【正文】 （ 2） 單片機(jī)最小系統(tǒng)： 單片機(jī)最小系統(tǒng) （ 3） 復(fù)位電路： 單片機(jī)上電時(shí)，當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，只要持續(xù)給出 RST 引腳連個(gè)機(jī)器周期的高電平，便可完成系統(tǒng)復(fù)位。外部復(fù)位電路是為內(nèi)部復(fù)位電路提供兩個(gè)機(jī)器周期以上的電平而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)采用上電自動(dòng)復(fù)位，上電瞬間電容器上的電壓不能突變 ， RST 上的電壓是 Vcc 上的電壓與電容器上的電壓之差，因而 RST 上的電壓與 Vcc 上的電壓相同。隨著充電的進(jìn)行，電 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 容器上的電壓不斷上升， RST 上的 電壓就隨著下降， RST 腳上只要保持 10ms 以上高電平，系統(tǒng)就會(huì)有效復(fù)位。電容 C可取 10~33uF，電阻 R可取 ~10kΩ 。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中， C取10uf,R取 10kΩ 。 （ 4）振蕩電路： XTAL1 腳和 XTAL2 腳分別構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端，外接石英晶振或陶瓷晶振以及補(bǔ)償電容 C C2 選 47uF 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。當(dāng)外接石英晶振時(shí)，電容 CC2選 30Pf177。 10pF；當(dāng)外接陶瓷振蕩器時(shí)，電容 C C2選 47uF177。 10uF。 系統(tǒng)中， 外接電 CC2 的大小會(huì)影響振蕩器頻率的穩(wěn)定度、起振時(shí)間及溫度穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振和電容應(yīng)靠近單片機(jī)芯片，以便減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定可靠工作。 在本硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為保證串行通行波特率的誤差，選擇了 的標(biāo)準(zhǔn)石英晶振，電容 C C2 為 30pF。 （ 3） EA 接高電平，選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。 （ 4） 單片機(jī)編程 顯示電路 數(shù)碼管顯示電路部分如圖： 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 顯示部分采用四位一體共陰數(shù)碼管 ， 為了顯示數(shù)字或字符，必須對(duì)數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì) 8段。因此為 LED 顯示器提供的編碼正好是一個(gè)字節(jié)。 共陰數(shù)碼管碼表 ? 0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d , ? 0 1 2 3 4 5 ? 0x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c , ? 6 7 8 9 A B ? 0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00 ? C D E F 無(wú)顯示 靜態(tài)顯示方式 LED 顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段選必須接一個(gè) 8位數(shù)據(jù)線來(lái)保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用 CPU時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。 動(dòng)態(tài)顯示 動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起 ，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺(jué)暫留作用，使人的感覺(jué)好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。 本設(shè)計(jì)采用四位一體共陰數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。 由于串口用的是 TTL 電平，和 RS232 電平不同，因此，單片機(jī)和 PC 通信時(shí)需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，常用的 IC 是 MAX232,連接圖如 下 圖所示，其中 MAX232 供電腳為＋ 5V。 采 用了三線制連接串口，也就是說(shuō)和計(jì)算機(jī)的 9針串口只連接其中的 3根線：第 5 腳的 GND、第 2腳的RXD、第 3 腳的 TXD。這是最簡(jiǎn)單的連接方法，但是對(duì)我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖所示， MAX232 的第 10 腳和單片機(jī)的 11腳連接，第 9腳和單片機(jī)的 10 腳連接 。 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) MAX232 串口通信電路圖（ 9 孔串口接頭） DS18B20 溫度傳感器電路 DS18B20 溫度傳感器是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要 求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： （ 1）獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信， DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊 。 （ 2） DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能 ，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)測(cè)溫； （ 3）無(wú)須外部器件， 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) ； （ 4）可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ； （ 5）零待機(jī)功耗； （ 6）溫度以 9或 12位數(shù)字， 對(duì)應(yīng)的可分辨 溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 和 ℃ ，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 ； （ 7）用戶可定義報(bào)警設(shè)置； （ 8）報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； （ 9）負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； （ 10） 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 DS18B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8腳 SOIC 封裝，其 引腳排列及 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 以及測(cè)溫原 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 理圖如下 所示 ： 引腳排列 電路連接如下圖： 恒壓電源電路 本設(shè)計(jì)的供電電路主要變壓器、整流橋、濾波電路和 78L05 芯片組成。電源供電電路如圖所示： 系統(tǒng)供電電源總體電路圖 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)與 PC 機(jī)串口連接 電路 ： 目前 RS232是 PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。 RS232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。 RS232采取不平衡傳 輸方式，即所謂單端通訊。 圖 29 RS232引腳圖 收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地，如從 DTE設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)在使用 DB25連接器時(shí)是 2腳相對(duì) 7腳（信號(hào)地）的電平， DB25各引腳定義參見(jiàn)圖 29。典型的 RS232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在 +5～ +15V，負(fù)電平在 5～ 15V電平。當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為 TTL，從開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從 TTL電平到 RS232電平再返回 TTL電平。接收器典型的工作電平在 +3～ +12V與 3～ 12V。由于發(fā)送電平與接收電 平的差僅為 2V至 3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約 15米，最高速率為 20kb/s。 RS232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為 3～ 7k217。所以 RS232適合本地設(shè)備之間的通信。上位機(jī)和下位機(jī)的接線方法如圖 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 上位機(jī)和下位機(jī)的接線方法 MCS51 內(nèi)部含有一個(gè)可編程全雙工串行通信接口，具有 UART 的全部功能。該接口電路不僅能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為一個(gè)同步移位寄存器使用。 在進(jìn)行異步通信時(shí)，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收分別在各自的時(shí)鐘（ TCLK 和 RCLK）控制下進(jìn)行的，但都必須與字符位數(shù)的波特率保持一致。 MCS51 串行口的發(fā)送和接收時(shí)鐘可由兩種方式產(chǎn)生，一種是由主機(jī)頻率 fosc 經(jīng)分頻后產(chǎn)生，另 一種方式是由內(nèi)部定時(shí)器 T1 或 T2 的溢出率經(jīng) 16 分頻后提供。 發(fā)送和接收的過(guò)程如下： 串行口的發(fā)送過(guò)程由指令 MOV SBUF， A啟動(dòng)，即 CPU 由一條寫(xiě)發(fā)送緩沖器的指令把數(shù)據(jù)（字符）寫(xiě)入串行口的發(fā)送緩沖器 SBUF（發(fā)）中，再由硬件電路自動(dòng)在字符的始、末加上起始位（低電平）、停止位（高電平）及其它控制位（如奇偶位等），然后在移位脈沖 SHIFT的控制下，低位在前，高位在后，從 TXD 端（方式 0 除外）一位位地向外發(fā)送。 串行口的接收與否受制于允許接收位 REN 的狀態(tài)，當(dāng) REN 被軟件置“ 1”后，允許接收器接收。接收端 RXD一位位地接收數(shù)據(jù)，直到收到一個(gè)完整的字符數(shù)據(jù)后，控制電路進(jìn)行最后一次移位，自動(dòng)去掉啟始位，使接收中斷標(biāo)志 RI 置“ 1”，并向 CPU申請(qǐng)中斷。 CPU 響應(yīng)中斷，用一條指令（ MOV A， SBUF）把接收緩沖器 SBUF（收）的內(nèi)容讀入累加器。 TI和 RI是由硬件置位的，但需要用軟件復(fù)位。 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī) 軟件 設(shè)計(jì)： 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)： VB 是微軟公司出品的一個(gè)快速可視化程序開(kāi)發(fā)工具軟件，借助微軟在操作系統(tǒng) 和辦公軟件的壟斷地位， VB在短短的幾年內(nèi)風(fēng)靡全球。 VB是極有和功能強(qiáng)大的軟件，主要表現(xiàn)在：所見(jiàn)即所得的界面設(shè)計(jì)，基于對(duì)象的設(shè)計(jì)方法，極短的軟件開(kāi)發(fā)周期，較易維護(hù)的生成代碼。 美國(guó)微軟公司在 1991 年推出 至今已經(jīng)經(jīng)歷了 6 個(gè)版本， 運(yùn)行在 win9x 或winme， win2021， winxp， windowsNT 等操作系統(tǒng)下，是一個(gè) 32 位的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具。它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn) [9]： （ 1）成功地簡(jiǎn)化了界面的設(shè)計(jì)過(guò)程。它在 windows 平臺(tái)上提供了圖形用戶界面（ GUI）的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE）。 （ 2）采用簡(jiǎn)單易學(xué)的 Basic 語(yǔ)言。它既適用于沒(méi)有任何編程經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)者學(xué)習(xí)，也適合于開(kāi)發(fā)各種復(fù)雜的底層應(yīng)用程序。 （ 3）具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和字符串處理功能。 Visual Basic 提供了許多現(xiàn)成的字符串處理函數(shù)。 （ 4）易于擴(kuò)充。除了簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)以外， Visual Basic 還是一種易于擴(kuò)充功能的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 （ 5）提供了 IntelliSense 技術(shù)。當(dāng)你在 Visual Basic 的代碼窗口敲進(jìn)對(duì)象名稱的時(shí)候 IntelliSense 技術(shù)會(huì)自動(dòng)向你顯示一些相關(guān)的信息，例如對(duì)象的屬性和方法等。 （ 6）提供了多 種向?qū)А＠眠@些向?qū)?，你可以快速地完成一般性的任?wù)，例如生成其控件不綁定到數(shù)據(jù)控件上的純代碼窗體，建立查詢，添加工具，制作圖表，以及發(fā)布創(chuàng)建的應(yīng)用程序等。 完成后的界面如圖 33所示 初始化 向 DS1820 讀一字向 DS1820 寫(xiě)一字讀取溫度及轉(zhuǎn)換 顯示溫度 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 單片機(jī)與 PC的溫度控制系統(tǒng)的 VB 界面 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào)試首先檢查電路的焊接是否正確，然后可用萬(wàn)用表測(cè)試或通電檢測(cè)。硬件調(diào)試主要是針對(duì)主控板中單片機(jī)模塊和外部輸入、輸出模塊進(jìn)行調(diào)試。這一部分硬件調(diào)試主要分成兩大塊：上電前的調(diào)試和上電后的調(diào)試。 在電路安裝焊接前，首先是對(duì)元器件的檢測(cè)。對(duì) AT89C5 DS18B20 在未接電路時(shí)是不能檢測(cè)其好壞的。對(duì)于其他器件則可利用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量。電阻的測(cè)量，用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)量。 （ 1）上電前的調(diào)試 在上電前，必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個(gè)調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個(gè)步驟。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬(wàn)用表，用來(lái)完成檢測(cè)電路中是否存在斷路或者短路情況等。只要將一個(gè)表筆固定在電源端或接地端，另儀表筆接其他連接點(diǎn)，指針偏轉(zhuǎn)到 0 刻度就是通路的。通過(guò)萬(wàn)用表的檢測(cè) ,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)短路和斷路的地方了，電路基本正常后再進(jìn)行下一步調(diào)試。 （ 2） 上電后的調(diào)試 在確保硬件電路正常，無(wú)異常情況 (斷路或短路 )方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗(yàn)電路是否接錯(cuò)，同時(shí)還要檢驗(yàn)原理是否正確。 在本設(shè)計(jì)中，上電調(diào)試主要是檢測(cè)單片機(jī)部分與外部輸入、輸出電路是否接對(duì)。本次調(diào)試需要通過(guò)軟硬件聯(lián)調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于 DS18B20 與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對(duì) DS18B20進(jìn)行讀 /寫(xiě)編程時(shí)必須嚴(yán)格地保證讀 /寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)量結(jié)果。本程序采用單片機(jī)C語(yǔ)言編寫(xiě)，用 Keil C51 編譯器編程調(diào)試。 福建工程學(xué)院國(guó)脈信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 結(jié)論 首先，通過(guò)這次應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在很大程度 上提高了自己的獨(dú)立思考能力和單片機(jī)的專業(yè)知識(shí)，也深刻了解寫(xiě)一篇應(yīng)用系統(tǒng)的步驟和格式，有過(guò)這樣的一次訓(xùn)練，相信在接下來(lái)的日子我們都會(huì)了，而且會(huì)做得更好。 我所寫(xiě)的系統(tǒng)主要根據(jù)目前節(jié)省能源的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn)和要求，系統(tǒng)以單片機(jī) AT89C51為核心部件，采用了自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)、記錄與數(shù)據(jù)處理。利用 C語(yǔ)言編制 ,運(yùn)行程序該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是 : 1)適用性強(qiáng)，利用 VB友好的人機(jī)界面，用