智能儀器課程設(shè)計(jì)報(bào)告---數(shù)字溫度計(jì)

1、<p>　　智能儀器課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　數(shù)字溫度計(jì)</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　引言...................................................................................

2、.............................2</p><p>　　摘要................................................................................................................4</p><p>　　概述...........................

3、.....................................................................................5</p><p>　　第二章硬件電路設(shè)計(jì).................................................................................. .6</p><p

4、>　　硬件設(shè)計(jì)主電路圖........................................................................................6</p><p>　　硬件的介紹與選擇選擇................................................................................6<

5、;/p><p>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)........................................................................................20</p><p>　　概述............................................................................

6、....................................20</p><p>　　各模塊子程序設(shè)計(jì)........................................................................................22</p><p>　　編譯軟件介紹................................

7、................................................................25</p><p>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試........................................................................................26</p><p>　　心得體會(huì)和參考文獻(xiàn)

8、....................................................................................27</p><p>　　附錄.............................................................................................................

9、...28</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn)．能夠獨(dú)立工作的溫度檢測(cè)和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號(hào)處理電路，而且可靠性相對(duì)較差，測(cè)溫準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，這里設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)具有讀數(shù)方便，測(cè)溫

10、范圍廣，測(cè)溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點(diǎn)。選用AT89C51型單片機(jī)作為主控制器件，DSl8B20作為測(cè)溫傳感器通過4位共陽極LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。通過DSl8B20直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在0℃~100℃最大線性偏差小于0.1℃。該器件可直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。</

11、p><p>　　溫度計(jì)是測(cè)溫儀器的總稱。根據(jù)所用測(cè)溫物質(zhì)的不同和測(cè)溫范圍的不同，有煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差電偶溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)和光測(cè)溫度計(jì)等。</p><p>　　最早的溫度計(jì)是在1593年由意大利科學(xué)家伽利略(1564～1642)發(fā)明的。他的第一只溫度計(jì)是一根一端敞口的玻璃管，另一端帶有核桃大的玻璃泡。使用時(shí)先給玻璃泡加熱，然后把玻璃管插入水中。隨著

12、溫度的變化，玻璃管中的水面就會(huì)上下移動(dòng)，根據(jù)移動(dòng)的多少就可以判定溫度的變化和溫度的高低。這種溫度計(jì)，受外界大氣壓強(qiáng)等環(huán)境因素的影響較大，所以測(cè)量誤差大。</p><p>　　后來伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家，在這個(gè)基礎(chǔ)上反復(fù)改進(jìn)，如把玻璃管倒過來，把液體放在管內(nèi)，把玻璃管封閉等。比較突出的是法國人布利奧在1659年制造的溫度計(jì)，他把玻璃泡的體積縮小，并把測(cè)溫物質(zhì)改為水銀，這樣的溫度計(jì)已具備了現(xiàn)在溫度計(jì)的雛形。以后荷蘭

13、人華倫海特</p><p>　　在1709年利用酒精，在1714年又利用水銀作為測(cè)量物質(zhì)，制造了更精確的溫度計(jì)。他觀察了水的沸騰溫度、水和冰混合時(shí)的溫度、鹽水和冰混合時(shí)的溫度；經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)與核準(zhǔn)，最后把一定濃度的鹽水凝固時(shí)的溫度定為0℉，把純水凝固時(shí)的溫度定為32℉，把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰的溫度定為212℉，用℉代表華氏溫度，這就是華氏溫度計(jì)。</p><p>　　在華氏溫度計(jì)出現(xiàn)的同時(shí)，法

14、國人列繆爾(1683～1757)也設(shè)計(jì)制造了一種溫度計(jì)。他認(rèn)為水銀的膨脹系數(shù)太小，不宜做測(cè)溫物質(zhì)。他專心研究用酒精作為測(cè)溫物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。他反復(fù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，含有1/5水的酒精，在水的結(jié)冰溫度和沸騰溫度之間，其體積的膨脹是從1000個(gè)體積單位增大到1080個(gè)體積單位。因此他把冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間分成80份，定為自己溫度計(jì)的溫度分度，這就是列氏溫度計(jì)。</p><p>　　華氏溫度計(jì)制成后又經(jīng)過30多年，瑞典人攝爾修斯于1742

15、年改進(jìn)了華倫海特溫度計(jì)的刻度，他把水的沸點(diǎn)定為零度，把水的冰點(diǎn)定為100度。后來他的同事施勒默爾把兩個(gè)溫度點(diǎn)的數(shù)值又倒過來，就成了現(xiàn)在的百分溫度，即攝氏溫度，用℃表示。華氏溫度與攝氏溫度的關(guān)系為：℉＝9/5℃+32，或℃＝5／9(℉-32)。</p><p>　　現(xiàn)在英、美國家多用華氏溫度，德國多用列氏溫度，而世界科技界和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，以及我國、法國等大多數(shù)國家則多用攝氏溫度。</p><p&

16、gt;　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要，測(cè)溫技術(shù)也不斷地改進(jìn)和提高。由于測(cè)溫范圍越來越廣，根據(jù)不同的要求，又制造出不同需要的測(cè)溫儀器。下面介紹幾種。</p><p>　　氣體溫度計(jì)多用氫氣或氦氣作測(cè)溫物質(zhì)，因?yàn)闅錃夂秃獾囊夯瘻囟群艿?，接近于絕對(duì)零度，故它的測(cè)溫范圍很廣。這種溫度計(jì)精確度很高，多用于精密測(cè)量。</p><p>　　電阻溫度計(jì)分為金屬電阻溫度計(jì)和半導(dǎo)體電阻溫度計(jì)，都

17、是根據(jù)電阻值隨溫度的變化這一特性制成的。金屬溫度計(jì)主要有用鉑、金、銅、鎳等純金屬的及銠鐵、磷青銅合金的；半導(dǎo)體溫度計(jì)主要用碳、鍺等。電阻溫度計(jì)使用方便可靠，已廣泛應(yīng)用。它的測(cè)量范圍為-260℃至600℃左右。</p><p>　　溫差電偶溫度計(jì)是一種工業(yè)上廣泛應(yīng)用的測(cè)溫儀器。利用溫差電現(xiàn)象制成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端，另兩端與測(cè)量儀表連接，形成電路。把工作端放在被測(cè)溫度處，工作端與自由端溫度不同時(shí)，

18、就會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)，因而有電流通過回路。通過電學(xué)量的測(cè)量，利用已知處的溫度，就可以測(cè)定另一處的溫度。它適用于溫差較大的兩種物質(zhì)之間，多用于高溫和低濁測(cè)量。有的溫差電偶能測(cè)量高達(dá)3000℃的高溫，有的能測(cè)接近絕對(duì)零度的低溫。</p><p>　　高溫溫度計(jì)是指專門用來測(cè)量500℃以上的溫度的溫度計(jì)，有光測(cè)溫度計(jì)、比色溫度計(jì)和輻射溫度計(jì)。高溫溫度計(jì)的原理和構(gòu)造都比較復(fù)雜，這里不再討論。其測(cè)量范圍為500℃至3000℃以上

19、，不適用于測(cè)量低溫。</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　DS18B20是一種可組網(wǎng)的高精度數(shù)字式溫度傳感器，由于其具有單總線的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，可以使用戶輕松地組建起傳感器網(wǎng)絡(luò)，并可使多點(diǎn)溫度測(cè)量電路變得簡單、可靠。本文結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，介紹了DS18B20數(shù)字溫度傳感器在單片機(jī)下的硬件連接及軟件編程，并給出了軟件流程圖。</p>&

20、lt;p>　　該系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩大部分組成。下位機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)并提供標(biāo)準(zhǔn)RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)和DALLAS公司的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。上位機(jī)部分使用了通用PC。該系統(tǒng)可應(yīng)用于倉庫測(cè)溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過程監(jiān)控等領(lǐng)域。</p><p>　　關(guān)鍵字：溫度測(cè)量；單總線；數(shù)字溫度傳感器；單片機(jī)</p><p><b>

21、　　Abstract</b></p><p>　　As a kind of high-accuracy digital net temperature sensor，DS18 B20 can be used building a sensor net easily. It can also make the net simple and reliable with it's special 1

22、-wire interface .This paper introduces the application of DS18B20 with single chip processor.</p><p>　　Thesystem is constituted by two parts the temperature measured part and displayed part. The temperature

23、 measured part has a RS232 interface. It used AT89C51 of ATMEL company and DS18B20 of DALLAS company .The displayed part uses PC .This system is applied in such domains as warehouse detecting temperature；air-conditioner

24、controlling system in building and supervisory productive process etc.</p><p>　　Key words：temperature measure；single bus；digital thermometer；single chip processor；</p><p><b>　　概述</b>

25、</p><p><b>　　1.1系統(tǒng)背景</b></p><p>　　在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對(duì)溫度的測(cè)量及控制占據(jù)著極其重要地位。首先讓我們了解一下多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)在各個(gè)方面的應(yīng)用領(lǐng)域：消防電氣的非破壞性溫度檢測(cè)，電力、電訊設(shè)備之過熱故障預(yù)知檢測(cè)，空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)，各類運(yùn)輸工具之組件的過熱檢測(cè)，保全與監(jiān)視系統(tǒng)之應(yīng)用，醫(yī)療與健診的溫度測(cè)試，化工、機(jī)械…等設(shè)備

26、溫度過熱檢測(cè)。溫度檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用十分廣闊。</p><p><b>　　1.2 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)運(yùn)用主從分布式思想，由單片機(jī)工作，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前各點(diǎn)的溫度值，對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行控制。</p><p>　　設(shè)計(jì)采用的是單片機(jī)基于數(shù)字溫度傳感器DS18B20的系統(tǒng)。DS18B20利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量，輕松的組

27、建傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的抗干擾性好、設(shè)計(jì)靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。本系統(tǒng)可以應(yīng)用在大型工業(yè)及民用常溫多點(diǎn)監(jiān)測(cè)場(chǎng)合。如糧食倉儲(chǔ)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、溫控制程生產(chǎn)線之溫度影像檢測(cè)、醫(yī)療與健診的溫度測(cè)試、空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)、石化、機(jī)械…等。</p><p><b>　　1.3硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　硬件設(shè)計(jì)部分主要包括：（AT89C51

28、、A/D、時(shí)鐘芯片、LCD、外圍擴(kuò)展數(shù)據(jù)RAM）等芯片的選擇； 硬件主電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)、液晶顯示電路設(shè)計(jì)、外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)器接口電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤接口電路等功能模塊電路設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)功能要求，構(gòu)造圖1所示的系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖。</p><p>　　圖1 系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖&l

29、t;/p><p><b>　　硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　硬件設(shè)計(jì)主電路圖見附錄1</p><p>　　硬件的介紹與選擇選擇</p><p>　?。?）.單片機(jī)的介紹：</p><p>　　單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一

30、個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。</p><p>　　單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroler），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)

31、備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)提及要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。</p><p>　　早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹唵慰煽慷阅懿诲e(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用

32、。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，

33、而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每

34、件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。</p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)

35、系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。</p><p>　　單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一

36、類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。 </p><p>　　它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。 </p><p>　　單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是

37、特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ </p><p>　　由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以

38、目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級(jí)匯編語言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機(jī)沒有家用計(jì)算機(jī)那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。一個(gè)可視化高級(jí)語言編寫的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十K的尺寸！對(duì)于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對(duì)于單片機(jī)來講是不能接受的。 單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始

39、卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來運(yùn)行，家用PC的也是承受不了的。</p><p>　　可以說，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的

40、最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電

41、路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。</p><p>　　（2） 單片機(jī)的選擇：</p><p>　?、?本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心。單片機(jī)/MCU主要有51基本型和52增強(qiáng)型，而相比之下52型比51型功能更為強(qiáng)大，ROM和RAM存儲(chǔ)空間更大，52還兼容51指令系統(tǒng)?；诒鞠到y(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容的需要，綜合考慮后，我們選擇單片機(jī)ATME公

42、司的AT89C52為控制核心；主要基于考慮AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）、6個(gè)中斷源；時(shí)鐘頻率0-24MHz；器件采用高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，并兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，功能強(qiáng)大。</p><p>　　(2)AT89C52介紹</p><p>　

43、　AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和256K bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大，AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。</p><p>

44、<b>　　主要性能參數(shù)：</b></p><p>　　與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容</p><p>　　8K字節(jié)可重擦寫FLASH閃存存儲(chǔ)器</p><p>　　1000次寫/擦循環(huán)</p><p>　　時(shí)鐘頻率：0Hz—24MHz</p><p><b>　　三級(jí)加密存儲(chǔ)器&

45、lt;/b></p><p>　　256字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　32個(gè)可編程I/O口線 </p><p>　　3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器 圖2.1 引腳圖</p><p><b>　　6個(gè)中斷源</b></p><p>　　可編程串行UA

46、RT通道</p><p>　　低功耗的空閑和掉電模式</p><p>　　片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路</p><p>　　AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。同時(shí)，AT89C52

47、可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM</p><p>　　中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)本.AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種

48、封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。</p><p>　　AT89C52引腳功能：</p><p><b>　　·Vcc：電源電壓</b></p><p><b>　　·GND：地</b></p><p>　　·P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)

49、總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口</p><p>　　P0寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。</p><p>　　在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問器件激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)

50、時(shí)，要求外接上拉電阻。</p><p>　　·P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。</p><p>　　與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.

51、1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部</p><p>　　計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入(P1.1/T2EX)，參見表2-1。</p><p>　　Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。表2-1為 P1.0和P1.1的第二功能</p><p>　　表P1.0和P1.1的第二功能</p><p>　　·P2口：P2是一個(gè)帶

52、有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)</p><p>　　動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，同時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。</p><p>　　在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOV@DPTR指令）時(shí)，P2口送

53、出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOV@RI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。</p><p>　　Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。</p><p>　　·P3口：P3口時(shí)一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸

54、入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。</p><p>　　P3口作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-2所示：此外，P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。</p><p>　　·RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平</p><p><b&g

55、t;　　將使單片機(jī)復(fù)位。</b></p><p>　　·ALE/ ：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。</p><p><b>　　表P3口第二功

56、能</b></p><p>　　對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程器件，改引腳還用于輸入編程脈沖（ ）。</p><p>　　如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位復(fù)位，可禁止ALE操作。該位置復(fù)位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。</p><p>

57、　　· ：程序儲(chǔ)存允許（ ）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在次期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 信號(hào)。</p><p>　　· /VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFH）， 端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖

58、存 端狀態(tài)。</p><p>　　如端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。</p><p>　　Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上＋12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。</p><p>　　·XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　&#

59、183;XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　?。?）單片機(jī)最小系統(tǒng)電路</p><p>　　AT89C51作為溫度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心器件。該器件是INTEL公司生產(chǎn)的MCS一5l系列單片機(jī)中的基礎(chǔ)產(chǎn)品，采用了可靠的CMOS工藝制造技術(shù)，具有高性能的8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS—51的CMOS產(chǎn)品。不僅結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，而且繼承和

60、擴(kuò)展了MCS—48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。單片機(jī)小系統(tǒng)的電路圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 單片機(jī)小系統(tǒng)電路</p><p>　　AT89C51單片機(jī)的主要特性：</p><p>　　(1)與MCS-51 兼容，4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器；</p><p>　　(2)靈活的在線系統(tǒng)編程，掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性；</p>

61、;<p>　　(3)壽命為1000次寫/擦周期，數(shù)據(jù)保留時(shí)間可10年以上；</p><p>　　(4)全靜態(tài)工作模式：0Hz-33Hz；</p><p>　　(5)三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；</p><p>　　(6)128*8位內(nèi)部RAM，32可編程I/O線；</p><p>　　(7)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源；<

62、/p><p>　　(8)全雙工串行UART通道，低功耗的閑置和掉電模式；</p><p>　　(9)看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針；</p><p>　　(9)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；</p><p>　?。?） 溫度傳感器介紹：</p><p>　　美國Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持

63、 "一線總線"接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。現(xiàn)在，新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。目前DS18B20批量采購價(jià)格僅10元左右。</p><p>　　在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)

64、遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問題等技術(shù)問題，才能夠達(dá)到較高的測(cè)量精度。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號(hào)較強(qiáng)，模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。因此，在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問題的最有效方案，新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際

65、應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。新的"一線器件"DS18B20體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　DS18B20、DS1822的特性DS18B20可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，精度為±0.5°C。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能

66、價(jià)格比也非常出色！DS1822與DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為±2°C，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。 繼"一線總線"的早期產(chǎn)品后，DS1820開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。DS18

67、B20、DS1822 "一線總線"數(shù)字化溫度傳感器同DS1820一樣，DS18B20也支持"一線總線"接口，測(cè)量溫度范圍為-55°C～+125°C，在-10～+85°C范圍內(nèi)，精度為±0.5°C。DS1822的精度較差為±2°C。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以"一線總線"的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡

68、劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境</p><p>　　二、DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS18B20可以程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為±0.5°C。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EPROM中，掉電后依然保存。</p><p>　　溫度傳感器DS18B20引腳如圖3所示。

69、</p><p>　　8引腳封裝 TO－92封裝</p><p><b>　　圖3 溫度傳感器</b></p><p><b>　　引腳功能說明：</b></p><p>　　NC ：空引腳，懸空不使用；</p><p>　　

70、VDD ：可選電源腳，電源電壓范圍3~5.5V。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。</p><p>　　DQ ：數(shù)據(jù)輸入/輸出腳。漏極開路，常態(tài)下高電平。</p><p><b>　　GND ：為電源地</b></p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存

71、器。</p><p>　　光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。 </p>

72、<p>　　DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。 </p><p>　　這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位

73、為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。 例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，-55℃的數(shù)字輸出為FC90H。 </p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 </p>

74、<p>　　暫存存儲(chǔ)器包含了8個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測(cè)得的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。 </p><p>　　該字節(jié)各位的意義如下：</p><p>　　TM

75、 R1 R0 1 1 1 1 1</p><p>　　低五位一直都是1 ，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如表1所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位） </p><p>　　表1 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表</p><p>　　根據(jù)DS18B2

76、0的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。</p><p>　　（4） 溫度傳感器與單片機(jī)

77、的連接：</p><p>　　溫度傳感器的單總線(1-Wire)與單片機(jī)的P2．0連接，P2．0是單片機(jī)的高位地址線A8。P2端口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O，其輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)該端口寫“1”，可通過內(nèi)部上拉電阻將其端口拉至高電平，此時(shí)可作為輸入口使用，這是因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某一引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

78、器時(shí)。如執(zhí)行MOVX DPTR指令，則表示P2端口送出高8位的地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，可執(zhí)行MOVX RI指令，P2端口內(nèi)容即為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中R2寄存器內(nèi)容，整個(gè)訪問期間不改變。在Flash編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P2端口也接收高位地址和其他控制信號(hào)。圖4為DSl8820內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖5為DSl8820與單片機(jī)的接口電路。</p><p>　　圖4 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 </

79、p><p>　　圖5 DS18B20和單片機(jī)的接口連接</p><p>　　1 復(fù)位信號(hào)及外部復(fù)位電路</p><p>　　單片機(jī)的P1.6端口是MAX813看門狗電路中喂狗信號(hào)的輸入端，即單片機(jī)每執(zhí)行一次程序就設(shè)置一次喂狗信號(hào)，清零看門狗器件。若程序出現(xiàn)異常，單片機(jī)引腳RST將出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，使其復(fù)位。該復(fù)位信號(hào)高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩

80、脈沖周期即兩個(gè)機(jī)器周期以上。若使用頻率為12 MHz的晶體振蕩器，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過2μs才完成復(fù)位操作。</p><p>　　2 單片機(jī)與報(bào)警電路</p><p>　　系統(tǒng)中的報(bào)警電路是由發(fā)光二極管和限流電阻組成，并與單片機(jī)的P1.2端口連接。P1端口的作用和接法與P2端口相同，不同的是在Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址數(shù)據(jù)。</p><p>

81、;<b>　　3 電源電路</b></p><p>　　由于該系統(tǒng)需要穩(wěn)定的5 V電源，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須采用能滿足電壓、電流和穩(wěn)定性要求的電源。該電源采用三端集成穩(wěn)壓器LM7805。它僅有輸入端、輸出端及公共端3個(gè)引腳，其內(nèi)部設(shè)有過流保護(hù)、過熱保護(hù)及調(diào)整管安全保護(hù)電路．由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作為穩(wěn)壓電源。圖6為電源電路連接圖。</p><p>　　圖

82、6 電源電路連接圖</p><p><b>　　4 顯示電路</b></p><p>　　采用技術(shù)成熟的74HCl64實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換。LED顯示分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。這里采用靜態(tài)顯示，系統(tǒng)通過單片機(jī)的串行口來實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示。串行口為方式零狀態(tài)，即工作在移位寄存器方式，波特率為振蕩頻率的1/12。當(dāng)器件執(zhí)行任何一條將SBUF作為目的寄存器的命令時(shí)，數(shù)據(jù)便開始從RXD端

83、發(fā)送。在寫信號(hào)有效時(shí)，相隔一個(gè)機(jī)器周期后發(fā)送控制端SEND有效，即允許RXD發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)允許從TXD端輸出移位脈沖。圖7為顯示電路的連接圖。</p><p>　　圖7 顯示電路的連接圖</p><p><b>　　5 看門狗電路</b></p><p>　　系統(tǒng)中把P1.6作為看門狗的“喂狗”信號(hào)；將MAX813的RESET與單片機(jī)的復(fù)位

84、信號(hào)RST連接。由于單片機(jī)每執(zhí)行一次程序，就會(huì)給看門狗器件一個(gè)復(fù)位信號(hào)，這樣也可以用手工方式實(shí)現(xiàn)復(fù)位。當(dāng)按鍵按下時(shí)，SW—SPST就會(huì)在MAX813引腳產(chǎn)生一個(gè)超過200 ms的低電平，其實(shí)看門狗器件在1.6 s時(shí)間內(nèi)沒有復(fù)位，使7引腳輸出一個(gè)復(fù)位信號(hào)的作用是相同的，其連接圖如圖8所示。</p><p>　　圖8 看門狗器件的MAX813的連接圖</p><p><b>　　第

85、三章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測(cè)

86、量、計(jì)算、顯示、通訊等。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。</p><p>　　首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。</p><p>　　主程序調(diào)用了4個(gè)子程序，分別是數(shù)碼管顯示

87、程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度測(cè)試程序、中斷控制程序、單片機(jī)與PC機(jī)串口通訊程序。</p><p>　　鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識(shí)別及相關(guān)處理。</p><p>　　溫度測(cè)試程序：對(duì)溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。</p><p>　　數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。</p><p

88、>　　中斷控制程序：實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示功能。</p><p>　　串口通訊程序：實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)。</p><p>　　將各個(gè)功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時(shí)候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和I/O沖突即可。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。因?yàn)樘D(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而調(diào)用指令則

89、不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無論是修改還是維護(hù)都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個(gè)好處那就是以后寫程序的時(shí)候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個(gè)單元功能模塊。</p><p>　　主程序流程圖如右圖:</p><p>　　3.2各模塊子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　下面對(duì)主要幾個(gè)子程序的流程圖做介紹：</p><p&

90、gt;　　（1）溫度測(cè)試子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　見附錄一：溫度測(cè)試子程序流程圖</p><p>　?。?）中斷控制程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　如右圖:</b></p><p>　　（3）串口通信程序設(shè)</p><p>　　本次通訊中，系統(tǒng)中單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和控制，上位機(jī)進(jìn)

91、行現(xiàn)場(chǎng)可視化檢測(cè)，通信協(xié)議采用半雙工異步串行通信方式，通過RS232的RTS信號(hào)進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換，傳輸數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)，上位機(jī)與下位機(jī)之間采用主從式通訊。本人采用的VB環(huán)境下PC機(jī)與單片機(jī)之間實(shí)現(xiàn)串行通訊的軟硬件方案。VB是Microsoft公司推出的Windows應(yīng)用程序開發(fā)工具，因其具有界面友好，編程簡便等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的使用，而且Visual Basic 6.0 版本帶有專門實(shí)現(xiàn)串行通訊的MSCOMM控件。</p>&

92、lt;p>　　MSComm控件串口具有完善的串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。通過此控件，PC機(jī)可以利用串行口與其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕松連接，簡單高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通訊。此控件的事件響應(yīng)有兩種處理方式。事件驅(qū)動(dòng)方式：由MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通訊錯(cuò)誤及事件；查詢方式：通過檢查CommEvent屬性的值來判斷事件和錯(cuò)誤。 </p><p>　　1) MSComm控件的主要屬性和方法 </p>

93、<p>　　a. CommPort：設(shè)置或返回串行端口號(hào)，其取值范圍為1—99，缺省為1 </p><p>　　b. Setting：設(shè)置或返回串行端口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位。   </p><p>　　c. PortOpen：打開或關(guān)閉串行端口。 </p><p>　　d. RThreshold：該屬性為

94、一閥值，它確定當(dāng)接收緩沖區(qū)內(nèi)字節(jié)個(gè)數(shù)達(dá)到或超過該值后就產(chǎn)生MSComml-OnComm事件。 </p><p>　　e. Input：從接收緩沖區(qū)移走一串字符。 </p><p>　　f. Output：向發(fā)送緩沖區(qū)傳送一字符串。 </p><p><b>　　軟件流程圖如下：</b></p><p><b>

95、　　單片機(jī)程序流程圖</b></p><p><b>　　PC通訊程序流程圖</b></p><p>　　參數(shù)設(shè)定：通信端口選擇COM1，波特率設(shè)定為1200B/S</p><p>　　MSCOmm.CommPort=1</p><p>　　MSComm.Setting=“1200， n, 8, 1”。 &l

96、t;/p><p>　　START:MOVSP,#60H</p><p>　　MOVTMOD,#20H</p><p>　　MOVTH1,#0E6H</p><p>　　MOVTL1,#0E6H ;1200B/S，晶振為12MHZ</p><p>　　MOV PCON,#00H</p>

97、<p>　　MOVSCON,#50H</p><p><b>　　SETBTR1</b></p><p>　　3.3 編譯軟件介紹</p><p><b>　　Keil軟件簡介：</b></p><p>　　單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃P

98、U可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連

99、接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。</p><p><b>　　1. 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　Keil C51是美國

100、Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯</p><p>　　的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。</p><p>　　Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到K

101、eil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　2.Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，如圖4.1所示，其中uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)

102、試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的</p><p>　　Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以

103、直接寫入程序存貯器如EPROM中。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試 </p><p><b>　　4.1 分步調(diào)試</b></p><p><b>　　1、測(cè)試環(huán)境及工具</b></p><p>　　測(cè)試溫度：0~100攝氏度。（模擬多點(diǎn)不同溫度值環(huán)境）</p><p

104、>　　測(cè)試儀器及軟件：數(shù)字萬用表，溫度計(jì)0~100攝氏度，串口調(diào)試助手。</p><p><b>　　測(cè)試方法：目測(cè)。</b></p><p><b>　　2、測(cè)試方法</b></p><p>　　使系統(tǒng)運(yùn)行，觀察系統(tǒng)硬件檢測(cè)是否正常（包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，鍵盤電路，顯示電路，溫度測(cè)試電路等）。系統(tǒng)自帶測(cè)試表格數(shù)據(jù)，觀

105、察顯示數(shù)據(jù)是否相符合即可。</p><p>　　采用溫度傳感器和溫度計(jì)同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)水溫變化情況（取溫度值不同的多點(diǎn)），目測(cè)顯示電路是否正常。并記錄各點(diǎn)溫度值，與實(shí)際溫度值比較，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。</p><p>　　使用串口調(diào)試助手與單片機(jī)通訊，觀察單片機(jī)與串口之間傳輸數(shù)據(jù)正確否。</p><p><b>　　3、測(cè)試結(jié)果分析</b><

106、/p><p>　　自檢正常，各點(diǎn)溫度顯示正常，串口傳輸數(shù)據(jù)正確。</p><p>　　因?yàn)樾酒撬芰戏庋b，所以對(duì)溫度的感應(yīng)靈敏度不是相當(dāng)高，需要一個(gè)很短的時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定。</p><p><b>　　4.2 統(tǒng)一調(diào)試</b></p><p>　　將硬件及軟件結(jié)合起來進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)試。實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)通訊，兩者可以實(shí)時(shí)

107、更新顯示各點(diǎn)溫度值。</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　作為xxx的大二學(xué)生，我覺得做單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是很有意義的，而且也是必要的。</p><p>　　在此首先感謝我的導(dǎo)師xx老師給與我的無私的幫助。</p><p>　　在做這次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料了。為了

108、讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的實(shí)際資料是十分必要的，也是必不可少的。通過做這個(gè)課程設(shè)計(jì)我不但回顧了以前學(xué)習(xí)的知識(shí)，如：電子CAD，匯編語言、模擬和數(shù)字電路知識(shí)等。在學(xué)習(xí)過程當(dāng)我再一次用到以前學(xué)過的東西時(shí)，才發(fā)現(xiàn)這次的設(shè)計(jì)竟然可以讓以前不太懂的問題通過這次的任務(wù)而得到解決。</p><p>　　在這次設(shè)計(jì)的過程中我發(fā)現(xiàn)要做好這次的設(shè)計(jì)，首先要對(duì)單片機(jī)有足夠的了解，這是一門基于單片機(jī)的課程，里面用到了關(guān)于單片機(jī)和

109、c語言的許多知識(shí)。</p><p>　　這不但讓我溫習(xí)了以前的知識(shí)，更對(duì)知識(shí)的加深起到極大的作用，我深深體會(huì)到一個(gè)設(shè)計(jì)不是一次就可以完成的，它需要不停的修改，精益求精。在次過程中我們要踏踏實(shí)實(shí)的做，不能好高騖遠(yuǎn)。</p><p>　　最后讓我在此由衷的感謝我的知道老師xx老師，他給與我的幫助是無法估量的。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&