电需量分析，提供无功补偿、故障定位所需数据，记录并主 动上报事件；存储 PT，CT 参数，线路运行参数，电力价格、费率信息和用电量趋势信 息等；能够有选择的进行信息转发，实现主站对关口电能表的控制；完善升级功能， 增加数据加密技术、物理防攻击措施、软件防火墙技术；增强显示、操作、报警功能。 随着电力系统自动化程度的不断提高，电能量采集及远方终端不仅是介于计量主 站与电能表之间的数据中转设备，而且正在向数据采集、状态监控、故障录波、微机 保护、集散控制的一体化多功能的智能采集传输设备方向发展。将在智能电网的建设 和发展中起到更重用的作用。 。 1.21.2 设计任务设计任务 完成电能信号采集及数据处理系统的硬件设计与软件设计，解决电能信号采集的 问题。画出硬件框图与电路原理图，并了解其工作原理。画出软件流程图，了解软件 工作流程。 （1）制作出能读取市电频率及当前电压、平均电压的电能信号采集系统； （2）频率、当前电压等数值通过 LCD 显示屏显示 （3）能从 LED 灯中看出当前电压值的压缩效果（即从 0-220V 压缩到 0-5V 后的效 果） 。 _ 5 1.31.3 基本思路和方法基本思路和方法 首先理清设计的要求和最后需要的做出的效果，在清楚要求的前提下开始设计硬 件电路。设计的电路框架搭好，了解各种元器件的性能，选择合理的芯片、电阻、电 容等元器件，设计出合理的 PCB 板，原理本身没有缺陷后，对 PCB 板进行设计，可以 通过优化布局、优化布线方式，降低功耗，减小体积，方便焊接和组装，必须满足毕 业设计的基本要求。 元器件焊接好后，进行调试，待调试通过后，开始编写程序、调试程序。确认程 序没问题以后，就测试设计中涉及到的各个性能指标，如果性能达到指标，就可以了。 设计流程图如图 2-1 所示： 电路设计 原器件选择 布线 电路板调试 性能指标测试 作品完成 程序编写 程序调试 图 2-1 设计流程图 _ 6 2 2 系统整体设计原理及分析系统整体设计原理及分析 2.12.1 系统整体设计系统整体设计 系统整体设计，选择了下面方案： 由电源电路、复位电路、晶振电路、电压处理电路、A/D、D/A 转换电路、单片机 STC89C58RD+、LCD、LED、按键等构成。设计框如图 2-2： 电压处理电 路 AD转换电路 STC89C58RD+ 单片机 DA转换电路 LCD显示电 路 LED显示 复位电路 晶振电路 二分频电路 图 2-2 设计框架图 2.22.2 单片机控制模块和显示模块单片机控制模块和显示模块 单片机控制主要包括负责接收按键输入，通过按键输入读取用户进行的动作，再 通过 LCD、LED 输出显示结果。控制部分主芯片采用单片机 STC89C58RD+，加上一 些外围电路构成单片机最小系统。 显示模块的显示部分主要包括： （1）采用 LCD 显示屏显示需要的数值如电压值、频率等； （2）LED 灯接输出使调整后的效果可视化。 3 3 系统硬件电路的设计系统硬件电路的设计 _ 7 硬件电路主要有单片机最小系统、单片机接口电路、晶振电路、电压处理电路、 A/D、D/A 转换电路、复位电路和单片机控制电路，以及显示模块两大部分组成。 3.13.1 芯片的选择芯片的选择 3.1.13.1.1 A/DA/D 转换芯片转换芯片 ADC0809ADC0809 ADC0809 芯片封装形式为 DIP28，其引脚排列如图 3-1 所示； (1)IN7-IN0:8 个模拟量输入通道。 (2)ADDA、ADDB、ADDC：地址线。 ADDA 为低位地址， ADDC 为高位地址，用于对模 拟输入通道进行选择， ADDA、ADDB 和 ADDC 分别对应表中的 A、B、C,其地址状态 与通道对应关系如表 3.1。 表 3.1 地址状态及通道对应关系 地址码 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 (3)ALE:地址锁存允许信号。对应 ALE 上升沿，ADDA、ADDB 和 ADDC 地址状态送入 地址锁存器中，经译码后输出选择模拟信号输入通道。 (4)START：转换启动信号。对应 START 上跳沿时，所有内部寄存器清零；对应 START 下跳沿，开始进行 A/D 转换；在 A/D 转换期间， START 应保持低电平。 (5)D7-D0：数据输出线，为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。 (6)OE：输出允许信号，用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 当 OE=0 时，输出数据线成高电阻；当 OE=1 时，输出转换得到的数据。 (7)CLK：时钟信号。 ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因 此有时钟信号引脚。通常使用频率为500kHz 的时钟信号。 _ 8 (8)EOC：转换结束状态信号。启动转换后，系统自动设置EOC=0，转换完成后， EOC=1。该状态信号既可作为查询的状态标志，又可以作为中断请求信号使用。 (9)Vref:参考电源。参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为主次逼近的基 准，其典型值为 +5V（Vref(+)=+5V,Vref(-)=0V） 芯片工作原理： 首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地 址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器。 START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。 下降沿启动 A/D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D 转 换完成，EOC 变为高电平，指示 A/D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号 可用作中断申请。当 OE 输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出 到数据总线上。 转换数据的传送 A/D 转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据 传送的关键问题是如何确认 A/D 转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。 为此可采用下述三种方式。 （1）定时传送方式 对于一种 A/D 转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例 如 ADC0809 转换时间为 128s，相当于 6MHz 的 MCS-51 单片机共 64 个机器周期。 可据此设计一个延时子程序， A/D 转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转 换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 （2）查询方式 A/D 转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809 的 EOC 端。因此可 以用查询方式，测试 EOC 的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。 （3）中断方式 把表明转换完成的状态信号（ EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据 传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。 首先送出口地址并以信号有效时， OE 信号即有效，把转换数据送上数据总线，供 单片机接受。 _ 9 图 3-1 ADC0809 引脚图 3.1.23.1.2 D/AD/A 转换芯片转换芯片 DAC0832DAC0832 的工作原理的工作原理 数字量的值是由每一位的数字权叠加而得的。 D/A 转换器品种繁多，有权电阻 DAC、变形权电阻 DAC、T 型电阻 DAC、电容型 DAC 和权电流 DAC 等。为了 掌握数/模转换原理，必须先了解运算放大器和电阻译码网络的工作原理和特点。 其引脚图及内部原理图如图 3-2、图 3-3 所示。 1. 运算放大器 运运算算放放大大器器有有三三个个特特点点： 开环放大倍数非常高，一般为几千，甚至可高达10 万。在正常情况下，运 算放大器所需要的输入电压非常小。 输入阻抗非常大。运算放大器工作时，输入端相当于一个很小的电压加在一 个很大的输入阻抗上，所需要的输入电流也极小。 输出阻抗很小，所以，它的 驱动能力非常大。 2.由由电电阻阻网网络络和和运运算算放放大大器器构构成成的的 D/A 转转换换器器 利用运算放大器各输入电流相加的原理，可以构成由电阻网络和运算放大器组 成的、最简单的 4 位 D/A 转换器。V0 是一个有足够精度的标准电源。运算放大器 输入端的各支路对应待转换资料的D0，D1，Dn-1 位。各输入支路中的开关 由对应的数字元值控制，如果数字元为1，则对应的开关闭合；如果数字为0，则 对应的开关断开。各输入支路中的电阻分别为R，2R，4R，这些电阻称为权电 阻。 假设，输入端有 4 条支路。4 条支路的开关从全部断开到全部闭合，运算放大 器可以得到 16 种不同的电流输入。这就是说，通过电阻网络，可以把 0000B1111B 转换成大小不等的电流，从而可以在运算放大器的输出端得到相应大 小不同的电压。如果数字 0000B 每次增 1，一直变化到 1111B，那么，在输出端 就可得到一个 0V0 电压幅度的阶梯波形。 D DA AC C0 08 83 32 2 进进行行 D D/ /A A 转转换换，可可以以采采用用两两种种方方法法对对数数据据进进行行锁锁存存。 第第一一种种方方法法是使输入寄存器工作在锁存状态，而DAC 寄存器工作在直通状态。 具体地说，就是使 和 都为低电平， DAC 寄存器的锁存选通端得不到有效电平而直 通；此外，使输入寄存器的控制信号ILE 处于高电平、 处于低电平，这样，当 端来一个负脉冲时，就可以完成 1 次转换。 第第二二种种方方法法是使输入寄存器工作在直通状态，而DAC 寄存器工作在锁存状态。 就是使 和 为低电平，ILE 为高电平，这样，输入寄存器的锁存选通信号处于无效 状态而直通；当 和 端输入 1 个负脉冲时，使得 DAC 寄存器工作在锁存状态，提 供锁存数据进行转换。 _ 10 根据上述对 DAC0832 的输入寄存器和 DAC 寄存器不同的控制方法， D DA AC C0 08 83 32 2 有有如如下下 3 3 种种工工作作方方式式： 单单缓缓冲冲方方式式。 单缓冲方式是控制输入寄存器和 DAC 寄存器同时接收资料， 或者只用输入寄存器而把 DAC 寄存器接成直通方式。此方式适用只有一路模拟量输 出或几路模拟量异步输出的情形。 双双缓缓冲冲方方式式。 双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的 输出资料到 DAC 寄存器，即分两次锁存输入资料。此方式适用于多个D/A 转换同 步输出的情节。 直直通通方方式式。 直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即 CS*，XFER* ，WR1* ,WR2* 均接地，ILE 接高电平。此方式适用于连续反馈控制线路和不带微机的 控制系统，不过在使用时，必须通过另加I/O 接口与 CPU 连接，以匹配 CPU 与 D/A 转换。 图 3-2 DAC0832 引脚图 _ 11 图 3-3 DAC0832 内部结构图 3.1.33.1.3 集成运放芯片集成运放芯片 LM324LM324 的工作原理的工作原理 LM324 系列器件带有真差动输入的四运算放大器。 其引脚图如图 3-4 所示。与单 电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作 在低到 3.0 伏或者高到 32 伏的电源下，静态电流为 MC1741 的静态电流的五分之 一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的 必要性。每一组运算放大器可用图1 所示的符号来表示，它有 5 个引出脚，其中 “+”、 “-”为两个信号输入端，“V+”、 “V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号 输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的位相 反；Vi+（+）为同相 图 3-4 LM324 的引脚图 输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与该输入 端 LM324 系列由四个独立的，高增 益，内部频率补偿运算放大器，其中专为从单电源供电的电压范围经营。从分裂电 源的操作也有可能和低电源电流消耗是独立的电源电压的幅度。 应用领域包括传感器放大器，直流增益模块和所有传统的运算放大器现在可以 更容易地在单电源系统中实现的电路。例如，可直接操作的LM324 系列，这是用 _ 12 来在数字系统中，轻松地将提供所需的 接口电路，而无需额外的 15V 电源标准 的 5V 电源电压。 锁存器 373 为三态输出的八 D 透明锁存器,共有 54S373 和 74LS373 两种线路。 3.1.43.1.4 四四 2 2 输入或非门芯片输入或非门芯片 74LS0274LS02 的工作原理的工作原理 74LS02 为四组 2 输入的或非门（正逻辑） ，其引脚图如图 3-5。 图 3-5 74LS02 引脚图 极限值： 电源电压：7V 输入电压：5.5V 工作环境温度：0-70 存储温度：65-150 或非门的逻辑表如下表 3.2 所示： 表 3.2 Y=(A+B) InputsOutput ABY LLH LHL HLL HHL _ 13 3.1.53.1.5 STC89C58RD+STC89C58RD+单片机单片机 3.1.5.13.1.5.1 性能特点性能特点 单片机 STC89C58RD+RD 结构 STC89C58RD+是宏晶公司生产的低电压、加密性强、 高性能 CMOS8 位单片机。主要性能特点有: (1)增强型 6 时钟/机器周期 12 时钟/机器周期 8051 CPU (2)工作电压 5.5V3.8 V (3)3 工作频率范围 040MHz 相当于普通 8051 的 080MHz 实际工作频率可达 48MHz (4)4 用户可用程序空间 32K (5)5 片上集成 1280 字节 RAM (6)6 通用 I/O 口 32 个复位后 P1/P2/P3/P4 是准双向口/弱上拉普通 8051 传统 I/O 口 P0 口是开漏输出作为总线扩展用时不用加上拉电阻作为 I/O 口用时需 加上拉电阻 (7)7EEPROM 功能看门狗功能 (8)8 外部中断 4 路下降沿中断或低电平触发中断 (9)9 共 3 个 16 位定时器计数器其中定时器 0 可当成 2 个 8 位定时器使用 空闲方式停止 CPU 的工作但允许 RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续 工作掉电方式保存 RAM 中的内容但震荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一 个硬件复位。 3.1.5.23.1.5.2 引脚定义及功能引脚定义及功能 STC89C58RD+芯片的引脚排列如图 3.6 所示： _ 14 图 3.7 STC89C58RD+封装形式和引脚排列 图中各引脚功能如下： VCC：电源 GND：地 P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路的双向 I/O 口是地址数据总线复用口。作为输出 口用时每位能以吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路对端口写“1”可作为高阻抗 输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时这组口线分时转换地址低 8 位和数 据总线复用在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时 P0 口接受指令字节而在程 序校验时输出指令字节校验时要求外接上拉电阻。 P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口它的输出缓冲级可驱动吸收或 输出电流 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平 此时可作输入口。作输入口使用时因为内部存在上拉电阻某个引脚被外部信号拉低时 会输出一个电流。此外 P1.0 和 P1.1 分别作为定时器/计数器 2 的外部计数输入 P1.0/T2 和定时器/计数器 2 的触发输入 P1.1/T2EX 具体如表 2-1 所示。Flash 编程和 程序校验期间 P1 接收低 8 位地址。 表 3.3 为 P1 口第二功能 _ 15 表 3.3 引脚号P1 口第二功能 P1.0 T2 (定时/计数器 2 外部计数脉冲输入、时钟输出) P1.1 T2EX（定时/计数器 2 捕获/重装载触发和方向控制） P1.5 MOSI（系统编程用） P1.6 MISO（系统编程用） P1.7 SCK （系统编程用） P2 口：P2 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口的输出缓冲级可驱动吸收或输 出电流 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1”通过内部的上拉电阻某个引脚被外部信号 拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器例如执 行 MOVX DPTRA 时 P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器如执 行 MOVX R1A 时 P2 口线上的内容特殊功能寄存器 SFR 区中 R2 寄存器的内容在整个访问 期间不改变。Flash 编程和程序校验期间 P2 亦接受高位地址和其他控制信号。 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。它的输出缓冲级可驱动 吸收或输出电流 4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时他们被内部上拉电阻拉高 并可作为输入端口。作输入端时被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流。P3 口除了 作为一般的 I/O 口线更重要的是它的第二功能如表所示。 表 3.4 端口引脚第二功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 INT0（外中断 0） P3.3 INT1（外中断 1） P3.4 T0（定时/计数器 0） P3.5 T1（定时/计数器 1） P3.6 WR（外部数据存储器写） _ 16 P3.7 RD（外部数据存储器读） RST:复位输入。晶振工作时 RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。看 门狗计时完成后 RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 AUXR 地址 8EH 上的 DISRTO 位可以使此功能无效。DISRTO 默认状态下复位高电平有效。 ALE/PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时 ALE 地址锁存允许输出脉冲用于 锁存地址的低 8 位字节即使不访问外部存储器 ALE 仍以时钟震荡频率的 1/6 输出固定 的正脉冲信号因此它可对外输出始终或用于定时目的。要注意的是每当访问外部数据 存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。对 Flash 存储器编程期间该引脚还用于输入编程脉冲 PROG。如有必要可通过对特殊功能寄存器 SFR 区中的 8EH 单元中的 D0 位置位可禁止 ALE 操作。该位置位后只有一条 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才会被激活。单片机执行外部程 序时应设置 ALE 无效。 PSEN 程序存储允许 PSEN 输出是外部程序存储器的读选通信号当 STC89C58RD+RD 由 外部程序存储器取指令或数据时每个机器周期两次 PSEN 有效即输出两个脉冲。在此期 间当访问外部数据存储器时这两次有效的 PSEN 信号不出现。 EA/VPP 外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器地址为 0000H-FFFFHEA 端 必须保持低电平接地。需注意的是如果加密位 LB1 被编程复位时内部会锁存 EA 状态。 如 EA 为高电平 CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时该引脚加上 编程允许电源 VPP。 XTAL1 震荡器反向放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2 震荡器反向放大器的输出端。 3.1.5.33.1.5.3 特殊功能寄存器特殊功能寄存器 _ 17 数数据据存存储储器器 STC89C58RD+ 有 256 个字节的内部 RAM，80H-FFH 高 128 个字节与特殊功能 寄存器（SFR）地址是重叠的，也就是高 128 字节的 RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。 当一条指令访问 7FH 以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同 的，也即寻址方式决定是访问高 128 字节 RAM 还是访问特殊功能寄存器。如果指 令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。 例如，下面的直接寻址指令访问特殊功能寄存器0A0H（即 P2 口）地址单元 。 MOV 0A0H，#data 间接寻址指令访问高 128 字节 RAM，例如，下面的间接寻址指令中， R0 的 内容为 0A0H，则访问数据字节地址为 0A0H， 而不是 P2 口（0A0H）。 MOV R0，