【正文】 信號可在千米以外得到恢復(fù)。因?yàn)檫@次課題并不是運(yùn)用在真正的實(shí)際運(yùn)作當(dāng)中，所以我采用了方案一。如果是在實(shí)際場合中使用，建議采用方案二。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 總體硬件電路設(shè)計(jì)綜上各方案所述，對此本設(shè)計(jì)的方案選定：采用STC89C52芯片作為主控制系統(tǒng)，防水型數(shù)字溫度芯片DS18B20作為信號采集處理芯片，1602液晶模塊作為顯示器，并利用上位機(jī)實(shí)現(xiàn)在電腦上的同步顯示。由STC89C52芯片內(nèi)部時(shí)鐘定時(shí)器制成時(shí)鐘由LCD1602顯示器顯示。當(dāng)溫度高于/低于程序設(shè)定的范圍，如設(shè)定溫度為20℃~30℃時(shí)，當(dāng)實(shí)際溫度高于30℃則報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)報(bào)警（降溫）指示燈亮；當(dāng)實(shí)測溫度低于20℃時(shí)，報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)報(bào)警（加熱）指示燈亮；當(dāng)溫度回到設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，指示燈熄滅。，以STC89C52芯片為核心，配合相應(yīng)的硬件電路，報(bào)警電路，處理電路，顯示電路等實(shí)現(xiàn)對溫度的控制。STC89C52溫度采集點(diǎn)DS18B02鍵盤報(bào)警電路1602顯示器復(fù)位電路電源上位機(jī) 硬件設(shè)計(jì)原理圖 系統(tǒng)部分電路圖 單片機(jī)主控制電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)概述 單片機(jī)因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個(gè)芯片上而得名，具體說就是把中央處理器CPU(Central processing unit)。隨機(jī)存儲器RAM（Random access memory）。只讀存儲器ROM（Read only memory）。 中斷系統(tǒng)、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器以及I\O（Input/output）接口電路等主要微型機(jī)部件集成在一個(gè)芯片上。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片，但從組成和功能上看，它已具有了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性。為此，稱它為單片微型計(jì)算機(jī)SCMC（Single chip micro puter），簡稱單片機(jī)。 單片機(jī)主要應(yīng)用與控制領(lǐng)域，用以實(shí)現(xiàn)各種測試和控制功能，為了強(qiáng)調(diào)起控制屬性，也可以把單片機(jī)稱為微控制器MCU（Micro controller unit）。在國際上，“微控制器”的叫法似乎更通用一些，而在我國則比較習(xí)慣用“單片機(jī)”這一名稱。單片機(jī)在應(yīng)用時(shí)，通常是處于控制系統(tǒng)的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式進(jìn)行使用，為了強(qiáng)調(diào)其＂嵌入＂的特點(diǎn)，也常常將單片機(jī)稱為嵌入式微控制器EMCU（Embedded micro controller unit）。在單片機(jī)的電路和結(jié)構(gòu)中，有許多嵌入式應(yīng)用的特點(diǎn)。 單片機(jī)通常是指芯片本身，它是芯片制造商生產(chǎn)的，在它上面集成的是一些做為基本組成部分的運(yùn)算器電路，控制器電路，存儲器，中斷系統(tǒng)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及輸入/輸出口電路等。但一個(gè)單片機(jī)芯片并不能把計(jì)算機(jī)的全部電路都集成到其中，例如組成諧振電路和復(fù)位電路的石英晶體，電阻，電容等，這些元件在單片機(jī)系統(tǒng)中只能以散件的形式出現(xiàn)。此外，在實(shí)際的控制應(yīng)用中，常常需要擴(kuò)展外圍電路和外圍芯片。從中可以看到單片機(jī)和單片機(jī)系統(tǒng)的差別，即：單片機(jī)只是一塊芯片，而單片機(jī)系統(tǒng)則是在單片機(jī)芯片的基礎(chǔ)上擴(kuò)展其它 電路或芯片構(gòu)成的具有一定應(yīng)用功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 通常所說的單片機(jī)系統(tǒng)都是為實(shí)現(xiàn)某一控制應(yīng)用需要由用戶設(shè)計(jì)的，是一個(gè)圍繞單片機(jī)芯片而組建的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)處于核心地位，是構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)。 MCS51 系列單片機(jī)介紹 1. 80C51 芯片介紹 MCS51的原生產(chǎn)廠商是Intel公司，最早推出80C51芯片的也是Intel公司，并且作為MCS51的一部分，按原MCS51芯片的規(guī)則命名，例如80C380C587C51和89C51，這樣我們就能很容易地認(rèn)識80C51的系列芯片。 但是后來愈來愈多的廠商生產(chǎn)80C51的系列芯片，例如PHILIPS，ATMEL，LG，華邦等公司。這些芯片都是以80C51為核心并且與MCS51芯片兼容，但它們又各具特點(diǎn)。然而由于生產(chǎn)廠家多，芯片的類型也很多，使芯片的命名無法再遵循統(tǒng)一的規(guī)律，造成我們辨認(rèn)上的困難。例如PHILIPS公司生產(chǎn)的80C51系列芯片名稱分別為：80CXXX（ROM Less型），83CXXX（Mask ROM型）；Siemens公司命名為C500系列，芯片型號以”C5“打頭；而華邦公司則命名為W77C51系列和W78C51系列等等。 新一代80C51的兼容芯片，還在芯片中增加了一些外部接口功能單元，例如數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，可編程計(jì)數(shù)器陣列，監(jiān)視定時(shí)器，高速I/O口，計(jì)數(shù)器的俘獲/比較邏輯等，有些還在總線結(jié)構(gòu)上也做了重大改進(jìn)，出現(xiàn)了廉價(jià)的非總線型單片機(jī)芯片。所有這些使新一代的兼容芯片已遠(yuǎn)非原來意義上的80C51了。 目前這些80C51的兼容芯片已開始在我國使用，其中尤以 PHILIPS公司的同名芯片80C51及其派生產(chǎn)品最受歡迎，而ATMEL公司的閃速存儲器型單片機(jī)芯片STC89C52等更是后來居上，大有取代傳統(tǒng)EPROM型芯片之勢。 2. 80C51與8051的比較 首先與8051兼容是對80C51芯片的最基本要求，以確保8位單片機(jī)MCS51系列的繼續(xù)發(fā)展，兼容應(yīng)包括指令，引腳信號，總線等多個(gè)方面，指令兼容能保證兩者之間不存在指令障礙以維持軟件的可移植性，而引腳信號和封裝以及總線的兼容則確保兩者在系統(tǒng)擴(kuò)展和接口方面的一致性，有利于系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。 80C51的最大改進(jìn)是在芯片的半導(dǎo)體工藝上，早期的MCS51系列芯片采用HMOS工藝，即高密度短溝道MOS工藝，而80C51芯片則采用CHMOS工藝，即互補(bǔ)金屬氧化物HMOS工藝。CHMOS是CMOS和HMOS的結(jié)合，除保持了HMOS高速度和高密度的特點(diǎn)之外，還具有CMOS低功耗的特點(diǎn)。例如8051芯片的功耗為630mW,而80C51的功耗只有120mW，這樣低功耗，有一粒紐扣電池就可以工作。低功耗對單片機(jī)在便攜式、手提式或野外的儀器儀表設(shè)備上使用十分有利。 80C51在功能增強(qiáng)方面也做了許多工作。首先，為進(jìn)一步降低功耗，80C51芯片增加了待機(jī)和掉電保護(hù)兩種工作方式，以保證單片機(jī)在掉電情況下，能以最低的消耗電流維持。 此外在80C51系列芯片中，內(nèi)部程序存儲器除了ROM型和EPROM型之外，還有 EEPROM型，例如89C51就是4KB EEPROM，并且隨著集成技術(shù)的提高，80C51系列片內(nèi)程序存儲器的容量也越來越大,許多80C51芯片的還具有程序存儲器保密機(jī)制，以防止應(yīng)用程序泄露或被復(fù)制。 3. 單片機(jī)最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)就是單片機(jī)在發(fā)揮具體測控功能時(shí)所必須的組成部分。 最小系統(tǒng)方框圖4. 定時(shí)與中斷的概念 中斷是一項(xiàng)重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用中斷技術(shù)可以使多項(xiàng)任務(wù)共享一個(gè)資源，所以中斷技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是一種資源共享技術(shù)。 向CPU發(fā)出中斷請求的來源稱之為中斷源。MCS51是一個(gè)多中斷源的單片機(jī)，以80C51為例，有三類共五個(gè)中斷源，分別是外部中斷兩個(gè)，定時(shí)中斷兩個(gè)和串行中斷一個(gè)。 STC89C52的芯片概述 STC89C52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的STC89C52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 STC89C52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，4個(gè)中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2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，內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。－５V,一般我們選用＋5V電壓。 89S51相對于89C51增加的新功能包括： 新增加很多功能，性能有了較大提升，價(jià)格基本不變，甚至比89C51更低。（一）ISP在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢在于改寫單片機(jī)存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。 （二）最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。 （三）雙數(shù)據(jù)指示器。（四）內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。（五）全新的加密算法，這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 （六）兼容性方面：向下完全兼容51全部子系列產(chǎn)品。比如80589C51等早期MCS51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書上采用的單片機(jī)是8051還是89C51還是MCS51等等），在89S51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。 因此本設(shè)計(jì)選用STC89C52單片機(jī)來作為本系統(tǒng)的核心部分。 圖 89s51的核心電路框圖 LCD顯示模塊的設(shè)計(jì) 1602字符液晶簡介字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式LCD，工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16X2即32個(gè)字符（16列2行）。注：為了表示的方便 ，后文皆以1表示高電平，0表示低電平。 1602實(shí)物圖 1602管腳說明1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線，VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。 1602管腳定義表 字符集1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。因?yàn)?602識別的是ASCII碼，試驗(yàn)可以用ASCII碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如39。A39。： 1602的ASCII碼圖讀的時(shí)候，先讀上面那列，再讀左邊那行，如：感嘆號的ASCII為0x21，字母B的ASCII為0x42（前面加0x表示十六進(jìn)制）。 顯示地址 1602顯示地址圖 基本的讀寫時(shí)序圖： 1602讀寫操作時(shí)序圖 1602與單片機(jī)連接 1602與單片機(jī)連接圖 數(shù)據(jù)采集模塊 防水型溫度傳感器簡介本設(shè)計(jì)用的防水型溫度傳感器采用DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度