嵌入式溫度控制與顯示器畢業(yè)設計論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　嵌入式溫度控制與顯示器</p><p><b>　　中國·珠海</b></p><p>　　二○一○ 年 五 月</p><p>　學 院： 信息科學技術學院</p><p>　專

2、 業(yè)： 姓 名： 指導老師： 自動化</p><p>　學 號： 職 稱： </p><p>　教授</p><p>　　嵌入式溫度控制與顯示器</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文主要是針對生產或生活需要的恒溫系統(tǒng)而展開的一系列設計研究。該

3、設計以嵌入式中的單片機STC89C52RC為控制核心，從DS18B20溫度檢測的數(shù)據(jù)采集、設定值調整、LED數(shù)碼管顯示電路、報警及輸出控制電加熱器和電制冷器等幾個方面出發(fā)，詳細研究和設計了基于單片機的溫度控制的各個部分內容，設計了單片機及其外圍電路，并結合一套經典的程序算法。給出了一套合理的基于單片機的溫度控制器軟硬件解決方案。</p><p>　　關鍵字 ：溫度檢測 溫度顯示 DS18B20 單片機 溫度控制&

4、lt;/p><p>　　Embedded temperature control and display</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This article mainly on production or living needs the system of thermostat and launch

5、ed a series of design studies. The STC89C52RC single-chip design for the control of the core, from the temperature detection DS18B20 data acquisition, the adjustment settings, LED digital tube display circuit, alarm and

6、output control several aspects, such as electric heater and electric cooler , the detailed study and design based on single the temperature control machine in all parts of the design of the singl</p><p>　　Ke

7、y words: Single-chip Computer Single-chip Displayer Sensor Temperature Measurement </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p&g

8、t;<p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1課題設計背景及意義1</p><p>　　1.2行業(yè)技術發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.3課題設計的主要內容1</p><p>　　2系統(tǒng)的總體設計3</p><p>　　3系統(tǒng)的主要硬件介紹4<

9、;/p><p>　　3.1單片機介紹4</p><p>　　3.1.1單片機概述4</p><p>　　3.1.2單片機編程語言介紹5</p><p>　　3.1.3系統(tǒng)選擇6</p><p>　　3.1.4 STC89C52RC引腳功能介紹9</p><p>　　3.2溫度傳感器DS18

10、B2016</p><p>　　3.2.1 DS18B2016</p><p>　　3.2.2 DS18B20的硬件連接25</p><p>　　4溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計26</p><p>　　4.1硬件設計26</p><p>　　4.1.1溫度檢測部分26</p><p>　　4.

11、1.2 LED數(shù)碼管顯示電路27</p><p>　　4.1.3單片機及按鍵電路設計31</p><p>　　4.1.4報警電路模塊33</p><p>　　4.1.5電源模塊34</p><p>　　4.1.6加熱及制冷處理模塊35</p><p>　　4.2 軟件系統(tǒng)設計42</p>&l

12、t;p>　　4.2.1系統(tǒng)程序流程圖42</p><p>　　4.2.2單片機軟件開發(fā)語言43</p><p>　　4.2.3 DS18B20驅動程序44</p><p>　　4.2.4系統(tǒng)的程序源代碼54</p><p>　　5溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計的硬件成果及測試結果、分析62</p><p>　　5.1

13、模塊硬件概論62</p><p>　　5.1.1溫度采集模塊和報警電路模塊62</p><p>　　5.1.2溫度顯示模塊63</p><p>　　5.1.3鍵盤調整模塊63</p><p>　　5.1.4電源模塊64</p><p>　　5.1.5加熱及制冷處理模塊65</p><p&

14、gt;　　5.1.6整體硬件系統(tǒng)65</p><p>　　5.2系統(tǒng)測試結果、分析66</p><p><b>　　6結論與展望68</b></p><p><b>　　6.1結論68</b></p><p><b>　　6.2展望68</b></p>

15、<p><b>　　參考文獻70</b></p><p><b>　　附錄71</b></p><p><b>　　謝辭73</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1課題設計背景及意義</p&

16、gt;<p>　　嵌入式在電子產品中的應用已經越來越廣泛，并且在很多電子產品中也將其用到溫度控制和溫度檢測、顯示。基于單片機的溫度監(jiān)控系統(tǒng)較傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)具有更高的智能性，并且系統(tǒng)的功能更加易于擴展和升級，是一種低成本的溫度控制、檢測方案。</p><p>　　采用單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量

17、和數(shù)量。 因此單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產中經常會遇到的問題。</p><p>　　本次設計采用MCS-51系列單片機與各種外圍電路構成單片機溫度自動檢測和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫度的實時檢測、控制和顯示。通過本次設計掌握溫度檢測控制系統(tǒng)的硬件設計方法和軟件編寫方法。熟悉Protel軟件的使用方法，熟悉PCB板的制作。通過課題的研究進一步鞏固所學的知識，同時學習課程以外的相關知識，培養(yǎng)綜合應用知識的能力。鍛煉動

18、手能力與實際工作能力，將所學的理論與實踐結合起來。</p><p>　　1.2 行業(yè)技術發(fā)展趨勢</p><p>　　近年來，在溫度檢測技術領域中，多種新的檢測原理與技術的開發(fā)應用己取得了具有實用性的重大進展。新一代溫度檢測元件正在不斷出現(xiàn)和完善化，主要包括以下幾種。(1)晶體管溫度檢測元件(2)集成電路溫度檢測元件(3)核磁共振溫度檢測器(4)熱噪聲溫度檢測器(5)石英晶體溫度檢測器(6

19、)光纖溫度檢測器(7)激光溫度檢測器。</p><p>　　目前國內外的溫度控制方式越來越趨向于智能化，溫度測量首先是由溫度傳感器來實現(xiàn)的。測溫儀器由溫度傳感器和信號處理兩部分組成。溫度測量的過程就是通過溫度傳感器將被測對象的溫度值轉換成電的或其它形式的信號,傳遞給信號處理電路進行信號處理轉換成溫度值顯示出來。溫度傳感器隨著溫度變化而引起變化的物理參數(shù)有: 膨脹、電阻、電容、熱電動勢,磁性能、頻率、光學特性及熱噪

20、聲等等。隨著生產的發(fā)展,新型溫度傳感器還會不斷出現(xiàn),目前,國內外通用的溫度傳感器及測溫儀大致有以下幾種: 熱膨脹式溫度計、電阻溫度計、熱電偶、輻射式測溫儀表、石英溫度傳感器測溫儀。</p><p>　　1.3 課題設計的主要內容</p><p>　　該設計是以單片機STC89C52RC為控制核心，從DS18B20溫度檢測的數(shù)據(jù)采集、設定值調整、LED數(shù)碼管顯示電路、報警及輸出控制電加熱器及

21、制冷等幾個方面出發(fā)，詳細研究和設計了基于單片機的溫度控制的各個部分內容，設計了單片機及其外圍電路，并結合一套經典的程序算法。</p><p>　　在一些溫控系統(tǒng)電路中，廣泛采用的是通過熱電偶、熱電阻或PN結測溫電路經過相應的信號調理電路，轉換成A／D轉換器能接收的模擬量，再經過采樣／保持電路進行A／D轉換，最終送入單片機及其相應的外圍電路，完成監(jiān)控。但是由于傳統(tǒng)的信號調理電路實現(xiàn)復雜、易受干擾、不易控制且精度不高

22、。本文介紹單片機結合DS18B20環(huán)境溫度控制器設計，本系統(tǒng)用一種新型的可編程溫度傳感器（DS18B20），不需復雜的信號調理電路和A／D轉換電路能直接與單片機完成數(shù)據(jù)采集和處理，實現(xiàn)方便、精度高，可根據(jù)不同需要用于各種場合。</p><p>　　本次設計主要是對加熱和制冷設備的溫度控制，其主要任務如下：</p><p>　　用單片機對溫度進行實時檢測、顯示和控制，以解決日常生活中及工業(yè)對

23、溫度的顯示及控制問題。其溫度顯示為“-XXC”，精度為±0.50℃ ,測溫范圍-55℃～+125℃，采用LED顯示，不單符合家庭使用更適合工業(yè)的使用。</p><p>　　2 系統(tǒng)的總體設計</p><p>　　嵌入式單片機的溫度控制系統(tǒng)需要完成溫度的檢測并可以通過按鍵設定調整最高溫度和最低溫度值、能夠顯示當前溫度值、最高設定溫度和最低設定溫度值，同時要實現(xiàn)當溫度超過設定上限溫

24、度時，啟動制冷器件降溫，溫度超過設定最高溫度時報警；當溫度低于設定下限溫度時，啟動電熱器件加熱，溫度低于設定最低溫度時報警等功能。需要系統(tǒng)包括單片機最小系統(tǒng)電路和按鍵電路、LED顯示電路、溫度檢測部分、報警和控制輸出等主要部分，系統(tǒng)地總體設計如下圖所示：</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)整體設計框圖</p><p>　　3 系統(tǒng)的主要硬件介紹</p><p>

25、<b>　　3.1 單片機介紹</b></p><p>　　3.1.1單片機概述</p><p>　　單片微機（Single-Chip Microcomputer）簡稱單片機，通常統(tǒng)稱微控制器（Micro-Controller 簡寫μC）或微型處理部件（Micro Controller Unit 簡寫MCU）。一般的說，單片機就是在一塊硅片上集成CPU、RAM、ROM

26、、定時器/計數(shù)器、和多種I/O的完整的數(shù)字處理系統(tǒng)。二十世紀，微電子、IC集成電路行業(yè)發(fā)展迅速，其中單片機行業(yè)的發(fā)展最引人注目。單片機功能強、價格便宜、使用靈活，在計算機應用領域中發(fā)揮著極其重要的作用。從INTEL公司于1971年生產第一顆單片機Intel-4004開始，開創(chuàng)了電子應用的“智能化”新時代。單片機以其高性價比和靈活性，牢固樹立了其在嵌入式微控制系統(tǒng)中的“霸主”地位，在PC機以286、386、Pentium、PⅢ高速更新?lián)Q代

27、的同時，單片機卻“始終如一”保持旺盛的生命力。例如，MCS-51系列單片機已有十多年的生命期，如今仍保持著上升的態(tài)勢就充分證明了這一點。</p><p>　　1.單片機的結構與組成</p><p>　　目前，單片機的系統(tǒng)結構有兩種類型：一種是將程序和數(shù)據(jù)存儲器分開使用，即哈佛（Harvard）結構，當前的單片機大都是這種結構。另一種是采用和PC機的馮.諾依曼（Von Neumann）類似的

28、原理，對程序和數(shù)據(jù)存儲器不作邏輯上的區(qū)分，用來存放用戶程序，可分為EEPROM、OTP、ROM和FLASH等類。</p><p>　　EEPROM型內存編程后其內容可用紫外線擦除，用戶可反復使用，故特別適用于開發(fā)過程，但EEPROM型單片機價格很高。具有ROM型（掩膜型）內存的單片機價格最低，它適用于大批量生產。由于ROM型單片機的代碼只能由生產廠商在制造芯片時寫入，故用戶要更改程序代碼就十分不便，在產品未成熟時

29、選用ROM型單片機風險較高。OTP型（一次可編程）單片機介于EEPROM和ROM型單片機之間，它允許用戶自己對其編程，但只能寫入一次。OTP型單片機生產多少完全可由用戶自己掌握，不存在ROM型有最小起訂量和掩膜費問題，另外，該類單片機價格已同掩膜型十分接近，故特別受中小批量客戶的歡迎。Flash型（閃速型）單片機允許用戶使用編程工具或在線快速修改程序代碼，且可反復使用，故一推出就受到廣大用戶的歡迎。Flash型單片機,即可用于開發(fā)過程，

30、也可用于批量生產，隨著制造工藝的改進，F(xiàn)lash型單片機價格不斷下降，使用越來越普遍，它已是現(xiàn)代單片機的發(fā)展趨勢。 隨機內存（RAM）：用來存放程序運行時的工作變量和數(shù)據(jù)，由于RAM的制作工藝復雜，價格比ROM高得多，所以單片機的內部RAM非常寶貴，通常僅有幾十到幾百個字節(jié)。R</p><p>　　2.中央處理器（CPU）</p><p>　　是單片機的核心單元，通常由算術邏輯運算部件AL

31、U和控制部件構成。CPU就像人的大腦一樣，決定了單片機的運算能力和處理速度。 并行輸入/輸出（I/O）口：通常為獨立的雙向口，任何口既可以用作輸入方式，又可以作輸出方式，通過軟件編程來設定?，F(xiàn)代的單片機的I/O口也有不同的功能，有的內部具有上拉或下拉電阻，有的是漏極開路輸出，有的能提供足夠的電流可以直接驅動外部設備。I/O是單片機的重要資源，也是衡量單片機功能的重要指針之一。串口輸入/輸出口：用于單片機和串行設備或其它單片機的通信。串行

32、通信有同步和異步之分，這可以用硬件或通用串行收發(fā)器件來實現(xiàn)。不同的單片機可能提供不同標準的串行通信接口，如UART、SPI、、Micro Wire等。</p><p>　　3.定時器/計數(shù)器（T/C）</p><p>　　單片機內部用于精確定時或對外部事件（輸入信號如脈沖）進行計數(shù)，有的單片機內部有多個定時/計數(shù)器。</p><p><b>　　4.系統(tǒng)時

33、鐘</b></p><p>　　通常需要外接石英晶體或其它振蕩源來提供時鐘信號輸入，也有的使用內部RC振蕩器。 </p><p>　　以上是單片機的基本構成，現(xiàn)代的單片機又加入了許多新的功能部件，如模擬/數(shù)字轉換器（A/D）、數(shù)字/模擬轉換器（D/A）、溫度傳感器、液晶（LCD）驅動電路、電壓監(jiān)控、看門狗（WDT）電路、低壓檢測（LVD）電路等等。</p><

34、;p>　　3.1.2 單片機編程語言介紹</p><p>　　對于51系列單片機，現(xiàn)有四種語言支持，即匯編、PL/M，C和BASIC。</p><p>　　BASIC通常附在PC機上，是初學編程的第一種語言。一個新變量名定義之后可在程序中作變量使用，非常易學，根據(jù)解釋的行可以找到錯誤而不是當程序執(zhí)行完才能顯現(xiàn)出來。BASIC由于逐行解釋自然很慢，每一行必須在執(zhí)行時轉換成機器代碼，需要

35、花費許多時間不能做到實時性。BASIC為簡化使用變量，所有變量都用浮點值。BASIC是用于要求編程簡單而對編程效率和運行速度要求不高的場合。</p><p>　　PL/M是Intel從8080微處理器開始為其系列產品開發(fā)的編程語言。它很像PASCAL，是一種結構化語言，但它使用關鍵詞去定義結構。PL/M編譯器好像匯編器一樣可產生緊湊代碼。PL/M總的來說是“高級匯編語言”，可詳細控制著代碼的生成。但對51系列，P

36、L/M不支持復雜的算術運算、浮點變量而無豐富的庫函數(shù)支持。學習PL/M無異于學習一種新語言。</p><p>　　C語言是一種源于編寫UNIX操作系統(tǒng)的語言，它是一種結構化語言，可產生壓縮代碼。C語言結構是以括號{ }而不是子和特殊符號的語言。C可以進行許多機器級函數(shù)控制而不用匯編語言。與匯編相比，有如下優(yōu)點：對單片機的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對51的內存結構有初步了解寄存器分配、不同內存的尋址及數(shù)據(jù)類型等細節(jié)

37、可由 編譯器管理程序有規(guī)范的結構，可分為不同的函數(shù)。這種方式可使程序結構化將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性編程及程序調試時間顯著縮短，從而提高效率提供的庫包含許多標準子程序，具有較強的數(shù)據(jù)處理能將已編好程序可容易的植入新程序，因為它具有方便的模塊化編程技術 C語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持，C語言程序本身并不依賴于機器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據(jù)單片機不同較快地移植過來。</p>

38、<p>　　51的匯編語言非常像其它匯編語言。指令系統(tǒng)比第一代微處理器要強一些。51的不同存儲區(qū)域使得其復雜一些。盡管懂得匯編語言不是你的目的，看懂一些可幫助你了解影響任何語言效率的51特殊規(guī)定。例如，懂得匯編語言指令就可以使用在片內RAM作變量的優(yōu)勢，因為片外變量需要幾條指令才能設置累加器和數(shù)據(jù)指針進行存取。要求使用浮點和啟用函數(shù)時只有具備匯編編程經驗才能避免生成龐大的、效率低的程序，這需要考慮簡單的算術運算或先算好的查表法

39、。</p><p>　　最好的單片機編程者應是由匯編轉用C而不是原來用過標準C語言的人。</p><p>　　由此來看，單片機有著微處理器所不具備的功能，它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機最大的特征。</p><p>　　3.1.3 系統(tǒng)選擇</p><p>　　本系統(tǒng)以MCS-51單片機成員中的STC89C52RC

40、為控制核心。STC89C52RC單片機是宏晶科技推出的新一代超強干擾、高速、低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可選擇。</p><p>　　STC89C52RC 具有以下標準功能：8k 字節(jié)Flash，256 字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6 向量2 級中斷結構，全雙工串行口,片內晶振及時鐘電路。另

41、外，STC89C52RC 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結,單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 </p><p>　　宏晶科技公司的STC89C52RC單片機,是功能強大、低價位產品，可為您提供許多高性價比的應用場合，它靈活應用于各種控制領域。<

42、;/p><p>　　STC89C52RC的優(yōu)點：</p><p><b>　　超強抗干擾:</b></p><p>　　高抗靜電（ESD保護）；</p><p>　　輕松過2KV/4KV 快速脈沖干擾(EFT測試）；</p><p>　　寬電壓，不怕電源抖動；</p><p>

43、　　寬溫度范圍, - 40℃～85℃。</p><p>　　三大降低單片機時鐘對外部電磁輻射的措施：</p><p><b>　　禁止ALE輸出；</b></p><p>　　如選6時鐘/機器周期，外部時鐘頻率可降一半；</p><p>　　單片機時鐘振蕩器增益可設為1/2 gain 。</p><p

44、><b>　　超低功耗:</b></p><p>　　掉電模式：典型功耗 <0.1μA>；</p><p>　　正常工作模式：典型功耗 4mA-7mA；</p><p>　　掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于電池供電系統(tǒng)，如水表、氣表、便攜設備等。</p><p><b>　　加密性強。<

45、/b></p><p>　　在系統(tǒng)可編程, 無需編程器, 無需仿真器。</p><p>　　可送STC-ISP下載編程器, 1萬片/人/天。</p><p>　　可供應內部集成MAX810 專用復位電路的單片機，只有D 版本才有內部集成專用復位電路，原復位電路可以保留，也可以不用，不用時RESET 腳接1K電阻到地。其引腳結構如圖3-1所示。</p>

46、;<p>　　STC89C52RC的特點：</p><p>　　增強型6時鐘/機器周期，12時鐘/機器周期8051CPU。</p><p>　　工作電壓：5.5V-3.4V（5V單片機）/3.8V-2.0V（3V 單片機）。</p><p>　　工作頻率范圍：0-40MHz，相當于普通8051的0～80MHz.實際工作頻率可達48MHz。</p&

47、gt;<p>　　用戶應用程序空間4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字節(jié)。</p><p>　　片上集成1280字節(jié)/512字節(jié)RAM。</p><p>　　通用I/O 口（32/36個），復位后為： P1/P2/P3/P4 是準雙向口/ 弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）。</p><p>　　P0 口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不

48、用加上拉電阻，作為I/O 口用時，需加上拉電阻；</p><p>　　ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器/ 仿真器；</p><p>　　可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K程序3 秒即可完成一片。</p><p>　　EEPROM 功能。</p><p><b>　　看門狗。</

49、b></p><p>　　內部集成MAX810專用復位電路（D 版本才有），外部晶體20M以下時，可省外部復位電路。</p><p>　　共3個16位定時器/計數(shù)器，其中定時器0還可以當成2個8位定時器使用。</p><p>　　外部中斷4路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。</p><

50、;p>　　通用異步串行口(UART)，還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART。</p><p>　　工作溫度范圍：0--75℃/-40--+85℃。</p><p>　　封裝：LQFP-44,PDIP-40，PLCC-44,PQFP-44。</p><p>　　其引腳結構如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 STC89C52RC

51、引腳結構</p><p>　　其內部結構如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 STC89C52RC 內部結構</p><p>　　3.1.4 STC89C52RC引腳功能介紹</p><p>　　1.電源引腳Vcc和GND </p><p>　　Vcc：電源電壓，GND(10腳)：接地端。</p>

52、;<p>　　2.時鐘電路引腳XTALl和XTAL2</p><p>　　XTAL2(18腳)：接外部晶體和微調電容的一端。在內它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。要檢查單片機的振蕩電路是否正確工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脈沖信號輸出。</p><p>　　XTAL1(19腳)：接外部晶體的微調電容的另一端。在片內它是振蕩電路反相放大器

53、的輸入端。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖如圖3-3，3-4所示。</p><p>　　3.控制信號引腳RST</p><p>　　RST(9腳)“RST”是復位信號輸入端，高電平有效。當此輸入端保持兩個機器周期(24個時鐘振蕩周期)的高電平時，可以完成復位操作。</p><p>　　4.I/O(輸入/輸出)P0、P1、P2和P3</p>

54、<p>　　標準51單片機，如8031、8051、STC89C51RC、STC89C52RC等有4個I/O(輸入/輸出)口，分別為：</p><p>　　P0口：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。作為漏極八路的輸出端口，每次能驅動8個LS型TTL負載。當P0口作為輸入口使用時，其先向鎖存器(地址80H)寫入全1，此時P0口的全部引腳懸空，叫做為高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被

55、作為低8位地址、數(shù)據(jù)復用。這種情模式下，P0具有內部上拉電阻。</p><p>　　在Flash編程時，P0口也接受指令字節(jié)，在編程校驗時輸出指令字節(jié)，程序校驗時，也需要外部上拉電阻。</p><p>　　本設計利用P0口向數(shù)碼管輸出位和段的數(shù)據(jù)，使數(shù)碼管顯示溫度當前值、最高設定值和最低設定值。</p><p>　　P1口：P1口是一個帶上拉電阻的8位準雙向I/O端

56、口每一位能驅動(吸收成輸出電流)4個LS型TTL負載。對P1端口寫“1”時，內部上拉電阻端口拉高，此時可以作為輸入口使用。</p><p>　　在Flash編程和校驗時，P1口接受低8位地址字節(jié)。如表3-1</p><p><b>　　表3-1</b></p><p>　　本設計利用P1口控制3個發(fā)光二極管，當溫度傳感器檢測到得溫度高于最高設定

57、值或低于最低設定值，系統(tǒng)就會光報警（P1.0口、P1.1口、P1.3口）。當溫度傳感器異常時，P1.0點亮LED1；當溫度傳感器檢測到得溫度高于最高設定值，P1.1點亮LED2；當溫度傳感器檢測到得溫度低于最低設定值，P1.2點亮LED3。P1口并根據(jù)采集來的溫度高低對電機進行相應的控制（P1.4口控制加熱電機、P1.5口控制制冷電機）。</p><p>　　P2口：P2口是一個帶內部接上拉電阻的8位準雙向埠。P

58、2口的每一位能驅動4個LS型TTL負載。對P2口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流在訪問外部程序存儲器時，P2口送出高八位地址。</p><p>　　本設計利用P2.2口來控制和接收溫度傳感器傳來的數(shù)據(jù)，并利用P2.3口控制蜂鳴器的開和關。</p><p>　　P3口：P3口是一個帶內部接上拉電阻的8位

59、準雙向埠。P3口的每一位能驅動(吸收或輸出電流)4個LS型TTL負載。P3口與其它的I/O埠有很大區(qū)別，它除作為—般準雙向I/O口外，每個引腳還具有專門的功能，見表3-2。</p><p>　　本設計利用P3口來掃描按鍵和它的第二功能。</p><p>　　表3-2 端口引腳功能</p><p>　　P1口也是一個準雙向口，作通用I/O口使用。其電路結構見圖3-5

60、。</p><p><b>　　5.特殊功能寄存器</b></p><p>　　特殊功能寄存器（SFR）的地址空間如表3-3所示</p><p>　　表3-3 STC89C52RC特殊寄存器映像及復位值</p><p>　　定時器2寄存器： 寄存器T2CON 和T2MOD包含定時器2的控制位和狀態(tài)位（如表3-4）<

61、;/p><p><b>　　表3-4</b></p><p>　　中斷寄存器：各中斷允許位在IE寄存器中，六個中斷源的兩個優(yōu)先級也可以在IE中設置。</p><p>　　雙數(shù)據(jù)指針寄存器：為了更有利于訪問內部和外部數(shù)據(jù)存儲器，系統(tǒng)提供了兩路16位數(shù)據(jù)指針寄存器，位于SFR中82H--85H。</p><p>　　掉電標志位：

62、掉電標志位（P0F）位于特殊寄存器PCON的第四位，上電期間，POF置“1”。POF可以軟件控制。</p><p>　　看門狗定時器： WDT是一種需要軟件控制的復位方式，WDT有13位計數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門狗定時器復位存儲器構成，WDT在默認情況下無法工作，位了激活WDT，用戶必須往WDTRST寄存器中依次寫入01EH 和 0E1H，當WDT激活后，晶振工作，WDT在美國機器周期都會增加，WDT計時周期

63、依賴于外部晶振的時鐘頻率。當WDT溢出，它將驅動RSR引腳一個高個電平輸出。</p><p>　　定時器0和定時器1：在STC89C52RC中，定時器0和定時器1的操作于STC89C52RC和STC89C51RC一樣。</p><p>　　定時器2：定時器2是一個16位定時/計數(shù)器，它既可以做定時器，也可以做事件計數(shù)器，其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T位選擇，由三種工作方式，如表

64、3-5所示。</p><p><b>　　表3-5</b></p><p>　　中斷：STC89C52RC有6個中斷源：兩個外部中斷（INT0 和INT1），三個定時中斷（定時器0、1、2）和一個串行中斷。每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE中的相關中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。IE還包括一個中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。IE.6位是不

65、可用的。對于STC89C52RC，IE.5 位也是不能用的。用戶軟件不應 給這些位寫1。它們?yōu)镾TC89系列新產品預留。定時器2 可以被寄存器T2CON 中的TF2 和EXF2 的或邏輯觸發(fā)。程序進入中斷服務后，這些標志位都可以由硬件清0。實際上，中斷服務程序必須判定是否是TF2或EXF2激活中斷，標志位也必須由軟件清0。定時器0和定時器1標志位TF0和TF1在計數(shù)溢出的那個周期的S5P2被置位。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。

66、然而，定時器2的標志位TF2在計數(shù)溢出的那個周期的S2P2被置位，在同一個周期被電路捕捉下來。如表3-6所示。</p><p><b>　　表3-6</b></p><p>　　3.2 溫度傳感器DS18B20</p><p>　　集成式數(shù)字溫度傳感器DS18B20的出現(xiàn)開辟了溫度傳感器技術的新領域，它利用單總線的特點可以方便的實現(xiàn)多點溫度的測

67、量。而可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器DS18B20則是DS18B20的更新產品，它在電壓、特性及封裝方面都更具有優(yōu)勢，給了用戶更多的選擇，讓用戶可以更方便的構建適合自己的測溫系統(tǒng)。DS18B20充分利用了單總線的獨特特點，可以輕松的組建傳感器網(wǎng)絡，提供系統(tǒng)的抗干擾性，使系統(tǒng)設計更靈活、方便、而且適合于在惡劣的環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量。</p><p>　　3.2.1 DS18B20</p><p>　

68、　1)DS18B20概述</p><p><b>　　一般說明</b></p><p>　　DS18B20 數(shù)字溫度計提供9 位溫度讀數(shù),指示器件的溫度。</p><p>　　信息經過單線接口送入DS18B20 或從DS18B20 送出因此從中央處理器到DS18B20 僅需連接一條線（和地）。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，

69、而不需要外部電源。</p><p>　　因為每一個DS18B20 有唯一的系列號（silicon serial number ），因此多個DS18B20 可以存在于同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應用范圍包括HVAC環(huán)境控制，建筑物、設備或機械內的溫度檢測，以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。</p><p><b>　　特性</b>&l

70、t;/p><p>　　特獨特的單線接口，只需1個接口引腳即可通信</p><p>　　多點（multidrop）能力使分布式溫度檢測應用得以簡化</p><p><b>　　不需要外部元件</b></p><p><b>　　可用數(shù)據(jù)線供電</b></p><p><b&g

71、t;　　不需備份電源</b></p><p>　　測量范圍從-55℃至+125℃增量值為0.5℃等效的華氏溫度范圍是-67℉至257℉, 增量值為0.9℉</p><p>　　以9位數(shù)字值方式讀出溫度</p><p>　　在1秒(典型值)內把溫度變換為數(shù)字</p><p>　　用戶可定義的,非易失性的溫度告警設置</p>

72、;<p>　　告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件(溫度告警情況)</p><p>　　應用范圍包括恒溫控制,工業(yè)系統(tǒng),消費類產品,溫度計或任何熱敏系統(tǒng)</p><p><b>　　引腳排列</b></p><p>　　圖3-6 DS18B20引腳排列</p><p><b>　　2

73、）詳細說明</b></p><p><b>　　綜述</b></p><p>　　圖3-7的方框圖表示DS18B20 的主要部。DS18B20 有三個主要的數(shù)據(jù)部件：① 64位激光（lasered）ROM；② 溫度靈敏元件；③ 非易失性溫度告警觸發(fā)器TH 和TL。器件從單線的通信線取得其電源，在信號線為高電平的時間周期內，把能量貯存在內部的電容器中，在單信

74、號線為低電平的時間期內斷開此電源，直到信號線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娙荩╇娫礊橹埂Ｗ鳛榱硪环N可供選擇的方法，DS18B20也可用外部5V電源供電。</p><p>　　圖3-7 DS18B20 方框圖</p><p>　　與DS18B20 的通信經過一個單線接口。在單線接口情況下，在ROM 操作未定建立之前不能使用存貯器和控制操作。主機必須首先提供五種ROM 操作命令之一：① Read

75、 ROM(讀ROM)，② Match ROM(符合ROM),③ Search ROM(搜索ROM),④ Skip ROM(跳過ROM),或⑤Alarm Search(告警搜索) 這些命令對每一器件的64位激光ROM部分進行操作。如果在單線上有許多器件，那么可以挑選出一個特定的器件，并給總線上的主機指示存在多少器件及其類型。在成功地執(zhí)行了ROM 操作序列之后，可使用存貯器和控制操作，然后主機可以提供六種存貯器和控制操作命令之一。</

76、p><p>　　一個控制操作命令指示DS18B20 完成溫度測量。該測量的結果將放入DS18B20的高速暫存（便箋式）存貯器（Scratchpad memory），通過發(fā)出讀暫存存儲器內容的存儲器操作命令可以讀出此結果。每一溫度告警觸發(fā)器TH和TL 構成一個字節(jié)的EEPROM。如果不對DS18B20 施加告警搜索命令，這些寄存器可用作通用用戶存儲器。使用存儲器操作命令可以寫TH 和TL 。對這些寄存器的讀訪問通過便箋

77、存儲器。所有數(shù)據(jù)均以最低有效位在前的方式被讀寫。</p><p>　　寄生電源(parasite power)</p><p>　　方框圖(圖3-7)示出寄生電源電路。當I/O或VDD引腳為高電平時，這個電路便“取”得電源。只要符合指定的定時和電壓要求，I/O將提供足夠的功率。寄生電源的優(yōu)點是雙重的：① 利用此引腳遠程溫度檢測無需本地電源，② 缺少正常電源條件下也可以讀ROM。</p

78、><p>　　為了使DS18B20 能完成準確的溫度變換，當溫度變換發(fā)生時，I/O線上必須提供足夠的功率。因為DS18B20 的工作電流高達1mA，5K 的上拉電阻將使I/O線沒有足夠的驅動能力。如果幾個DS18B20在同一條I/O 線上而且企圖同時變換，那么這一問題將變得特別尖銳。</p><p>　　有兩種方法確保DS18B20 在其有效變換期內得到足夠的電源電流。第一種方法是發(fā)生溫度變換

79、時，在I/O線上提供一強的上拉。如圖3-8 所示，通過使用一個MOSFET 把I/O 線直接拉到電源可達到這一點。當使用寄生電源方式時VDD 引腳必須連接到地。</p><p>　　向DS18B20 供電的另外一種方法是通過使用連接到VDD 引腳的外部電源，如圖3-9所示。這種方法的優(yōu)點是在I/O 線上不要求強的上拉?？偩€上主機不需向上連接便在溫度變換期間使線保持高電平。這就允許在變換時間內其它數(shù)據(jù)在單線上傳送。

80、此外，在單線總線上可以放置任何數(shù)目的DS18B20，而且如果它們都使用外部電源，那么通過發(fā)出跳過（Skip）ROM命令和接著發(fā)出變換（Convert）T命令，可以同時完成溫度變換。注意只要外部電源處于工作狀態(tài)，GND引腳不可懸空。</p><p>　　圖3-8 強上拉在溫度變換期內向DS18B20供電</p><p>　　在總線上主機不知道總線上DS18B20 是寄生電源供電還是外部VD

81、D供電的情況下，在DS18B20內采取了措施來通知采用的供電方案。總線上主機通過發(fā)出跳過（Skip）ROM 的操作約定，然后發(fā)出讀電源命令，可以決定是否有需要強上拉的DS18B20 在總線上。在此命令發(fā)出后，主機接著發(fā)出讀時間片。如果是寄生供電，DS18B20 將在單線總線上送回“0”：如果由VDD 引腳供電，它將送回“1”。如果主機接收到一個“0”它知道它必須在溫度變換期間在I/O 線上供一個強的上拉。</p><

82、p>　　圖3-9 使用VDD 提供溫度變換所需電流</p><p><b>　　運用--測量溫度</b></p><p>　　DS18B20 通過使用在（on-board）溫度測量專利技術來測量溫度。溫度測量電路的方框圖見圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 溫度測量電路</p><p>　　DS1

83、8B20通過門開通期間內低溫度系數(shù)振蕩器經歷的時鐘周期個數(shù)計數(shù)來測量溫度，而門開通期由高溫度系數(shù)振蕩器決定。計數(shù)器予置對應于-55℃的基數(shù)，如果在門開通期結束前計數(shù)器達到零，那么溫度寄存器它也被予置到-55℃的數(shù)值將增量，指示溫度高于-55℃。</p><p>　　同時，計數(shù)器用鈄率累加器電路所決定的值進行予置。為了對遵循拋物線規(guī)律的振蕩器溫度特性進行補償，這種電路是必需的。時鐘再次使計數(shù)器計值至它達到零。如果門

84、開通時間仍未結束，那么此過程再次重復。</p><p>　　鈄率累加器用于補償振蕩器溫度特性的非線性，以產生高分辯率的溫度測量。通過改變溫度每升高一度，計數(shù)器必須經歷的計數(shù)個數(shù)來實行補償。因此，為了獲得所需的分辯率，計數(shù)器的數(shù)值以及在給定溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（鈄率累加器的值）二者都必須知道。</p><p>　　此計算在DS18B20內部完成以提供0.5℃的分辯率。溫度讀數(shù)以16位、

85、符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供。表3-7說明輸出數(shù)據(jù)對測量溫度的關系。數(shù)據(jù)在單線接口上串行發(fā)送。DS18B20可以以0.5℃的增量值，在0.5℃至+125℃的范圍內測量溫度對于應用華氏溫度的場合必須使用查找表或變換系數(shù)。</p><p>　　注意，在DS18B20 中，溫度是以1/2℃LSB（最低有效位）形式表示時，產生以下9 位格式，如圖3-11。</p><p>　　圖3-11 溫

86、度是以1/2℃LSB形式表示圖</p><p>　　最高有效（符號）位被復制到存儲器內兩字節(jié)的溫度寄存器中較高MSB 的所有位，這種“符號擴展”產生了如表3-7所示的16位溫度讀數(shù)。</p><p>　　以下的過程可以獲得較高的分辯率首先讀溫度并從讀得的值截去0.5℃位(最低有效位)。這個值便是TEMP_READ。然后可以讀留在計數(shù)器內的值。此值是門開通期停止之后計數(shù)剩余，公式3-1：&l

87、t;/p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　?。–OUNT_REMAIN）。 所需的最后一個數(shù)值是在該溫度處每一攝氏度的計數(shù)個數(shù)（COUNT_PER_C ）于是用戶可以使用下式計算實際溫度,表3-7。</p><p>　　表3-7 溫度/數(shù)據(jù)關系</p><p><b>　　運用告警信號&

88、lt;/b></p><p>　　在DS18B20 完成溫度變換之后，溫度值與貯存在TH和TL內的觸發(fā)值相比較因為這些寄存器僅僅是8位，所以0.5℃位在比較時被忽略。TH 或TL 的最高有較位直接對應于16 位溫度寄存器的符號位。如果溫度測量的結果高于TH 或低于TL，那么器件內告警標志將置位。每次溫度測量更新此標志。只要告警標志置位DS18B20 將對告警搜索命令作出響應。這允許并聯(lián)連接許多DS18B20

89、，同時進行溫度測量。如果某處溫度超過極限，那么可以識別出正在告警的器件并立即將其讀出而不必讀出非告警的器件。</p><p><b>　　64 位激光ROM</b></p><p>　　每一DS18B20 包括一個唯一的64 位長的ROM 編碼。開始的8位是單線產品系列編碼</p><p>　　（DS18B20 編碼是10h）。接著的48 位是

90、唯一的系列號。最后的8位是開始56 位CRC （見圖3-12）。64位ROM 和ROM 操作控制部分允許DS18B20 作為一個單線器件工作并遵循“單線總線系統(tǒng)”一節(jié)中所詳述的單線協(xié)議。直到ROM 操作協(xié)議被滿足，DS18B20 控制部分的功能是不可訪問的。此協(xié)議在ROM操作協(xié)議流程圖（圖3-13）中敘述。單線總線主機必須首先操作五種ROM操作命令之一：① Read ROM(讀ROM),② Match ROM(匹配ROM),③ Sear

91、ch ROM(搜索ROM),④ Skip ROM(跳過ROM),或⑤ Alarm Search（告警搜索）。在成功地執(zhí)行了ROM 操作序列之后，DS18B20 特定的功能便可訪問，然后總線上主機可提供六個存貯器和控制功能命令之一。</p><p>　　圖3-12 64位激光ROM</p><p>　　圖3-13 ROM操作流程圖</p><p><b>

92、;　　CRC 產生</b></p><p>　　DS18B20 有一存貯在64 位ROM 的最高有效字節(jié)內的8 位CRC?？偩€上的主機可以根據(jù)64 位ROM 的前56 位計算機CRC 的值并把它與存貯在DS18B20 內的值進行比較以決定ROM 的數(shù)據(jù)是否已被主機正確地接收。CRC 的等效多項式函數(shù)為（公式3-2）：</p><p><b>　?。?-2）</b

93、></p><p>　　DS18B20 也利用與上述相同的多項式函數(shù)產生一個8 位CRC 值并把此值提供給總線的主機以確認數(shù)據(jù)字節(jié)的傳送。在使用CRC 來確認數(shù)據(jù)傳送的每一種情況中，總線主機必須使用上面給出的多項式函數(shù)計算CRC 的值并把計算所得的值或者與存貯在DS18B20 的64 位ROM 部分中的8 位CRC值（ROM 讀數(shù)）或者與DS18B20 中計算得到的8 位CRC值（在讀暫存存貯器中時，它作為

94、第九個字節(jié)被讀出），進行比較。CRC 值的比較和是否繼續(xù)操作都由總線主機來決定。當存貯在DS18B20 內或由DS18B20計算得到的CRC 值與總線主機產生的值不相符合時，在DS18B20 內沒有電路來阻止命令序列的繼續(xù)執(zhí)行。</p><p>　　總線CRC 可以使用如圖3-14所示由一個移位寄存器和“異或”（XOR）門組成的多項式產生器來產生。其它有關Dallas 公司單線循環(huán)冗余校驗的信息可參見標題為“理解

95、和使用Dallas 半導體公司接觸式存貯器產品”的應用注釋。</p><p>　　移位寄存器的所有位被初始化為零。然后從產品系列編碼的最低有效位開始，每次移入一位。當產品系列編碼的8 位移入以后，接著移入序列號。在序列號的第48 位進入之后，移位寄存器便包含了CRC 值。移入CRC 的8 位應該使移位寄存器返回至全零。</p><p>　　圖3-14 單線CRC編碼</p>

96、<p><b>　　存貯器</b></p><p>　　DS18B20 的存貯器如圖所示那樣被組織。存貯器由一個高速暫存（便箋式）RAM 和一</p><p>　　個非易失性，電可擦除EERAM 組成，后者存貯高溫度和低溫度和觸發(fā)器TH 和TL。暫存存貯器有助于在單線通信時確保數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)首先寫入暫存存貯器，在那里它可以被讀回。當數(shù)據(jù)被校驗之后，復制

97、暫存存貯器的命令把數(shù)據(jù)傳送到非易失性EERAM。這一過程確保了更改存貯器時數(shù)據(jù)的完整性。</p><p>　　圖3-15 DS18B20存貯器映象圖</p><p>　　暫存存貯器是按8 位字節(jié)存儲器來組織的。頭兩個字節(jié)包含測得溫度信息。第三和第四個字節(jié)是TH和TL的易失性拷貝，在每一次上電復位時被刷新。接著的兩個字節(jié)沒有使用，但是在讀回時，它們呈現(xiàn)為邏輯全1。</p>&

98、lt;p>　　3.2.2 DS18B20的硬件連接</p><p>　　DS18B20與單片機的接口極其簡單，只需將DS18B20的信號線與單片機的一位雙向端口相連即可。如圖3-16（a）所示。此時應注意將VDD、DQ、GND三線焊接牢固。另外也可用兩個端口，即接收口與發(fā)送口分開，這樣讀寫操作就分開了，不會出現(xiàn)信號競爭的問題。如圖3-16（b）所示。此圖是采用寄生電源方式，將DS18B20的VDD和GND接

99、在一起。如若VDD脫開未接好，傳感器將只送+85.0℃的溫度值。一般測溫電纜線采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對接地線與信號線，另一對接VDD和地線，屏蔽層在源端單點接地。</p><p>　　4 溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　4.1硬件設計</b></p><p>　　基于單片機的溫度監(jiān)控主要有以下幾部分：溫度檢測數(shù)據(jù)采集部分，

100、LED數(shù)碼管顯示電路、報警及控制輸出部分、單片機及按鍵電路設計等幾個部分，下面分別加以介紹，硬件模塊如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 硬件模塊圖</p><p>　　4.1.1 溫度檢測部分</p><p>　　溫度傳感器有很多種，如熱敏電阻，熱電偶，PN結，半導體溫度傳感器等。這里選用單總線數(shù)字輸出的集成半導體溫度傳感器DS18B20，其特點：獨特

101、的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊；測溫范圍－55℃～＋125℃，固有測溫分辨率0.5℃；支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點測溫；工作電源:3～5V/DC。</p><p>　　溫度檢測數(shù)據(jù)采集電路如圖4-2所示，由溫度傳感器DS18B20采集被控對象的實時溫度，提供給STC89C52RC的I/O口作為數(shù)據(jù)輸入

102、。在本次設計中我們所控的對象為環(huán)境監(jiān)測的溫度。</p><p>　　圖4-2 溫度傳感器電路</p><p>　　4.1.2 LED數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　顯示器分為數(shù)碼管和液晶顯示，我所采用是的數(shù)碼管顯示，其外形和引腳如下圖4-3所示：</p><p>　　LED數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些LED發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般

103、是拼成一個8字加一個小數(shù)點）而作為一個引腳，就叫共陽機極數(shù)碼管；相反的，就叫共陰的（如下圖4-4所示）那么應用時這個腳就分別的接VCC和GND。再把多個這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。</p><p>　　基于單片機的溫度控制及檢測系統(tǒng)采用7段數(shù)LED碼管顯示，這里采用2個4位數(shù)碼管顯示溫度，三位顯示熱水的當前溫度，第一位顯示十位，第二位顯示個位和小數(shù)點，第三位顯示小數(shù)點后第一位。還有用四位顯示兩位設定溫

104、度的最高值和兩位最低值。</p><p>　　8位共陽極數(shù)碼管采用掃描形式工作，其8個數(shù)據(jù)為接在單片機灌電流驅動能力最大的PO口，STC89C52RC單片機的P0口的每一個I/O都能能吸收8個TTL邏輯器件的輸入漏電流，算下來能驅動約10mA。能驅動數(shù)碼管的8個數(shù)據(jù)陰極。</p><p>　　數(shù)碼管驅動方式：數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因

105、此根據(jù)數(shù)碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。</p><p>　?、?靜態(tài)顯示驅動：靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二或十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O端口來驅動，要知道一個C52單片機可用的I/O端口才32

106、個，實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。</p><p>　　② 動態(tài)顯示驅動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究

107、竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍

108、感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。</p><p>　　本系統(tǒng)采用第二種驅動，用74HC573鎖存器來輔助控制，僅用一個P0口就能控制8個數(shù)碼管顯示。</p><p>　　LED數(shù)碼管顯示電路如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　74HC573為三態(tài)輸

109、出的八D 透明鎖存器，573 的輸出端O0--O7 可直接與總線相連。</p><p>　　當三態(tài)允許控制端OE為低電平時，O0--O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅動負載或總線。當OE為高電平時，O0--O7呈高阻態(tài)，即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。</p><p>　　當鎖存允許端 LE 為高電平時，O 隨數(shù)據(jù)D而變。當LE為低電平時，O被鎖存在</p&

110、gt;<p><b>　　已建立的數(shù)據(jù)電平。</b></p><p>　　當 LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善400mV。</p><p><b>　　引出端符號：</b></p><p>　　?D0～D7為數(shù)據(jù)輸入端</p><p>　　?OE為三

111、態(tài)允許控制端（低電平有效）</p><p>　　?LE為鎖存允許端</p><p>　　?O0--O7為輸出端</p><p><b>　　外部管腿圖：</b></p><p>　　圖4-6 74HC573外部管腳圖</p><p><b>　　邏輯圖：</b><