【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(bào)警上限溫度 ........................................................................................ 33 顯示報(bào)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(xiàn) ...................................................................................................................... 42 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 引言 自從單片機(jī)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(jī)等。家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機(jī)使我們的生活更加方便、舒適、豐富多彩。單片機(jī)也成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的 一個(gè)重要方面。單片機(jī)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(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件法實(shí)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(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中全自動(dòng)洗衣機(jī)就是一個(gè)典型的例子。但人們對(duì)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(jī)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(jì)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(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、濕差電偶溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)和光側(cè)溫度計(jì)等。每一種溫度計(jì)都有它的特點(diǎn)和用途 。 數(shù)計(jì)溫度計(jì)采用進(jìn)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(qiáng)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(jì)的理想替代產(chǎn)品、數(shù)字溫度計(jì)廣泛用于各類工礦企業(yè)、大專院校、科研院所。揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第二章 設(shè)計(jì)方案及硬件電路 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)總方案 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的一種溫度采集處理系統(tǒng)，并可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。大致分為以下幾個(gè)模塊：單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，顯示模塊，溫度測量模塊，報(bào)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(shí)現(xiàn)我們的設(shè)計(jì)要求。如下是本設(shè)計(jì)的原理圖。 圖 21 數(shù)字溫度計(jì)原理圖揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 方框圖 通過分析可知，系統(tǒng)由多個(gè)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(jì)方框圖 AT89S52 端口的介紹 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) 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(qǐng)求輸入端） /INT1（外部中斷 1） T0（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 外部輸入） T1（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 報(bào)警提示電路 上下限設(shè)置 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 溫度測量 溫度顯示 單 片 機(jī) 電 源 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí) ,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(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP ：當(dāng) /EA 保 持 低 電 平 時(shí) ， 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保 持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(shí)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(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過 一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)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(jī) 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(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)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(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)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(jī)是 51 系列單片機(jī)的增強(qiáng)型，與 AT89C51 相比 AT89S52 定時(shí)器多一個(gè) T2， RAM 多 128B， ROM 多 4K，中斷多 2 個(gè)，多一個(gè)看門狗 ,在掉電、數(shù)據(jù)指針等方面還有一些改進(jìn)。 S52 的最高外接晶振可以達(dá)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(jià)格也相近。故此次課程設(shè)計(jì)選擇 AT89S52 單片機(jī)（如圖 23）。 圖 23 AT89S52 單片機(jī)外形 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) AT89S52 內(nèi)部有一個(gè)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(shí)鐘源即可構(gòu)成時(shí)鐘電路。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)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(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 參數(shù)選?。?C C2 對(duì)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(shí)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(gè)確定的初時(shí)狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。本設(shè)計(jì)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?。号c地相聯(lián)電阻 R2 阻值為 10K 歐姆、電容 C3 選用 10uF。 揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 25 復(fù)位電路 顯示電路設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)掃描顯示。動(dòng)態(tài)掃描顯示工作原理：從一個(gè)口送段代碼 ,一個(gè)口送位選信號(hào)。段碼雖同時(shí)到達(dá)幾個(gè) LED，但一次僅一個(gè) LED 被選中。利用 “ 視覺暫留 ” ，每送一個(gè)字符并選中相應(yīng)位線，延時(shí)一會(huì)兒 ,再送 /選下一個(gè) ?? 循環(huán)掃描即可。靜態(tài)顯示工作原理：每個(gè) LED 需要一個(gè) 8 位并行口，高電平。保持每個(gè)顯器位上的字型碼不變，即加在對(duì)應(yīng)的段選線上段碼電平不變。當(dāng)選用共陰極的 LED顯示器時(shí)，所有發(fā)光二極管的陰極連在一起接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極加入高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的二極管點(diǎn)亮。為了減少硬件電路的復(fù)雜性，同時(shí)充分發(fā)揮單片機(jī)的強(qiáng)大功能，本設(shè)計(jì)采用共陰極 LED 動(dòng)態(tài)顯示。 共陰極的 LED 顯示器，所有發(fā)光二級(jí)管的陰極連在一起接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管陽極加入高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的二極管點(diǎn)亮。因此要顯示某字形就應(yīng)使此字形的相應(yīng)段的二