畢業(yè)論文---基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)（含外文翻譯）

1、<p>　　基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要對(duì)各中加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。采用單片機(jī)來(lái)對(duì)他們控制不僅具有控制方便，簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。</p><p&

2、gt;　　在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)及控制，溫度是生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍而且重要的物理參數(shù)之一。在生產(chǎn)過(guò)程中，為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對(duì)它的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量等進(jìn)行有效的控制。溫度控制在生產(chǎn)過(guò)程中占有相當(dāng)大的比例。溫度測(cè)量是溫度控制的基礎(chǔ)，技術(shù)已經(jīng)比較成熟。傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和二電阻。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，這些方法相對(duì)比較復(fù)雜，需要比較多的外部硬件支持。我們用一種相

3、對(duì)比較簡(jiǎn)單的方式來(lái)測(cè)量。 我們采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS18B20之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，溫度范圍為-55~125 ºC,最高分辨率可達(dá)0.0625 ºC。DS18B20可以直接讀出北側(cè)溫度值，而且采用三線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。</p><p>　　本文介紹一種基于AT89C51單片機(jī)的一種溫度測(cè)量

4、及報(bào)警電路,該電路采用DS18B20作為溫度監(jiān)測(cè)元件，測(cè)量范圍0℃-～+100℃，使用LED模塊顯示，能設(shè)置溫度報(bào)警上下限。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部分電路，介紹了集成溫度傳感器DS18B20的原理，AT89C51單片機(jī)功能和應(yīng)用。該電路設(shè)計(jì)新穎、功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。</p><p>　　關(guān)鍵詞：溫度測(cè)量；DS18B20；AT89C51 </p><p>　　Design of Dig

5、ital Thermomer Based on SCM </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Along with national economy development, the people need to each heating furnace、the heat-treatment

6、 furnace、in the reactor and the boiler the temperature carry on the monitor and the control. Not only uses the monolithic integrated circuit to come to them to control has the control to be convenient, simple and flexibi

7、lity big and so on merits, moreover may enhance large scale is accused the temperature technical specification, thus can big enhance the product the quality and quantity.</p><p>　　In daily life and industria

8、l production process, often used in the detection and control of temperature, temperature is the production process and scientific experiments in general and one of the important physical parameter. In the production pro

9、cess, in order to efficiently carry out the production, to be its main parameters, such as temperature, pressure, flow control, etc... Temperature control in the production process of a large proportion. Temperature meas

10、urement is the basis of temperatu</p><p>　　The introduction of a cost-based AT89C51 MCU a temperatur measurement circuits, the circuits used DS18B20 high-precision temperatur sensor, measuring scope 0℃-～+100

11、℃,can set the warning limitation, the use of seven segments LED that can be display the current temperature. The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit, introduced the theory of DS18

12、B20, the founctions and applications of AT89C51 .This circuit design innovative, powerful, can be expansionary stron</p><p>　　Keywords：Temperatur measurement； DS18B20; AT89C51　 </p><p>　　Tempera

13、tur measurement； DS18B20; LED不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要........................................................................................I</p>&l

14、t;p>　　Abstract....................................................................................................................II</p><p><b>　　第1章 緒論5</b></p><p>　　1.1課題背景及研究意

15、義5</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀5</p><p>　　1.3課題的設(shè)計(jì)目的6</p><p>　　1.4課題的主要工作6</p><p>　　1.5本文研究?jī)?nèi)容6</p><p>　　第2章 開發(fā)工具Proteus與Keil8</p><p>　　2.1 Proteus軟

16、件8</p><p>　　2.1.1 Proteus簡(jiǎn)介8</p><p>　　2.1.2 4大功能模塊8</p><p>　　2.1.3 ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)10</p><p>　　2.1.4 Proteus簡(jiǎn)單應(yīng)用10</p><p>　　2.2 Keil軟件11</p><

17、p>　　2.2.1 Keil軟件簡(jiǎn)介11</p><p>　　2.2.2 Keil軟件調(diào)試功能11</p><p>　　2.3本章小結(jié)12</p><p>　　第3章 系統(tǒng)概述13</p><p>　　3.1方案選擇13</p><p>　　3.1.1方案一13</p><p>

18、;　　3.1.2方案二14</p><p>　　3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理14</p><p>　　3.3系統(tǒng)組成14</p><p>　　3.4 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路15</p><p>　　3.5本章小結(jié)16</p><p>　　第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)17</p><p&

19、gt;　　4.1 80C51單片機(jī)的介紹17</p><p>　　4.1.1 80C51單片機(jī)主要特性18</p><p>　　4.1.2 80C51單片機(jī)管腳圖19</p><p>　　4.1.3 80C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)21</p><p>　　4.1.4 80C51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器21</p><p&

20、gt;　　4.2 LCD液晶顯示器簡(jiǎn)介21</p><p>　　4.2.1液晶模塊簡(jiǎn)介22</p><p>　　4.2.2液晶顯示部分與89C51的接口23</p><p>　　4.3通訊模塊24</p><p>　　4.4 DS18B20介紹25</p><p>　　4.4.1溫度傳感器工作原理25<

21、;/p><p>　　4.4.2 DS18B20相關(guān)介紹27</p><p>　　4.4.3 DS18B20使用中的注意事項(xiàng)28</p><p>　　4.5本章小結(jié)28</p><p>　　第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)30</p><p>　　5.1主程序設(shè)計(jì)30</p><p>　　5.2 DS1

22、8B20初始化31</p><p>　　5.3數(shù)據(jù)測(cè)試32</p><p>　　5.4仿真結(jié)果32</p><p>　　5.5本章小結(jié)34</p><p><b>　　結(jié)論35</b></p><p><b>　　致謝36</b></p><p

23、><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p><b>　　附錄A38</b></p><p><b>　　附錄B45</b></p><p><b>　　附錄C50</b></p><p><b>　　附錄D51</b

24、></p><p>　　千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><h3>　　1.1課題背景及研究意義</h2><p>　　隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)

25、與應(yīng)用，近年來(lái)單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問(wèn)題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對(duì)象中的一個(gè)重要的被控參數(shù)。然而所采用的測(cè)溫元件和測(cè)量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。因此對(duì)數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。傳統(tǒng)的控制方式以

26、不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大，由于他主要通過(guò)控制接觸器的通斷時(shí)間比例來(lái)達(dá)到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來(lái)快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡(jiǎn)便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)所使用的加熱器件是電爐絲，功

27、率為三千瓦，要求溫度在400～1000℃。靜態(tài)控制精度為2.43℃。</p><p>　　本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。</p><p><b>　　1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀</b></p><p>　　溫

28、度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO，我國(guó)政府及企業(yè)對(duì)此都非常重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立

29、了一些國(guó)家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國(guó)儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。</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

30、芯片上。</p><p>　　單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），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(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)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)體積要求嚴(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>

31、<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?jiǎn)單可靠而性能不錯(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。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(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，

32、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(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，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

33、使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 </p><h3>　　1.3課題的設(shè)計(jì)目的</h2><p>　　1. 鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力。</p><p>　　2. 培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表

34、及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力。</p><p>　　3. 通過(guò)對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟。</p><h3>　　1.4課題的主要工作</h2><p>　　本課題的研究重點(diǎn)是設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)控制系統(tǒng)。利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，此傳感器課讀取被測(cè)量

35、溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　主要工作如下：</b></p><p>　　1. 溫度測(cè)試基本范圍0℃—100℃。</p><p>　　2. 精度誤差小于1℃。</p><p>　　3. LED液晶顯示。</p><p>　　4. 可以設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能。</p>

36、<p>　　5. 實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示。</p><p><b>　　1.5本文研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　數(shù)字溫度計(jì)采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器（如鉑電阻，熱電偶，半導(dǎo)體，熱敏電阻等），將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號(hào)的變化有一定的關(guān)系，如線性關(guān)系，一定的曲線關(guān)系等，這個(gè)電信號(hào)可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路即A/D轉(zhuǎn)換

37、電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再送給處理單元，如單片機(jī)或者PC機(jī)等，處理單元經(jīng)過(guò)內(nèi)部的軟件計(jì)算將這個(gè)數(shù)字信號(hào)和溫度聯(lián)系起來(lái)，成為可以顯示出來(lái)的溫度數(shù)值，如25.0攝氏度，然后通過(guò)顯示單元，如LED,LCD或者電腦屏幕等顯示出來(lái)給人觀察。這樣就完成了數(shù)字溫度計(jì)的基本測(cè)溫功能。 </p><p>　　本文是基于AT89S51單片機(jī)，采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，利用DS18B20不需要A/D轉(zhuǎn)換，課直接進(jìn)

38、行溫度采集顯示，報(bào)警的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)。包括傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等組成。</p><h2>　　第2章 開發(fā)工具Proteus與Keil </h2><h3>　　2.1 Proteus軟件</h2><h4>　　2.1.1 Proteus簡(jiǎn)介</h2><p>　　Proteus軟件是英國(guó)La

39、bcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到P

40、CB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。 </p><p

41、><b>　　該軟件的特點(diǎn)是：</b></p><p>　　1. 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合，具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、各種單片機(jī)(51系列、AVR、PIG等常用的MCU)及其外圍電路(如LCD、RAM、ROM、鍵盤、LED、A/D、D/A……)組成的系統(tǒng)仿真。</p><p>　　2. 提供了多種虛擬儀器。如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器

42、等，調(diào)試非常方便。</p><p>　　3. 提供軟件調(diào)試功能，同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil等軟件。</p><p>　　4. 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變

43、,而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)．從某種意義上講，是彌補(bǔ)了．實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用閹脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。同時(shí)，當(dāng)硬件調(diào)試成功后，利用Proteus ARES軟件，很容易獲得其PCB圖，為今后的制造提供了方便。</p><h4>　　2.1.2 4大功能模塊</h2><p>　　1. 智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）</p><p>　　豐

44、富的器件庫(kù)：超過(guò)27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件。 　　</p><p>　　智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件。 　　</p><p>　　智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間。 　　</p><p>　　支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰。 　　</p><p>　

45、　可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。 </p><p>　　2. 完善的電路仿真功能（Prospice）</p><p>　　ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真。 　　</p><p>　　超過(guò)27000個(gè)仿真器件：可以通過(guò)內(nèi)部原

46、型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。 　</p><p>　　多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號(hào)、單頻FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號(hào)輸入?！　?lt;/p><p>　　豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直

47、流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等。 　　</p><p>　　生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng) 　</p><p>　　高級(jí)圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作

48、點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等。</p><p>　　3. 獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM）</p><p>　　支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX

49、、DSP處理器。 　　</p><p>　　支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過(guò)PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信。 　　</p><p>　　實(shí)時(shí)仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、

50、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。 　　</p><p>　　編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語(yǔ)言的編輯/編譯/源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試。</p><p>　　4. 實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)</p>&

51、lt;p>　　原理圖到PCB的快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)?！　?lt;/p><p>　　先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能：支持器件的自動(dòng)/人工布局；支持無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理。 　　</p><p>　　完整的PCB設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì)16個(gè)銅箔層，2個(gè)絲印層，4個(gè)機(jī)械層（含板邊）

52、，靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，3D 可視化預(yù)覽。 　　</p><p>　　多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С觯憷c其它PCB設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如protel）和PCB板的設(shè)計(jì)和加工。 </p><h4>　　2.1.3 ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)</h2><p>　　ISIS是PROTEUS系統(tǒng)的中心,它遠(yuǎn)

53、不僅是一個(gè)圖表庫(kù)。它是具有控制原理圖畫圖的外觀的超強(qiáng)的設(shè)計(jì)環(huán)境。無(wú)論用戶的要求是快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜設(shè)計(jì)的仿真以及PCB設(shè)計(jì),還是設(shè)計(jì)精美的原理圖以供出版,ISIS都可以很好的完成。</p><p>　　ISIS提供給用戶圖形外觀包括線寬、填充類型、字符等的全部控制，使用戶能夠生成如雜志上看到一樣精美的原理圖，遠(yuǎn)勝過(guò)CAD軟件繪制出的稀薄的線條。畫完圖可以以圖形文件輸出，或者拷貝到剪切板以便其他文件使用。這就使得ISIS

54、成為制作技術(shù)文件，學(xué)術(shù)論文，項(xiàng)目報(bào)告的理想工具，也是PCB設(shè)計(jì)的一個(gè)出色的前端。畫圖的外形由風(fēng)格模板定義。此外，此方案允許用戶定制元件庫(kù)提供的庫(kù)部件的外觀。</p><h4>　　2.1.4 Proteus簡(jiǎn)單應(yīng)用</h2><p>　　圖2-1 proteus界面圖</p><p>　　1. 繪制原理圖：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)完成。原理圖編輯窗

55、口的操作是不同于常用的WINDOWS應(yīng)用程序的，正確的操作是：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個(gè)元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動(dòng)元件；連線用左鍵，刪除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動(dòng)；中鍵放縮原理圖。</p><p>　　2. 定制自己的元件：有三個(gè)個(gè)實(shí)現(xiàn)途徑，一是用PROTEUS VSM SDK開發(fā)仿真模型，并制作元件；另一個(gè)是在已有的元件基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，比如把

56、元件改為bus接口的；還有一個(gè)是利用已制作好(別人的)的元件，我們可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫(kù)里面。</p><p>　　3. Sub-Circuits應(yīng)用：用一個(gè)子電路可以把部分電路封裝起來(lái)，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。</p><h3>　　2.2 Keil軟件</h2><h4>　　2.2.1 Keil軟件簡(jiǎn)介</h2>

57、<p>　　Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開發(fā)，體會(huì)更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)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Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)

58、語(yǔ)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(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。Keil C51軟件是一個(gè)基于32位Windows環(huán)境的應(yīng)用程序，支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編程，其6.0以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為μVision(通常稱為μV2)。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)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，由以下幾部分組成：μVision IDE集成開發(fā)環(huán)境C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫(kù)管理器、B

59、L51連接/定位器、OH51目標(biāo)文件生成器以及 Monitor-51、RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。</p><h4>　　2.2.2 Keil軟件調(diào)試功能</h2><p>　　應(yīng)用Keil進(jìn)行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存—建立工程并添加源文件—設(shè)置工程—編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件—程序調(diào)試。Keil使用“工程”(Project)的概念，對(duì)工程(而不能對(duì)單一的源程序)進(jìn)行編譯

60、/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單File-New…，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語(yǔ)言或C語(yǔ)言源程序(或選擇File-Open…，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔)并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名.asm(.a51)或.c；然后選擇菜單Project-New Project…，建立新工程并保存(保存時(shí)無(wú)需加擴(kuò)展名，也可加上擴(kuò)展名.uv2)；工程保存后會(huì)立即彈出

61、一個(gè)設(shè)備選擇對(duì)話框，選擇CPU后點(diǎn)確定返回主界面。這時(shí)工程管理窗口的文件頁(yè)(Files)會(huì)出現(xiàn)“Target1”，將其前面+號(hào)展開，接著選擇Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇“Add File to Group ‘Source Group1’”，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求尋找并加入源文件(在加入一個(gè)源文件后，該對(duì)話框不會(huì)消失，</p><p>　　成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單Debug-Star

62、t/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5鍵)進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)，Keil提供對(duì)程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真CPU以模擬執(zhí)行程序。Keil能以單步執(zhí)行(按F11或選擇Debug-Step)、過(guò)程單步執(zhí)行(按F10或選擇Debug-Step Over)、全速執(zhí)行等多種運(yùn)行方式進(jìn)行程序調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，可采用在線匯編功能對(duì)程序進(jìn)行在線修改(Debug-Inline Assambly…)，不必執(zhí)行先退出調(diào)試

63、環(huán)境、修改源程序、對(duì)工程重新進(jìn)行編譯/匯編和連接、然后再次進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)的步驟。對(duì)于一些必須滿足一定條件(如按鍵被按下等)才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進(jìn)行調(diào)試的程序行，可采用斷點(diǎn)設(shè)置的方法處理(Debug-Insert/Remove Breakpoint或Debug-Breakpoints…等)。在模擬調(diào)試程序后，還須通過(guò)編程器將.hex目標(biāo)文件燒寫入單片機(jī)中才能觀察目標(biāo)樣機(jī)真實(shí)的運(yùn)行狀況。</p><p>&

64、lt;b>　　2.3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要簡(jiǎn)單介紹了研究本課題需要用到的仿真軟件Proteus和編譯軟件Keil，了解了這兩種軟件發(fā)展，功能和初步用法，了解了proteus的四大功能模塊，以及keil的調(diào)試功能等，為以后設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。相信通過(guò)后面的學(xué)習(xí)會(huì)有更深體會(huì)。</p><p><b>　　系統(tǒng)概述</b></p&g

65、t;<p><b>　　3.1方案選擇</b></p><p>　　該系統(tǒng)主要由溫度測(cè)量和數(shù)據(jù)采集兩部分電路組成，實(shí)現(xiàn)的方法有很多種，下面將列出兩種在日常生活中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到的實(shí)現(xiàn)方案。</p><p><b>　　3.1.1方案一</b></p><p>　　采用熱電偶溫差電路測(cè)溫，溫度檢測(cè)部分可以

66、使用低溫?zé)崤迹瑹犭娕加蓛蓚€(gè)焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種金屬的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成。通過(guò)將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測(cè)量該電壓，便可推斷出檢測(cè)結(jié)點(diǎn)的溫度。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有A/D 通道的單片機(jī)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)。熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是工作溫度范圍非常寬，且體積小，但是它們也存在著輸出電壓小、容易遭

67、受來(lái)自導(dǎo)線環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點(diǎn)，并且這種設(shè)計(jì)需要用到A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。</p><p>　　系統(tǒng)主要包括對(duì)A/D0809 的數(shù)據(jù)采集，自動(dòng)手動(dòng)工作方式檢測(cè)，溫度的顯示等，這幾項(xiàng)功能的信號(hào)通過(guò)輸入輸出電路經(jīng)單片機(jī)處理。此外還有復(fù)位電路，晶振電路，啟動(dòng)電路等。故現(xiàn)場(chǎng)輸入硬件有手動(dòng)復(fù)位鍵、A/D 轉(zhuǎn)換芯片，處理芯片為51 芯片，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有4 位數(shù)碼管、報(bào)警器等。【1】</p>

68、<p>　　系統(tǒng)框圖如圖 3-1所示。</p><p>　　圖 3-1 熱電偶溫差電路測(cè)溫系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　3.1.2方案二</b></p><p>　　采用數(shù)字溫度芯片DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫

69、元件，此元件線形較好。在0—100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1 攝氏度。DS18B20 的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS18B20和微控制器AT89S51構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào),可直接與計(jì)算機(jī)連接。這樣,測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單,體積也不大。采用51 單片機(jī)控制，軟件編程的自由度大，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。既可以單獨(dú)對(duì)多DS18B20控

70、制工作，還可以與PC 機(jī)通信上傳數(shù)據(jù)，另外AT89S51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。【1】</p><p>　　該系統(tǒng)利用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。該系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，它可以在設(shè)計(jì)中加入時(shí)鐘芯片DS1302以獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時(shí)顯示時(shí)間，并可以利用AT24C

71、16芯片作為存儲(chǔ)器件，以此來(lái)對(duì)某些時(shí)間點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，利用鍵盤來(lái)進(jìn)行調(diào)時(shí)和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可以通過(guò)MAX232芯片與計(jì)算機(jī)的RS232接口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　從以上兩種方案，容易看出方案一的測(cè)溫裝置可測(cè)溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。方案二的測(cè)溫裝置電路簡(jiǎn)單、精確度較高、實(shí)現(xiàn)方便、軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故本次設(shè)計(jì)采用了方案二。</p>&l

72、t;p><b>　　3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　利用溫度傳感器DS18B20可以直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換的特性，模擬溫度值經(jīng)過(guò)DS18B20處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后送到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并與設(shè)置的溫度報(bào)警限比較，超過(guò)限度后通過(guò)揚(yáng)聲器報(bào)警。同時(shí)處理后的數(shù)據(jù)送到LED中顯示。</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)組成</

73、b></p><p>　　本課題以是80C51單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一種數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等組成。</p><p>　　系統(tǒng)框圖主要由主控制器、單片機(jī)復(fù)位、報(bào)警按鍵設(shè)置、時(shí)鐘振蕩、LED顯示、溫度傳感器組成。</p><p>　　系統(tǒng)框圖如圖3-2所示。</p>

74、<p>　　圖3-2 系統(tǒng)基本方框圖</p><p><b>　　主控制器</b></p><p>　　單片機(jī)AT89C51具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。</p><p><b>　　顯示電路</b></p

75、><p>　　顯示電路采用LED液晶顯示數(shù)碼管，從P3口RXD,TXD串口輸出段碼。顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點(diǎn)就是使用口資源比較少，只用p3口的RXD,和TXD,串口的發(fā)送和接收，四只數(shù)碼管采用74LS164右移寄存器驅(qū)動(dòng)，顯示比較清晰。</p><p><b>　　溫度傳感器</b></p><p>　　溫度傳感器采用美國(guó)DAL

76、LAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器。DS18B20輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，在0—100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1 攝氏度，采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸，可直接與計(jì)算機(jī)連接。</p><p>　　用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。獲得的數(shù)據(jù)可以通過(guò)MAX232芯片與計(jì)算機(jī)的RS232接口進(jìn)行串口

77、通信，方便的采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。</p><h3>　　3.4 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路</h2><p>　　DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖3-3 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管

78、來(lái)完成對(duì)總線的上拉。【2】</p><p>　　當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。</p><p>　　圖3-3 DS18B20與單片機(jī)的接口電路</p><p><b>　　3.5本章小結(jié)</b

79、></p><p>　　本章簡(jiǎn)述了數(shù)字溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)方案選擇，以及系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)原理，詳細(xì)介紹了主板電路和顯示電路的結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)單介紹了數(shù)字溫度傳感器DS18B20的特點(diǎn)。并通過(guò)框圖形式更直觀、更形象地描述了系統(tǒng)的整體組成。 </p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><h3>　　4.1 80C51單片機(jī)的

80、介紹</h2><p>　　80C51單片機(jī)最初是由Intel 公司開發(fā)設(shè)計(jì)的，但后來(lái)Intel 公司把51 核的設(shè)計(jì)方案賣給了幾家大的電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)商，譬如 SST、Philip、Atmel 等大公司。如是市面上出現(xiàn)了各式各樣的但均以51 為內(nèi)核的單片機(jī)，倒是Intel 公司自己的單片機(jī)卻顯得遜色了。這些各大電子生產(chǎn)商推出的單片機(jī)都兼容51 指令、并在51 的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些功能而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是與51 一致的。<

81、/p><p>　　80C51有40個(gè)引腳，4個(gè)8位并行I/O口，1個(gè)全雙工異步串行口，同時(shí)內(nèi)含5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。80C51的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由4K的程序存儲(chǔ)器(掩膜ROM)，和128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)組成?！?】</p><p>　　80C51單片機(jī)的基本組成框圖見圖4-1。【3】</p><p>　　圖4-1 80C51單片機(jī)結(jié)</

82、p><p>　　由圖4-1可見，8051單片機(jī)主要由以下幾部分組成：</p><p><b>　　cpu系統(tǒng)</b></p><p>　　8位cpu，含布爾處理器；</p><p><b>　　時(shí)鐘電路；</b></p><p><b>　　總線控制邏輯。</b&

83、gt;</p><p><b>　　存儲(chǔ)器系統(tǒng)</b></p><p>　　4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM/Flash，可外擴(kuò)至64KB）；</p><p>　　128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM，可再外擴(kuò)64KB）；</p><p>　　特殊功能寄存器SFR。</p><p>　　I/O口

84、和其他功能單元</p><p><b>　　4個(gè)并行I/O口；</b></p><p>　　2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器；</p><p>　　1個(gè)全雙工異步串行口；</p><p>　　中斷系統(tǒng)（5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)）。</p><h4>　　4.1.1 80C51單片機(jī)主要特性</h2>

85、<p>　　1. 一個(gè)8 位的微處理器(CPU)。</p><p>　　2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM(128B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等，SST89 系列單片機(jī)最多提供1K 的RAM。</p><p>　　3. 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶ROM/EPROM，如8031

86、，8032，80C31 等。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是將RAM 和ROM 都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST 公司推出的89 系列單片機(jī)分別集成了16K、32K、64K Flash 存儲(chǔ)器，可供用戶根據(jù)需要選用。</p><p>　　4. 四個(gè)8 位并行I／O 接口P0~P3，每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。</p><p>　　5. 兩個(gè)定時(shí)器／

87、計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的52 系列單片機(jī)都會(huì)提供3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。</p><p>　　6. 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只5 個(gè)中斷源，例如SST89E58RD 就有9 個(gè)中斷源。</p><p>　　7. 一個(gè)全雙工U

88、ART(通用異步接收發(fā)送器)的串行I／O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。</p><p>　　8. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為12MHz。SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達(dá)40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度?！?】</p><h4>　　4.1.2 80C51單片機(jī)管腳圖</h2><p&

89、gt;　　圖4-2 80C51單片機(jī)管腳圖</p><p><b>　　部分引腳說(shuō)明：</b></p><p>　　時(shí)鐘電路引腳XTAL1 和XTAL2：</p><p>　　XTAL2(18 腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；在8051 片內(nèi)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固有頻率。若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部

90、時(shí)鐘脈沖。</p><p>　　要檢查8051/8031 的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2 端是否有脈沖信號(hào)輸出。</p><p>　　XTAL1(19 腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。</p><p>　　控制信號(hào)引腳RST,ALE,PSEN 和EA：</p>

91、<p>　　RST/VPD(9 腳)：RST 是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持備用電源的輸入端。當(dāng)主電源Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，將＋5V 電源自動(dòng)兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期)的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。RST 引腳的第二功能是VPD,即接入RST 端，為RAM 提供備用電源，以保證存儲(chǔ)在RAM 中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。</p><p>　　AL

92、E/PROG(30 腳)：地址鎖存允許信號(hào)端。當(dāng)8051 上電正常工作后，ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率fOSC 的1/6。CPU 訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 輸出信號(hào)作為鎖存低8 位地址的控制信號(hào)。</p><p>　　平時(shí)不訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 端也以振蕩頻率的1/6 固定輸出正脈沖，因而ALE 信號(hào)可以用作對(duì)外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。如果想確定8051/8031 芯片的好壞，可用示波器

93、查看ALE端是否有脈沖信號(hào)輸出。如有脈沖信號(hào)輸出，則8051/8031 基本上是好的。</p><p>　　ALE 端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為8 個(gè)LS 型TTL(低功耗甚高速TTL)負(fù)載。</p><p>　　此引腳的第二功能PROG 在對(duì)片內(nèi)帶有4KB EPROM 的8751 編程寫入(固化程序)時(shí)，作為編程脈沖輸入端。</p><p>　　PSEN(29 腳)：程序存

94、儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。在訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此引肢接EPROM 的OE 端(見后面幾章任何一個(gè)小系統(tǒng)硬件圖)。PSEN 端有效，即允許讀出EPROM／ROM 中的指令碼。PSEN 端同樣可驅(qū)動(dòng)8 個(gè)LS 型TTL 負(fù)載。要檢查一個(gè)8051/8031 小系統(tǒng)上電后CPU 能否正常到EPROM／ROM 中讀取指令碼，也可用示波器看PSEN 端有無(wú)脈沖輸出。如有則說(shuō)明基本上工作正常。</p&g

95、t;<p>　　EA/Vpp(31 腳)：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。當(dāng)EA 引腳接高電平時(shí)，CPU只訪問(wèn)片內(nèi)EPROM/ROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，但當(dāng)PC(程序計(jì)數(shù)器)的值超過(guò)0FFFH(對(duì)8751/8051 為4K)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)輸入信號(hào)EA 引腳接低電平(接地)時(shí)，CPU 只訪問(wèn)外部EPROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)

96、器。對(duì)于無(wú)片內(nèi)ROM 的8031 或8032,需外擴(kuò)EPROM，此時(shí)必須將EA 引腳接地。此引腳的第二功能是Vpp 是對(duì)8751 片內(nèi)EPROM固化編程時(shí)，作為施加較高編程電壓(一般12V～21V)的輸入端。</p><p>　　輸入/輸出端口P0/P1/P2/P3：</p><p>　　P0口(P0.0～P0.7，39~32 腳)：P0口是一個(gè)漏極開路的8 位準(zhǔn)雙向I/O口。作為漏極開路

97、的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng)8 個(gè)LS 型TTL 負(fù)載。當(dāng)P0 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器(地址80H)寫入全1,此時(shí)P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。作輸入口使用時(shí)要先寫1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。在CPU 訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口分時(shí)提供低8 位地址和8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在此期間，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。</p><p>　　P1口(P1.0～P1.7，1~8 腳)：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8

98、位準(zhǔn)雙向I/O口。P1口每位能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)LS 型TTL 負(fù)載。在P1口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向P1口鎖存地址(90H)寫入全1,此時(shí)P1口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。</p><p>　　P2口(P2.0～P2.7，21~28 腳)：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位準(zhǔn)雙向I/O口。P口每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS 型TTL 負(fù)載。在訪問(wèn)片外EPROM/RAM 時(shí)，它輸出高8 位地址。</p><p&

99、gt;　　P3口(P3.0～P3.7，10~17 腳)：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位準(zhǔn)雙向I/O口。P3口每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口與其它I/O 端口有很大的區(qū)別，它的每個(gè)引腳都有第二功能，如下：</p><p>　　P3.0：(RXD)串行數(shù)據(jù)接收。</p><p>　　P3.1：(RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。</p><p>　　P3.2：(INT0

100、#)外部中斷0輸入。</p><p>　　P3.3：(INT1#)外部中斷1輸入。</p><p>　　P3.4：(T0)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部計(jì)數(shù)輸入。</p><p>　　P3.5：(T1)定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部計(jì)數(shù)輸入。</p><p>　　P3.6：(WR#)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通。</p><p>　　P3.7：(

101、RD#)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。</p><h4>　　4.1.3 80C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)</h2><p>　　80C51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器IE控制CPU是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP安排各中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各中斷同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。</

102、p><h4>　　4.1.4 80C51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器</h2><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會(huì)有定時(shí)控制需求，如定時(shí)輸出、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描等；也經(jīng)常要對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。80C51單片機(jī)內(nèi)集成有兩個(gè)可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器：T0和T1，它們既可以工作于定時(shí)模式，也可以工作于外部事件計(jì)數(shù)模式，此外，T1還可以作為串行口的波特率發(fā)生器。</p><h3>　　

103、4.2 LCD液晶顯示器簡(jiǎn)介</h2><p>　　顯示器是人與機(jī)器溝通的重要界面，早期以顯像管(CRT/Cathode Ray Tube)顯示器為主，但隨著科技不斷進(jìn)步，各種顯示技術(shù)如雨后春筍般誕生，近來(lái)由于液晶(LCD)顯示器具有輕薄短小、耗電量低、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，在近年來(lái)價(jià)格不斷下跌的吸引下，逐漸取代CRT之主流地位，顯示器明日之星架勢(shì)十足。</p><

104、p>　　液晶是一種既具有液體的流動(dòng)性又具有光學(xué)特性的有機(jī)化合物，它的透明程度和呈現(xiàn)的顏色受外加電場(chǎng)的影響，利用這特點(diǎn)便可做成字符顯示器。</p><p>　　液晶顯示器(LCD)英文全稱為L(zhǎng)iquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。和CRT顯示器相比，LCD的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。由于通過(guò)控制是否透光來(lái)控制亮和暗，當(dāng)色彩不變時(shí)，液晶也保持不變，這樣就無(wú)須考慮刷

105、新率的問(wèn)題。</p><p>　　顯示接口用來(lái)顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)顯示部分用的是LCD液晶模塊，采用一個(gè)16×1的字符型液晶顯示模塊。 </p><p>　　點(diǎn)陣圖形式液晶由 M 行×N 列個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有64行，每行有 128列，每 8列對(duì)應(yīng) 1 個(gè)字節(jié)的 8 個(gè)位，即每行由 16 字節(jié)，共 16×8=128個(gè)點(diǎn)

106、組成，屏上 64×16 個(gè)顯示單元和顯示 RAM 區(qū) 1024 個(gè)字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。一個(gè)字符由 6×8 或 8×8點(diǎn)陣組成，即要找到和屏上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM區(qū)的 8 個(gè)字節(jié)，并且要使每個(gè)字節(jié)的不同的位為‘1’，其它的為‘0’，為‘1’的點(diǎn)亮，為‘0’的點(diǎn)暗，這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可讓控制器工作在文本方式，根

107、據(jù)在LCD 上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。</p><h4>　　4.2.1液晶模塊簡(jiǎn)介</h2><p>　　LM016L的結(jié)構(gòu)及功能：</p><p>　　LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等功能，LM016L與單片機(jī)M

108、CU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個(gè)8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計(jì)數(shù)器RAM(AC)。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)

109、外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來(lái)存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點(diǎn)陣字符160中和5*10點(diǎn)陣字符32種.8位字符編碼和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以查看參考文獻(xiàn)（30）中的表4.CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量?jī)H64字節(jié)，可以自定義8個(gè)5*7點(diǎn)陣字符或者4個(gè)5*10點(diǎn)陣字符，AC可以存儲(chǔ)DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動(dòng)把地址碼裝入A</p>