【正文】 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 技能考核培訓(xùn) 姓 名： 賈磊 學(xué) 號 ： 22110786 專 業(yè)： 信息工程 112 題 目： 基于單片機(jī)的紅外無線控制 專 題： 18B20 測溫與小燈控制 指導(dǎo)教師： 宥鵬 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 電工電子實(shí)驗(yàn)室 時(shí) 間： 2021 年 4 月 單片機(jī) 綜合設(shè)計(jì) 訓(xùn)練 任務(wù)書 學(xué)生姓名 賈磊 專業(yè)年級 信息工程 112 學(xué)號 22110786 設(shè)計(jì)日期： 2021 年 4 月 5 日 至 2021 年 4 月 10 日 設(shè)計(jì)題目： 基于單片機(jī)的紅外無線控制 設(shè)計(jì)專題題目： 18B20 測溫與小燈控制 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求： 1. 采用 18B20 單總線測溫測量溫度并且在數(shù)碼管上顯示出來。 2. 利用紅外遙控接收信號，顯示遙控器的鍵值。 3. 利用遙控控 制 LED 小燈的顯示方式。 指導(dǎo)教師簽字： 摘要 ： 馮諾依曼提出了“程序存儲(chǔ)”和“二進(jìn)制運(yùn)算”的思想，并構(gòu)建了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所組成這一計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。 將運(yùn)算器、控制器以及各種寄存器集成在一片集成電路芯片上，組成中央處理器（ CPU）或微處理器。微處理器配上存儲(chǔ)器、輸入 /輸出接口便構(gòu)成了微型計(jì)算機(jī)。 單片機(jī)是把微處理器、存儲(chǔ)器（ RAM 和 ROM）、輸入 /輸出接口電路以及定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器等集成在一起的集成電路芯片，它具有體積小、價(jià)格低、可靠性高和易于 嵌入式應(yīng)用等特點(diǎn)，極適合于智能儀器儀表和工業(yè)測控系統(tǒng)的前端裝置。 80C51 系列單片機(jī)應(yīng)用廣泛、生產(chǎn)量大，在單片機(jī)領(lǐng)域里具有重要的影響。其他新型單片機(jī)產(chǎn)品的出現(xiàn)，使單片機(jī)世界出現(xiàn)了日新月異的景象。 單片機(jī)是為滿足工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，具有良好的實(shí)時(shí)控制性能和靈活的嵌入品質(zhì)，近年來在智能儀器儀表、機(jī)電一體化產(chǎn)品、實(shí)時(shí)工業(yè)控制、分布系統(tǒng)的前端模塊和家用電器等領(lǐng)域都獲得了極為廣泛的應(yīng)用。 單片機(jī)作為一片集成電路芯片，它自身沒有開發(fā)功能，必須借助開發(fā)機(jī)完成應(yīng)用系統(tǒng)的硬件故障和軟件錯(cuò)誤的排除，調(diào)試完的程序還要固化到單片 機(jī)內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器芯片中。新的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)在近年來也有了較快的發(fā)展。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī) 、 中斷系統(tǒng)、 紅外遙控 、溫度采集、小燈移位 目 錄 1 單片機(jī)簡介 5 1． 1 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況 5 ..1 單片機(jī)的發(fā)展過程 5 單片機(jī)產(chǎn)品近況 5 單片機(jī)的特點(diǎn)及利用領(lǐng)域 6 單片機(jī)的特點(diǎn) 6 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 7 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡述 7 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā) 7 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的傳統(tǒng)開發(fā)方式 8 單片機(jī)開發(fā)方式的發(fā)展 9 2 AT89S52 簡介 9 主要性能 9 引腳說明 10 寄存器編輯 12 存儲(chǔ)器 15 片上資源 15 中斷源 19 3 引用的元器件 19 18B20 19 18B20的主要特征 19 18B20工作原理 20 單總線 20 紅外接收 20 遙控發(fā)射器及其編碼 20 接收器及解碼 21 4 設(shè)計(jì)原理圖 22 5 硬件電路 22 附錄 23 1 單片機(jī)簡介 1． 1 單片機(jī)的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況 ..1 單片機(jī)的發(fā)展過程 單片機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，產(chǎn)品種類琳瑯滿目?？v觀整個(gè)單片機(jī)技術(shù)發(fā)展過程，可以分為以下 3 個(gè)主要階段： 一、單芯片微機(jī)形成階段 1976 年， Intel 公司推出了 MCS–48 系列單片機(jī)。該系列單片機(jī)早期產(chǎn)品在芯片內(nèi)集成有： 8 位 CPU、 1 KB 程序存儲(chǔ)器（ ROM）、 64 B 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）、 27 根I/O 線和 1 個(gè) 8 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 此階段的主要特點(diǎn)是：在單個(gè)芯片內(nèi)完成了 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O 接口、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時(shí)鐘等部件的集成。但存儲(chǔ)器容量較小，尋址范圍小（不大于 4 K），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)。 二、性能完善提高階段 1980 年， Intel 公司推出 MCS–51 系列單片機(jī)。該系列單片機(jī)在芯片內(nèi)集成有： 8 位CPU、 4 KB 程序存儲(chǔ)器（ ROM）、 128B 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）、 4 個(gè) 8 位并行接口、 1 個(gè)全雙工串行接口、 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，尋址范圍為 64 K，并集成有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器（完成位處理功能）。 此階段的主要特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點(diǎn)進(jìn)一步突出?，F(xiàn)在， MCS–51 已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種。 三、微控制器化階段 1982 年， Intel 公司推出 MCS–96 系列單片機(jī)。該系列單片機(jī)在芯片內(nèi)集成有： 16 位 CPU、 8 KB 程序存儲(chǔ)器（ ROM）、 232 B 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）、 5 個(gè) 8 位并行接口、 1 個(gè)全雙工串行接口、 2 個(gè) 16 位定 時(shí) /計(jì)數(shù)器。尋址范圍最大為 64 K。片上還有 8 路 10 位 ADC、 1 路 PWM（ D/A）輸出及高速 I/O 部件等。 近年來，許多半導(dǎo)體廠商以 MCS–51 系列單片機(jī)的 8051 為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中的接口技術(shù)、可靠性技術(shù)及先進(jìn)的存儲(chǔ)器技術(shù)及工藝技術(shù)集成到單片機(jī)中，生產(chǎn)出了多種功能強(qiáng)大、使用靈活的新一代 80C51 系列單片機(jī)。 此階段的主要特點(diǎn)是：片內(nèi)面向測控系統(tǒng)外圍電路增強(qiáng)，使單片機(jī)可以方便靈活地用于復(fù)雜的自動(dòng)測控系統(tǒng)及設(shè)備。至此，“微控制器”的稱謂更能反應(yīng)單片機(jī)的本質(zhì)。 單片機(jī)產(chǎn)品近況 隨著微 電子設(shè)計(jì)技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)產(chǎn)品和技術(shù)日新月異。單片機(jī)產(chǎn)品近況可以歸納為以下兩個(gè)方面。 一、 80C51 系列單片機(jī)產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)形成 通用微型計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的提高主要體現(xiàn)在 CPU 位數(shù)的提高（ 16 位、 32 位、 64 位），而單片機(jī)更注重的是產(chǎn)品的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和嵌入性。所以，單片機(jī) CPU 位數(shù)的提高需求并不十分迫切。而多年來的應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明， 80C51 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)成熟。因此，許多單片機(jī)芯片生產(chǎn)廠商傾力于提高 80C51 單片機(jī)產(chǎn)品的綜合功能，從而形成了 80C51 的主流產(chǎn)品 地位。近年來推出的與 80C51 兼容的主要產(chǎn)品有： ATMEL 公司融入 Flash 存儲(chǔ)器技術(shù)推出的 AT89 系列單片機(jī)； Philips 公司推出的 80C5 80C552 系列高性能單片機(jī)； 華邦公司推出的 W78C5 W77C51 系列高速低價(jià)單片機(jī)； ADI 公司推出的 ADuC8xx 系列高精度 ADC 單片機(jī)； LG 公司推出的 GMS90/97 系列低壓高速單片機(jī)； MAXIM 公司推出的 DS89C420 高速（ 50MIPS）單片機(jī)； Cygnal 公司推出的 C8051F 系列高速 SOC 單片機(jī)等。 由此可見， 80C51 已經(jīng)成為事實(shí)上的單片機(jī)主流系列，所以本書以 80C51 為對象講述單片機(jī)的原理與應(yīng)用技術(shù)。 二、非 80C51 結(jié)構(gòu)單片機(jī)不斷推出，給用戶提供了更為廣泛的選擇空間 在 80C51 及其兼容產(chǎn)品流行的同時(shí)，一些單片機(jī)芯片生產(chǎn)廠商也推出了一些非80C51 結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，影響比較大的有： Intel 公司推出的 MCS–96 系列 16 位單片機(jī)； Microchip 公司推出的 PIC 系列 RISC 結(jié)構(gòu)單片機(jī)； TI 公司推出的 MSP430F 系列 16 位低電壓、低功耗單片機(jī)； ATMEL 公司推出的 AVR 系列 RISC 結(jié)構(gòu)單片機(jī)等。 單片機(jī)的特點(diǎn)及利用領(lǐng)域 單片機(jī)的特點(diǎn) 一、控制性能和可靠性高 單片機(jī)是為滿足工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的，所以實(shí)時(shí)控制功能特別強(qiáng)，其 CPU 可以對 I/O 端口直接進(jìn)行操作，位操作能力更是其他計(jì)算機(jī)無法比擬的。另外，由于 CPU、存儲(chǔ)器及 I/O 接口集成在同一芯片內(nèi)，各部件間的連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳送時(shí)受干擾的影響較小，且不易受環(huán)境條件的影響，所以單片機(jī)的可靠性非常高。 近期推出的單片機(jī)產(chǎn)品，內(nèi)部集成有高速 I/O 口、 ADC、 PWM、 WDT 等部件 ，并在低電壓、低功耗、串行擴(kuò)展總線、控制網(wǎng)絡(luò)總線和開發(fā)方式（如在系統(tǒng)編程 ISP）等方面都有了進(jìn)一步的增強(qiáng)。 二、體積小、價(jià)格低、易于產(chǎn)品化 每片單片機(jī)芯片即是一臺完整的微型計(jì)算機(jī)，對于批量大的專用場合，一方面可以在眾多的單片機(jī)品種間進(jìn)行匹配選擇，同時(shí)還可以專門進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，使芯片功能與應(yīng)用具有良好的對應(yīng)關(guān)系。在單片機(jī)產(chǎn)品的引腳封裝方面，有的單片機(jī)引腳已減少到 8 個(gè)或更少，從而使應(yīng)用系統(tǒng)的印制板減小、接插件減少、安裝簡單方便。 在現(xiàn)代的各種電子器件中，單片機(jī)具有良好的性能價(jià)格比。這正是單片機(jī)得以廣泛應(yīng)用的重要 原因。 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 由于單片機(jī)具有良好的控制性能和靈活的嵌入品質(zhì)，近年來單片機(jī)在各種領(lǐng)域都獲得了極為廣泛的應(yīng)用。概要地分成以下幾個(gè)方面： 一、智能儀器儀表 單片機(jī)用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時(shí)還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以方便地完成儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。如各種智能電氣測量儀表、智能傳感器等。 二、機(jī)電一體化產(chǎn)品 機(jī)電一體化產(chǎn)品是集機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機(jī)電產(chǎn)品。單片機(jī)在機(jī)電一體化產(chǎn)品的 開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。典型產(chǎn)品如機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)包裝機(jī)、點(diǎn)鈔機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等。 三、實(shí)時(shí)工業(yè)控制 單片機(jī)還可以用于各種物理量的采集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機(jī)方便地實(shí)現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中，利用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實(shí)現(xiàn)期望的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用如電機(jī)轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動(dòng)生產(chǎn)線等。 四、分布系統(tǒng)的前端模塊 在較復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，經(jīng)常要采用分布式測控系統(tǒng)完成大量的 分布參數(shù)的采集。在這類系統(tǒng)中，采用單片機(jī)作為分布式系統(tǒng)的前端采集模塊。系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠，數(shù)據(jù)采集方便靈活，成本低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)。 五、家用電器 家用電器是單片機(jī)的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域，前景十分廣闊。如空調(diào)器、電冰箱、洗衣機(jī)、電飯煲、高檔洗浴設(shè)備、高檔玩具等。另外，在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、飛機(jī)、航天器等均有單片機(jī)的廣泛應(yīng)用。如汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、航天測控系統(tǒng)、黑匣子等。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡述 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā) 設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，在完成硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，必須配備相應(yīng)的應(yīng)用軟件。正確無誤的硬 件設(shè)計(jì)和良好的軟件功能設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。完成這一目標(biāo)的過程稱為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。 單片機(jī)作為一片集成了微型計(jì)算機(jī)基本部件的集成電路芯片，與通用微機(jī)相比，它自身沒有開發(fā)功能，必須借助開發(fā)機(jī)（一種特殊的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）來完成如下任務(wù)： 排除應(yīng)用系統(tǒng)的硬件故障和軟件錯(cuò)誤； 調(diào)試完的程序要固化到單片機(jī)內(nèi)部或外部程序存儲(chǔ)器芯片中。 一、指令的表示形式 指令是讓單片機(jī)執(zhí)行某種操作的命令。在單片機(jī)內(nèi)部，指令按一定的順序以二進(jìn)制碼的形式存放于程序存儲(chǔ)器中。二進(jìn)制碼是計(jì)算機(jī)能夠直接執(zhí)行的機(jī)器碼（或稱目標(biāo)碼）。為了書寫、輸入和顯示方便，人們通常將機(jī)器碼寫成十六進(jìn)制形式。如二進(jìn)制碼 0000 0100B 可以表示為 04H。 04H 所對應(yīng)的指令的意義是累加器 A 的內(nèi)容加 1。若寫成 INC A 則要清楚得多，這就是該指令的符號表示，稱為符號指令。 二、匯編或編譯 符號指令要轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的機(jī)器碼并存入計(jì)算機(jī)的程序存儲(chǔ)器中，這種轉(zhuǎn)換稱為匯編。常用的匯編方法有 3 種：一是手工匯編，設(shè)計(jì)人員對照單片機(jī)指令編碼表，把每一條符號指令翻譯成十六進(jìn)制數(shù)表示的機(jī)器碼指令，借助于小鍵盤送入開發(fā)機(jī)，然后進(jìn)行調(diào)試，并將調(diào)試好的程序 寫入程序存儲(chǔ)器芯片；二是利用開發(fā)機(jī)的駐留匯編程序進(jìn)行匯編；三是利用通用微型計(jì)算機(jī)配備的匯編程序進(jìn)行交叉匯編，然后將目標(biāo)碼傳送到開發(fā)機(jī)中。 另外，還可以采用高級語言（如 C51）進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。在 PC 機(jī)中編輯好的高級語言源程序經(jīng)過編譯、連接后形成目標(biāo)碼文件，并傳送到開發(fā)機(jī)中。這種方法具有周期短、移植和修改方便的優(yōu)點(diǎn)，適合于較為復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的傳統(tǒng)開發(fā)方式 單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)又稱為開發(fā)機(jī)或仿真器。仿真的目的是利用開發(fā)機(jī)的資源（ CPU