【正文】 ................................................................................. 19 第四章 軟件仿真 ........................................................................................................ 32 正常情況下 .................................................................................................... 32 溫度高于上限溫度 ......................................................................................... 32 溫度低于下限溫度 ........................................................................................ 33 顯示報警上限溫度 ........................................................................................ 33 顯示報警下限溫度 ........................................................................................ 34 設(shè)置上限溫度 ................................................................................................ 35 設(shè)置下限溫度 ................................................................................................ 35 測量的最低溫度值 ........................................................................................ 36 測量的最高溫度值 ........................................................................................ 36 第五章 硬件系統(tǒng) 的調(diào)試 ............................................................................................ 38 硬件系統(tǒng)的調(diào)試 ............................................................................................ 38 軟件系統(tǒng)的調(diào)試 ............................................................................................ 39 小結(jié) .............................................................................................................................. 40 致謝 .............................................................................................................................. 41 參考文獻 ...................................................................................................................... 42 揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 第一章 引言 自從單片機誕生以來，它就步入我們?nèi)祟惖纳?，如電冰箱、電子玩具收錄機等。家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機使我們的生活更加方便、舒適、豐富多彩。單片機也成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的 一個重要方面。單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件法實現(xiàn)了，這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。 隨著人們生活水平的提高，單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中全自動洗衣機就是一個典型的例子。但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制 方向發(fā)展。 溫度計是測量儀器的總稱，根據(jù)所用測溫物質(zhì)的不同和測量范圍不同，有煤油溫度計、酒精溫度計、水銀溫度計、氣體溫度計、電阻溫度計、濕差電偶溫度計、輻射溫度計和光側(cè)溫度計等。每一種溫度計都有它的特點和用途 。 數(shù)計溫度計采用進口高精度、低溫漂、超低功耗集成電路和寬溫型液晶顯示器，內(nèi)置高能電池連續(xù)工作 ≥ 5，無需敷設(shè)供電電纜，是一種精度高、穩(wěn)定性好、適用性極強的新型溫度顯示儀。數(shù)字溫度儀是傳統(tǒng)現(xiàn)場指針雙金屬溫度計的理想替代產(chǎn)品、數(shù)字溫度計廣泛用于各類工礦企業(yè)、大專院校、科研院所。揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 第二章 設(shè)計方案及硬件電路 設(shè)計 設(shè)計總方案 本設(shè)計是基于單片機的一種溫度采集處理系統(tǒng)，并可以實現(xiàn)報警功能。大致分為以下幾個模塊：單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，顯示模塊，溫度測量模塊，報警及提示模塊，上下限設(shè)置模塊。通過這些模塊的連接，并通過一定語言，我們可以基本實現(xiàn)我們的設(shè)計要求。如下是本設(shè)計的原理圖。 圖 21 數(shù)字溫度計原理圖揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 方框圖 通過分析可知，系統(tǒng)由多個模塊連接而成，系統(tǒng)方框圖如圖 21 所示。 圖 22 系統(tǒng)設(shè)計方框圖 AT89S52 端口的介紹 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當 P3 口寫入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流 ,這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： 管腳備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0 中斷請求輸入端） /INT1（外部中斷 1） T0（定時器 /計數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時器 /計數(shù)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 報警提示電路 上下限設(shè)置 時鐘電路 復(fù)位電路 溫度測量 溫度顯示 單 片 機 電 源 揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時 ,ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP ：當 /EA 保 持 低 電 平 時 ， 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保 持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過 一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 單片機 AT89S52 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS、 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng) 可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 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 級中揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 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?？臻e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(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。 52 系列單片機是 51 系列單片機的增強型，與 AT89C51 相比 AT89S52 定時器多一個 T2， RAM 多 128B， ROM 多 4K，中斷多 2 個，多一個看門狗 ,在掉電、數(shù)據(jù)指針等方面還有一些改進。 S52 的最高外接晶振可以達到 33MHz， C51 大概只有 24MHz。更重要的是 AT89S52 支持在線編程，可以方便的給其下載程序，在調(diào)試過程中方便的多，并且成本不高?，F(xiàn)在市面上， C51 差不多淘汰了，兩者價格也相近。故此次課程設(shè)計選擇 AT89S52 單片機（如圖 23）。 圖 23 AT89S52 單片機外形 時鐘電路設(shè)計 AT89S52 內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，此放大器的輸入和輸出端分別是引腳 XTAL1 和 XTAL2， XTAL1 和 XTAL2 上接時鐘源即可構(gòu)成時鐘電路。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘產(chǎn)生方式。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體或陶瓷諧振器，與內(nèi)部反相器構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。 揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 參數(shù)選?。?C C2 對頻率有微調(diào)作用，這里都選用 30pF。晶振頻率為 12MHz。電路如圖 24 圖 24 時鐘電路 復(fù)位電路 復(fù)位使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初時狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。本設(shè)計采用上電＋按鈕電平的硬件復(fù)位電路，如圖 25 所示。 參數(shù)選取：與地相聯(lián)電阻 R2 阻值為 10K 歐姆、電容 C3 選用 10uF。 揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 圖 25 復(fù)位電路 顯示電路設(shè)計 根據(jù)設(shè)計任務(wù)，首先選擇顯示為 LED。一般 LED 顯示有兩種方式：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。動態(tài)掃描顯示工作原理：從一個口送段代碼 ,一個口送位選信號。段碼雖同時到達幾個 LED，但一次僅一個 LED 被選中。利用 “ 視覺暫留 ” ，每送一個字符并選中相應(yīng)位線，延時一會兒 ,再送 /選下一個 ?? 循環(huán)掃描即可。靜態(tài)顯示工作原理：每個 LED 需要一個 8 位并行口，高電平。保持每個顯器位上的字型碼不變，即加在對應(yīng)的段選線上段碼電平不變。當選用共陰極的 LED顯示器時，所有發(fā)光二極管的陰極連在一起接地，當某個發(fā)光二極管的陽極加入高電平時，對應(yīng)的二極管點亮。為了減少硬件電路的復(fù)雜性，同時充分發(fā)揮單片機的強大功能，本設(shè)計采用共陰極 LED 動態(tài)顯示。 共陰極的 LED 顯示器，所有發(fā)光二級管的陰極連在一起接地，當某個發(fā)光二極管陽極加入高電平時，對應(yīng)的二極管點亮。因此要顯示某字形就應(yīng)使此字形的相應(yīng)段的二