闸门开度荷重测控仪..

毕业设计（论文）题目闸门开度荷重测控仪

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指导教师（职称）

日期 2013-03-07

摘要

闸门开度荷重测控仪是一种用于现场测量、控制闸门开度及荷重的智能化仪表。是以单片机AT89C52为核心部件的工作系统。通过单片机编程的软件程序支持，对从传感器采集到的开度信号和荷重信号进行计算、判断处理。测控闸门的开度荷重状态并在故障时报警，另外对闸门开度荷重测控仪的各参数可以通过LED显示器进行查看。并且该系统还可以与远程监控（PC机）之间进行通信，数据传输采用RS485总线，依靠自主设计的通信协议来保证具有很好的安全冗余度和良好的人机界面，实现更高的智能水平。

关键词：闸门，单片机，开度，荷重，传感器

Abstract

This gate’s open degree monitor is a system mainly bases on AT89C52, with the help of software of C. Through calculation between people and system by key, this system can display the stase of open degree and load. It can alert when there are some problems, drive relay work, control and manage the various parameters of this monitor on LED. It can also communicate with PC by 485 bus. This self design agreement assured the accuracy and sccurity of this communication. It has a perfect redundant degree and man-machine interface which is intelligent than before. With the adjustment in laboratory and scene, the result indicate.

Key Words: gate; single chip microcontroller; open degree; load value;

sensor

目录

1 绪论 .................................................................................................................................................... - 1 -

1.1引言 .......................................................................................................................... - 1 -

1.2闸门开度荷重监控系统的发展应用 ...................................................................... - 2 -

1.3 课题的主要研究内容 ............................................................................................. - 4 -

2 系统总体方案设计 ........................................................................................................................... - 6 -

2.1系统的组成与性能 .................................................................................................. - 6 -

2.2微机控制器的选择 .................................................................................................. - 8 -

2.3系统总体方案的确定 ............................................................................................ - 15 -

3 闸门控制系统硬件设计 ................................................................................................................ - 16 -

3.1测量电路 ................................................................................................................ - 16 -

3.1.1闸门开度测量 .............................................................................................. - 16 -

3.1.2 荷重信号采样 ............................................................................................. - 19 -

3.2转换电路 ................................................................................................................ - 20 -

3.2.1 A/D转换 ................................................................................................... - 20 -

3.2.2 D/A转换 ................................................................................................... - 24 -

3.2.3 I/V转换电路............................................................................................. - 26 -

3.3 LED显示电路 ....................................................................................................... - 29 -

3.4 键盘接口电路 ....................................................................................................... - 32 -

3.5 驱动电路 ............................................................................................................... - 33 -

4 系统软件的设计 ............................................................................................................. - 38 -

4.1 系统软件设计概述 ............................................................................................... - 38 -

4.2系统软件流程 ........................................................................................................ - 38 -

5 通信总线的选择.............................................................................................................................. - 40 -

5.1 RS485通信总线 .................................................................................................... - 40 -

5.2 RS485芯片的选用 ................................................................................................ - 41 -结论 ................................................................................................................................. - 42 -致谢 ................................................................................................................................. - 43 -参考文献 ............................................................................................................................. - 44 -附录A .................................................................................................................................. - 45 -附录B .................................................................................................................................. - 46 -

1 绪论

1.1引言

水能源是一种十分宝贵的资源，环境几乎一切都离开不了水。中国河流众多，水系庞大而复杂。主要有黑龙江水系、松花江水系、鸭绿江水系、辽河水系、海滦河水系黄河水系、淮河水系、长江水系、珠江水系等;西南有澜沧江、怒江、雅鲁藏布江等水系;西北有额尔齐斯河、伊犁河水系;还有塔里木河及新疆、甘肃、内蒙、青海等内陆水系，众多水系构成中国水力资源蛛网密布的格局。

鉴于水源在我国国民经济、人民群众生活中的重要性，对用来调闸门、水位数据进行全天候监控是完全必要的。

首先，可以实时跟踪、监控江河闸门开度、水位高度的数据，为合理调度水资源提供第一手数据资料。根据闸门上、下游水位高度，以及闸门的当前开度，再根据水资源调度的具体需求，从而确定出当前闸门的具体控制方案。因此通过闸门微机监控系统，可以及时掌握闸门、水位的实时数据，为水资源调度提供第一手数据。

其次，闸门微机监控系统在泄洪抗灾、水利发电等方面具有不可替代的作用。闸门作为水利系统基层的工程之一在防洪抗灾中扮演了重要角色，除了满足水利部门的用水需求外，防洪、保护工农业生产和人民生命财产安全以及环境保护等诸多方面都发挥了巨大的积极作用。为了进一步发挥泵站的综合利用效益，尽可能减少洪涝灾害的损失，提高调度管理的决策水平，建设闸门综合自动化监控信息系统是必不可少的。

由于闸门所处工作环境恶劣、电磁场噪声干扰大，使闸门的实时控制很难准确进行,而其中载荷监控仪器是大中型水库、水电站中保证闸门安全运行的重要条件。但是，仅有载荷监控是不够的，闸门的开度测量仪器是提高整个系统灵活性的必要条件，由于不同时期的水位不同或者不同操作的条件，系统所需的开度是多样化的，因而闸门启闭机的开度测量仪器也是非常重要的配套设备。

1.2闸门开度荷重监控系统的发展应用

水电自动化技术是二十世纪开始发展起来的。至二十世纪，几乎都是主机与控制一体的直接控制。之后则是引进了远方控制技术，那时还大多采用电磁式、机械式继电器，采取将继电器装在控制盘中的方法。六十年代则广泛采取晶体管和半导体电子技术，控制回路向电子化、小型化、无触点化方向发展，集中化技术被普遍应用。由于遥测装置的信号传输技术的发展和数字技术的支持，又出现了远距离集中监控，进而可以实现大范围控制。

计算机技术不论是在硬件的集成度、可靠度、经济性和综合技术指标，还是在软件配置的丰富程度和适应性等方面均己发展至较高的水平，在发达国家的水电自动化中得到了普遍的应用.

随着微电子技术、计算机技术、数据通信技术和自动控制理论的迅猛发展，以微处理器为核心的微型计算机被应用到许多行业，传统的顺序控制器，如继电器控制逻辑、二极管矩阵逻辑以及硬件接线的数字逻辑愈来愈多地被前者所替代。微机技术在水电站自动控制系统中己占压倒优势，计算机技术、控制技术、通讯技术和CRT技术已成为水电自动控制系统的重要部分。

与此同时，软件产业也蒸蒸日上，各种应用软件应运而生，充斥于生产生活的各个角落。计算机大量应用于水电站自动控制系统，随着网络和计算机通信技术的快速发展，网络在水电站监控和自动化系统中得到成功的应用。通过网络实现数据快速传送、远方监视和操作，以及远程故障排除，节省了时间和经费，因此利用网络已经成为目前水电站自动化的一个发展方向。

近年来，随着水电站自动控制系统硬件设备不断升级，设计人员更多考虑水电站运行的可靠性，采用了许多新技术、新理念。

1. 采用双主机冗余、网络冗余。水电厂实现“无人值班”(少人值守)后，由于现场值班人员减少，值班人员往往只有两人，当现场设备出现故障时，值班人员一般要等较长时间才能抵达现场，因此对于自动控制系统的可靠性要求更高，要求有较高的冗余度，在系统降阶运行时不影响电站的安全。为了满足要求，水电站自动控制系统的硬件采用多层次的冗余措施。由软件实现冗余设备的检测与故障诊断，实现冗余部件的无扰动切换，确保系统中某一部件的故障不影响系统的正常运行。

2. 采用分层分布式、集散控制系统。五十年代以集中控制系统为主，其主要特点是由单一的计算机完成控制系统的所有功能和对所有被控对象实施控制。随着计算机应用的不断深入，系统功能越来越复杂，系统规模也越来越庞大，集中式控制系统己越来越无法满足应用需求了。人们迫切需要一种新的系统体系，分散故障风险，提高自动控制系统的可靠性。针对集中式控制系统存在的种种问题，人们开始寻求解决方案，逐渐形成了DCS设计的基本原则:每台计算机的处理尽量单一化;用计算机网络解决系

统的扩充与升级的问题。事实上，被控制过程本身具有层次性和可分割性，上述原则符合被控制过程自身的内在规律，因此在1975年由Honeywell公司率先推出基于上述设想的DCS后，很快地得到了广泛的承认和普遍的应用，其后有许多家公司如美国的Foxboro、日本的Yokogawa), Westinghouse, , Taylor(现在属于瑞士ABB), Moore,德国的Siemens、加拿大的Bailey等纷纷推出各自的DCS o经过短短的二十几年，目前DCS已成为计算机控制系统的主流产品。

针对水电站建设和运行的特点，当今的水电站自动控制系统多采用分层分布式体系。它是将水电站众多的设备单元或实时控制任务，交由多个子系统或控制终端来承担，各子系统或终端间可以进行信息交换，也可以在上位机的协调下协同工作。采用分层分布式监控系统的例子很多，国外的典型实例有美国的大古力水电站，委内瑞拉的古里水电站，国内的典型实例有葛洲坝大江水电站，丹江口水电站等等。

3. 在控制主回路中取消有机械旋转部件(如硬盘)的IPC，采用PLC直接上网的技术。由于工业控制微机(简称IPC)结构复杂，有机械旋转部件如硬盘、风扇等，是LCU乃至监控系统的可靠性瓶颈。一些水电站监控系统，如H9000 V3.0,在系统结构有较大改进，LCU采用了可编程控制器直接上以太网的方式，在控制主回路中取消了IPCI IPC仅作为现场的辅助控制人机联系设备，系统正常运行时，IPC可以退出运行。由于控制主回路取消IPC，使LCU的可靠性大幅度提高，可以很好地满足下一阶段水电厂无人值班运行的要求。IPC也可由智能化液晶操作面板代替，可靠性可进一步提高。

4. 采用现场总线、标准化技术，使水电站自动控制系统向开放式分布式系统迈进。采用现场总线作为通信系统的控制系统称为现场总线控制。现场总线控制系统使控制分散，把控制功能转移到现场。满足各主流总线标准的分布式现场总线结构(LCU)可连接各种远程UO模块、智能仪表和设备，具有很强的扩展性。同时，现场总线双向数字通信

的优点保证了测控信息的实时性和可靠性。根据这些标准将LCU.操作员站、工程师站接入系统网络，形成全开放系统，使系统的扩展、升级、更新变得更加方便。

目前，我国大多数的闸门控制系统都是将载荷监控与开度测控分开设计执行或是主要应用其中一种，由于我国早期的闸门启闭多采用行程开关或主令控制器等只能进行闸门启闭极限位置的控制，不能指示闸门的启升位置高度，因此为了改进，在闸门启闭机上安装闸门高度指示表，在闸门启闭过程中对闸门的启闭高度进行控制并指示闸门的即时高度。对于大型水电站，是采用光纤传感技术与PLC技术结合来进行开度信号的采集与输出，并由计算机来进行总体控制。该系统采用德国生产的增量式编码器，对闸门的开度信号进行采入计算机中进行分析处理，这是信号的采集过程;对于信号的输出，是将编码器从计算机中得到的命令通过RS-422总线，送入到5SI接口中，经SSI接口模块转化为二进制代码或BCD码送入到PLC当中。其中，RS-422总线使用差分信号进行数据传送，使数据传出可靠，SSI接口模块具有较高的抗噪声干扰能力，减少了噪声对信号的影响，并且SSI接口模块本身具有完善的自我监测功能，如对数据转换错误的误差显示功能等。由于基础器件的功能强大，该闸门控制系统的安全保障很可靠。

我国目前使用的智能载荷监控仪，其核心功能的实现主要是通过各种类型的单片机， SZ弧形闸门开度测控仪主要由一次仪表和二次仪表组成。一次仪表是UHQ传感器，安装在启闭机现场，所采用的接触式轴角编码器集测控与A/D转换为一体，一台UHQ感器可以连接两个或两个以上检测显示控制点，一般一台UHQ传感器可供闸门现场显示或在中控室屏幕显示，以满足两地监视和管理。二次仪表是SZ闸门开度测控仪，主要安装在启闭机现场或中控室内，采用单片机和大规模CMOS集成电路进行码制转换。一台显示器可以配两台UHQ传感器，显示和控制两个闸门的位置。国外的闸门控制系统，与国内相关控制技术发展一样，对于小型的闸门控制系统，仅使用一般的智能仪表进行控制，其主要功能都陈列在面板上，对于大型的闸门控制系统，有些国家会应用多级监控系统，由总控制系统向下为各个操作员，每个操作员控制不同的工控机，在由各工控机来控制各个闸门的具体动作。

1.3 课题的主要研究内容

本课题立足于单片机控制系统，运用先进的单片机芯片及外围扩展设备，设计具有

良好性能的集成电路，使最终研制的产品做到体积小、精度高、功能齐全、操作方便，达到同类产品国内较先进的水平。在整个设计过程中充分考虑到了用户的需求，力争将该测控仪的设计达到最优。

由于本课题来源于工程实际项目，所以更好的提高产品的竞争力，就是本课题的主要任务。这就要求在产品设计时，要吸收现有产品的优点，同时将其不足之处的影响减少到最低，不仅如此，我们还应该在不影响仪器先进性的前提下，提高产品的以与其他控制器相连，共同组成智能化控制系统。本文将重点讨论以下几个方面:

1)系统总体方案的设计；

2)闸门开度的测量方法；

3)闸门开度荷重测控仪的硬件电路研制；

4)系统软件程序流程设计。

2 系统总体方案设计

2.1系统的组成与性能

闸门开度荷重测控仪是水利系统中闸门自动控制系统现场监控的一部分。在讨论本课题的研制过程前，有必要把闸门自动化控制系统做一简要介绍。闸门自动化控制系统结构框图如图2.1所示，它由以下三部分组成:

图2.1 闸门自动化控制系统结构框图

1. 闸门监控中心

闸门监控中心由主计算机、人机接口设备和外围设备组成。采用工控机作为主计算机，配有专用功能键盘和语音装置，实现对闸门的全面监控。闸门监控中心主要完成数据处理、安全监视、远方控制以及自动化管理等功能，具体为:

1)定期查询和收集集中监控单元上送的运行过程实时信息，生成现场实时数据库和历史记录图表。

2)实时更新CRT显示的工况画面的参数;实时显示和闸门相关的事件;有故障时，系统通过电铃、语音、画面显示报警，给出事故处理指示。

3)操作员可通过键盘和鼠标对闸门进行远方控制，即:闸门开闭控制:闸门预置开度

设定。

4)系统控制的运行状态等各种报表均可通过CR7，显示或打印出来。

2. 集中监控单元

集中监控单元采用集散控制方式，通过与闸门监控中心进行网络数据通信接受控制指令，对现场控制单元发出起闭信号，通过安装在现场的闸门开度仪接受闸门现场信息，向闸门监控中心反馈现场运行工况、故障信号等信息。

集中监控单元采用可编程控制器(PLC)。该可编程控制器具有体积小、高速、模块化、可靠性高、抗干扰能力强等特点，开关量24路输入，16路输出，串口的物理层是RS485接口标准。因系统控制每个闸门需要8入3出开关量，因此我们采用一个PLC外接5个输入模块和1个输出模块来控制7个闸门。PLC开关量输入为:闸门的升、降、全开、全关状态;电源状态;过热;过载以及闸门开度荷重测控仪的开关量输入等。开关量输出为闸门的升、降、停等。整个系统采用4个PLC组成总线型分布式控制系统，控制25个闸门，以主从方式工作。主PLC设计为1个，从PLC设计为3个，主从PLC之间通过屏蔽双绞线相连。主PLC控制4个闸门，与闸门监控中心之间通过RS485/232转换器相连。

3. 现场监控单元

闸门自动化控制系统的现场监控单元的设备有闸门开度荷重测控仪、水位仪、闸门启闭机电气控制屏等。

现场监控单元采用现场总线技术，将微处理器置入传统的测量控制仪表，使其具有数字计算和数字通信能力，采用485总线作为现场总线，将多个智能测控仪连接成网络系统，按规定的通信协议，在位于现场的智能仪表群与集中监控单元之间实现数据传输与信息交换，在现场形成全分布式自动控制系统。

现场监控单元可在现场通过闸门开度荷重测控仪和水位仪完成预置闸门开度、报警〔开度上限、载荷下限、载荷1,载荷2、偏载)值并显示闸门实际开度、实际载荷1,实际载荷2以及报警状态;上、下游水位高度等功能，并且还可以根据不同开度，不同载荷要求而进行设定开度和载荷的额定值，这个是本测控仪所特有的功能;直接通过现场控制屏上的控制按钮进行闸门起闭操作。

闸门开度荷重测控仪用于测量、显示和控制闸门的开度及起吊荷重，能够适应各种不同吨位、不同开度的闸门启闭机的监控要求。仪表采用面板表式，即可显示闸门的位

移（开度）和载荷值，又可控制闸门的升降高度。仪表可设定多级载荷报警值和预置开度设定，可以实现载荷超限报警和预置开度触点值输出，有很好的安全控制冗余度和良好的人机界面。

1.主要技术性能和参数：

（1）测量范围：位移（开度）0～100m；荷重：≦0.5%F.S；

（2）综合精度：位移（开度）±0.5 m；荷重：0～400T；

（3）输出一路4～20mA的电机速度调节信号；

（4）显示器显示闸门开度、荷重、偏载、报警值等；

（5）使用电源：正常工作电压；

（6）工作环境：工作温度为-10～40℃，相对湿度为≦90%（RH40℃）；

（7）上限开度、下限开度、任意开度、预置功能：当闸门开度≧上限预置、闸门开度≦下限预置是，光报警信号及继电器触点输出；

（8）输入：荷重信号、位移信号；

（9）输出：模拟量输出、继电器控制触点、RS485数据通信接口。

2. 工作原理：

开度传感器其机械部分与启闭机卷扬筒直接相连，通过各种连接方式将闸门的升、降位移量转换成测量轴的角位移量，通过变速器将使编码器码盘转动，从而使得传感器输出相应的编码量，通过多芯信号电缆送到测控仪。

荷重传感器安装于启闭机卷扬筒两端轴承座支架上，通过电缆将采集到的荷重信号送人显示仪单片机系统。

单片机系统将采集到的开度编码值经软件进行码值转化、标度变化等计算出即时闸门垂直开度值，然后送显示，同时把此值与警戒值做比较，当开度值达到设定值时，驱动相应的继电器动作，以触点形式作为控制输出，并以声光报警指示到位状态。

2.2微机控制器的选择

闸门控制系统所处环境十分恶劣。特别是现场控制单元，环境潮湿，电磁干扰较大。因此，系统选用何种微机控制器就显尤为重要。可供选择的测控装置有3种:工业控制计算机(简称工控机)、PLC(可编程序控制器)和单片机。

工控机的功能强大，有相当强的通信功能和人机接口功能，在工业控制和测量中得

到了广泛的应用，但是价格高。要求闸门开度测量仪体积小巧，但是工控机的体积较大，便携能力差，故不能满足要求。

PLC是在工业控制中广泛使用的控制产品，它具有使用方便，体积适中，功能强大，可靠性高等优点，但价格相对也很昂贵，并且体积不适用于该产品，并且灵活性差，因此也不选用。

单片机全称为单片微型计算机(Single-Chip-MicroC omputer)。它在一个芯片上集成了CPU, ROM, RAM、计数器/定时器、多个阳接口，从而在一个芯片上构成了一台计算机，具有集成度高，体积小，重量轻的特点。由其组成的微机控制系统具有较少的外部引线，因而有较强的抗干扰能力。同时，单片机具有很强的数据处理能力，体现在运算速度和运算精度上，能够满足闸门控制的实时性和准确性要求。单片机拥有丰富的外部信号处理资源。如果能充分利用单片机本身具有的硬件资源，只需要加少量的辅助电路，就能够构成一个完整的系统，应用灵活方便，硬件结构简单，性价比高，可靠性易于保证的全数字式控制系统。

自1971年美国Intel公司研制出第一片单片机一--MCS-4以来，单片机技术在与其它科学技术的融合中不断发展，已经成为一门应用广泛的成熟技术，应用领域涉及工业控制、通讯、交通、消费电子产品、办公自动化等领域。在我国单片机的应用开发已走过二十个春秋。在各个工程应用领域，单片机应用都拥有大批的工程技术人员，他们巧妙地将单片机引入自己熟悉的工程技术领域，解决了许多技术难题，使我国的单片机应用达到一个新的水平。

综上所述，以单片机作为闸门控制系统的核心控制部件是必要而可行的。各种单片机都有其独有特点，至于具体选择哪种单片机型号，则完全遵循设计的先进性和工程应用的实际需要。

1. AT89C52芯片

AT89C52是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB 的可反复擦写的程序存储器和12KB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，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可灵活应用于各种控制领域。AT89C52单片机属于AT89C51单片机的增强型，与Intel公司的80C52在

引脚排列、硬件组成、工作特点和指令系统等方面兼容。AT89C52引脚图如图2.2所示：

图2.2 AT89C52引脚图

AT89C52为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V 电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定

义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

P0 口：P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，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。

P1 口：P1 是一个内部带上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 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(IL)。

与AT89C51 不同之处是，P1.0 和P1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）。

P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 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P2 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(IL)。

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 @DPTR 指令）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 @RI 指令）时，P2 口输出P2 锁存器的内容。

P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL 逻辑门电路。对P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，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 口线外，更重要的用途是它的第二功能。

RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

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。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的

1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。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。

MOVX 和MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 禁止位无效。

PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当

AT89C52 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，将跳过两次PSEN信号。

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—FFFFH），EA 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端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。

XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。

XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。

主要功能特性：

· 兼容MCS51指令系统

· 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM

· 32个双向I/O口

· 256x8bit内部RAM

· 3个16位可编程定时/计数器中断

· 时钟频率0-24MHz

· 2个串行中断

· 可编程UART串行通道

· 2个外部中断源

· 共6个中断源

· 2个读写中断口线

AT89C52 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。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。

2. 8031芯片与8051芯片

8031芯片与8051芯片的特点。8031单片机是Intel公司生产的MCS-51系列单片机中的一种，它的特点是片内不带程序存储器ROM，使用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路373，外接的程序存储器多为EPROM的2764系列。如下图2-3所示。用户若想对写入到EPROM中的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除，之后再可写入。写入到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言。

8051是 Intel公司推出的通用型单片机，片内有4kb ROM，无须外接外存储器和373，更能体现“单片”的简练。如下图2-4所示。但是所编的程序无法烧写到其ROM 中，只有将程序交芯片厂代烧写，并是一次的，今后我们和芯片厂都不能改写其内容。

图2-3 8031引脚图

图2-4 8051引脚图

依上所述可知：8031单片机片内没有程序存储器ROM，而且对写入到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言；8051虽有程序存储器ROM，但是所编的程序无法烧写到其ROM中，只有将程序交芯片厂代烧写，并是一次的。在此我们所选用的AT89C52芯片不仅能够克服依上缺点，而且其精度更高。所以在此次设计中，我们选用AT89C52芯片。

2.3系统总体方案的确定

闸门开度荷重测控仪的总体设计思路是：以单片机为中央处理器，辅以强大功能的外围模拟、数字电路功能模块，使测控仪能够接收远端控制中心的控制信号、驱动继电器工作、显示闸门的开度载荷状态并在故障时报警，真正实现测控仪的智能化。

从控制系统的信号通道类型来分，测控仪主要由以下几个部分组成如图2-5所示：

图2-5 总体设计方案框图