基于AT89C52单片机的SD卡读写设计150004214

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1、基于AT89C52单片机的SD卡读写设计前言长期以來，以FlashMemory为存储体的SD卡因具备体积小、功耗低、可擦写以及非易失性等特点而被广泛应用于消费类电子产品中。特別是近年來，随着价格不断下降且存储容量不断提高，它的应用范围日益增广。当数据采集系统需要长时间地采集、记录海量数据时，选择SD卡作为存储媒质是开发者们一个很好的选择。在电能监测以及无功补偿系统中，要连续记录人量的电压、电流、有功功率、无功功率以及时间等参数，当单片机采集到这些数据时可以利用SD作为存储媒质。本文主耍介绍了SD卡在电能监测及无功补偿数据采集系统中的应川方案。设计方案应用AT89C52读写SD卡有两点需要注意。

2、首先，需要寻找一个实现AT89C52单片机与SD卡通讯的解决方案：其次，SD卡所能接受的逻辑电平与AT89C52提供的逻辑电平不匹配，需要解决电平匹配问题。通讯模式SD卡有两个可选的通讯协议：SD模忒和SPI模式。SD模式是SD卡标准的读写方式，但是在选用SD模式时，往往需要选择带有SD卡控制器接口的MCU,或者必须加入额外的SD卡控制单元以支持SD卡的读写。然而,AT89C52单片机没有集成SD卡控制器接口,若选用SD模式通讯就无形中增加了产品的攸件成木。在SD卡数据读写时间要求不是很严格的情况下，选用SPI模式可以说是一种最佳的解决方案。因为在SPI模式下，通过四条线就可以完成所有的数据交

3、换，并且目前市场上很多MCU都集成有现成的SPI接口电路，采用SPI模式对SD卡进行读写操作可人人简化硕件电路的设计。虽然AT89C52不带SD卡硬件控制器,也没有现成的SPI接口模块,但是可以用软件模拟出SPI总线时序。木文用SPI总线模式读写SD卡。电平匹配SD卡的逻辑电平相当于3.3VTTL电平标准，而控制芯片AT89C52的逻辑电平为5VCMOS电平标准。因此，它们Z间不能直接相连，否则会有烧毁SD卡的可能。出于对安全工作的考虑，有必要解决电平匹配问题。要解决这一问题，最根木的就是解决逻辑器件接口的电平兼容问题，原则主要冇两条：一为输出电平器件输出窩电平的最小电丿禾值，应该大于接收电平

4、器件识别为窩电平的最低电丿禾值；另一条为输出电平器件输出低电平的最人电压值，应该小于接收电平器件识別为低电平的最高电压值。一般來说，通用的电平转换方案是采用类似SN74ALVC4245的专用电平转换芯片，这类芯片不仅可以用作升压和降压，而且允许两边电源不同步。但是，这个方案代价相对昂贵，而且一般的专用电平转换芯片都是同时转换8路、16路或寻更多路数的电平，相对木系统仅仅需要传换3路來说是一种资源的浪费。考虑到SD卡在SPI协议的工作模式下，通讯都是单向的，•丁•是在单片机向SD卡传输数据时采用晶体管加上拉电阻法的方案，基本电路如图1所示。而在SD卡向单片机传输数据时可以直接连接，凶为它们Z间的

5、电平刚好满足上述的电平兼容原则，既经济乂实丿IJo*图1电平转换电路图这个方案需要双电源供电(一个5V电源、一个3.3V电源供电)，3.3V电源町以用AMS1117稳压管从5V电源稳压获取。硬件接口设计SD卡提供9Pin的引脚接口便于外围电路对其进行操作,9Pin的引脚随工作模式的不同有所差界。在SPI模式下，引脚1(DAT3)作为SPI片选线CS用，引脚2(CMD)用作SPI总线的数据输出线MOSI,而引脚7(DATO)为数据输入线MISO,引脚5用作时钟线(CLK)。除电源和地，保留引脚可悬空。本文中控制SD卡的MCU是ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机AT89C52,内

6、含8K字节的可反复擦写的只读程序存储器和256字节的随机存储数据存储器。山于AT89C52只有256字节的数据存储器，而SD卡的数据写入是以块为单位，每块为512字节，所以需要在单片机最小系统上增加一片RAM。本系统中RAM选用存储器芯片HM62256,容量为32K。对RAM进行读写时,锁存器把低8位地址锁存，与P2口的8位地址数据构成16位地址空间，从而可使SD卡一次读写512字节的块操作。系统硬件图如图2所示。十闊2系塩陵ft软件设计SPI工作模式SD卡在上电初期H动进入SD总线模式，在此模式下向SD卡发送复位命令CMDOo如果SD卡在接收复位命令过程中CS低电平有效，则进入SPI模式，否

7、则工作在SD总线模式。对于不帯SPI串行总线接口的AT89C52单片机來说，用软件來模拟SPI总线操作的具体做法是：将P1.5口（模拟CLK线）的初始状态设置为1,而在允许接收后再置P1.5为0。这样，MCU在输出1位SCK时钟的同时,将使接口芯片串行左移,从而输出1位数据至AT89C52单片机的P1.7（模拟MISO线）,此后再置P1.5为1,使单片机从P1.6（模拟MOSI线）输出1位数据（先