【正文】 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì) 題 目： 基于單片機(jī)的冰箱控制系統(tǒng) 學(xué) 院： 沈陽工業(yè)大學(xué)工程學(xué)院 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班 級(jí)： 0901 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 220210310 指導(dǎo)教師： 英順 起止日期： 2021 年 12 月 12 日～ 2021 年 12 月 26 日 1 目 錄 1. 課程設(shè)的 目的 ???????????????????? ?????????????????? 2 2. 課程設(shè)計(jì)題目要求 ???????????????????? ???????????????? 2 3. 課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ???????????????????? ???????????????? 2 MCS51 單片機(jī)硬件介紹 ??????????????????? ??????? ? ???? ? ? 2 內(nèi)部主要組成部分介紹 ???????????? ????????????????????? 2 單片機(jī)的時(shí)鐘及復(fù)位 ???????????? ?????????????????????? 5 多通道 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809芯片介紹 ???????????? ???? ??????????? 9 4. 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????? 11 微電腦硬件控制結(jié)構(gòu) ????????????????????????????????? 12 微電腦正常工作必備條件電路 ????????????????????????????? 12 溫度檢測電路 ???????????????????????????????????? 14 鍵盤電路和顯示電路 ????????????????????????????? ???? 14 過、欠電壓檢測 ??????????????????????????????????? 15 存儲(chǔ)器 ??????????????????????????????????????? 15 鍵盤 /顯示器 ???????????????????????????????????? 15 執(zhí)行器 ??????????????????????????????????????? 15 開關(guān)檢測 ?????????????????????????????????????? 16 報(bào)警器 ??????????????????????????????????????? 16 ???????????????????? ?????????????? 17 主程序 ???????????????????? ??????????????????? 17 T0 中斷服務(wù)程序 ???????????????????? ??????????????? 17 T1 中斷服務(wù)程序 ???????????????????? ??????????????? 18 A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)碼顯示子程序 ???????????????????? ??????????? 20 6. 總結(jié) ????????????????????????????????????????? 27 參考書目 ???????????????????? ???????????????????? ? 27 附錄 ???????????????????? ???????????????????? ?? ? 2 1 課程設(shè)計(jì)目的 (1)查閱資料 ： 搜集 與本設(shè)計(jì)有關(guān)部門的資料 (包括從已發(fā)表的文獻(xiàn)中和從生產(chǎn)現(xiàn)場中搜集 )的能力； (2)方案的選擇： 樹立既考慮技術(shù)上的先進(jìn)性與可行性 ,又考慮經(jīng)濟(jì)上的合理性 ,并注意 提高 分析和解決實(shí)際問題的能力； (3)迅速準(zhǔn)確的進(jìn)行工程計(jì)算的能力 ,計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力； (4)用簡潔的文字 ,清晰的圖表來表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想的能力。 課程設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的電冰箱控制系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)要求：以 MCS51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng) （ 1）有輸入部分（鍵盤開關(guān)量） （ 2）有輸出部分（顯示開關(guān)量） （ 3）模擬量的輸入部分（ A/D） （ 4）模擬量的輸出部分（ D/A） （ 5）電源部分，為單片機(jī)控制系統(tǒng)供電 MCS51單片機(jī)硬件介紹 單片機(jī)主要組成部分分為中央處理器 (CPU)、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 內(nèi)部 RAM、內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 內(nèi)部 ROM、 I/O端口、串行口、定時(shí)器、終端程序系統(tǒng)。 內(nèi)部主要組成部分介紹 MCS51單片機(jī)中央處理器 單片機(jī)的內(nèi)部最核心的部分是 CPU，它是單片機(jī)的大腦和心臟。 CPU的主要功 3 能是產(chǎn)生各種控制信號(hào)、以控制存儲(chǔ)器、輸入 /輸出端口的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算以及位操作處理等。它的功能可分為運(yùn)算器和控制器兩種。 MCS51單片機(jī)存儲(chǔ)器 89C51單片機(jī)中共有 256個(gè) RAM單元，包括低 128個(gè)單元 (地址為 00H ~ 7FH)的內(nèi)部 RAM區(qū)和高 128位 (地址為 80H ~ FFH)的特殊功能寄存器區(qū)。 89C51單片機(jī)還有 4KB的內(nèi)部 ROM，用于存放程序或表格，稱為程序存儲(chǔ)器。 MCS51單片機(jī)中斷系統(tǒng) 89C51單片機(jī)的中斷功能比較強(qiáng)，有 5個(gè)中斷元，即外部中斷 2個(gè)，定時(shí)器中斷 2個(gè)，串行中斷 1個(gè)，有 2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。中斷控制電路主要包括用于中斷控制的四個(gè)寄存器 :定時(shí)器控制寄存器 TCON，串行口控制寄存器 SCON，中斷允許控制寄存器 IE，中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器 IP等。 MCS51單片機(jī)引腳介紹 MCS51系列單片機(jī)采用 40引腳雙列直插式封裝 (DIP)， 4個(gè)并行口共 有 32根引腳，可分別作為地址線、數(shù)據(jù)線和 I/O線； 2根電源線； 2根時(shí)鐘震蕩電路引腳和 4根控制線。 MCS51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有許多引腳具有第二功能，以 89C51芯片為例，說明各引腳功能如下： 4 圖 31 89C51引腳圖 (1)電源引腳 Vcc和 Vss Vss：接地端。 Vcc：芯片 +5V電源端。 (2)時(shí)鐘信號(hào)引腳 XTAL1和 XTAL2 XTAL XTAL2：當(dāng)使用單片機(jī)內(nèi)部震蕩電路時(shí)，用來外接石英晶體和微調(diào)電容， XTAL1是片內(nèi)震蕩電路 反相放大器的輸入端， XTAL2是片內(nèi)震蕩電路反相放大器的輸出端，震蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)， XTAL1接地， XTAL2接外部時(shí)鐘信號(hào)源。 (3)控制信號(hào)引腳 RST/VPD、 ALE/PROG———— 、 PSEN———— 和 EA—— /VPP RST/VPD： RST是復(fù)位信號(hào)輸入端。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)保持兩個(gè)機(jī)器周期 (24個(gè)時(shí)鐘周期 )以上的高電平時(shí)有效，用來完成復(fù)位操作；第二功能 VPD作為備用電源輸入端，當(dāng)主電源 VCC發(fā)生故障，電壓降低到低電平規(guī)定值時(shí)，可通過 VPD為單片機(jī)內(nèi)部 RAM提供電源，以保護(hù)片內(nèi) RAM中的信息不丟失，使系統(tǒng)在上電后能繼續(xù)正常運(yùn)行。 ALE/PROG————:ALE為地址鎖存允許輸出信號(hào)。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE用來鎖存 P0口擴(kuò)展低 8位地址的控制信號(hào)。在不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE也以時(shí)鐘震蕩頻率的 1/6的固定頻率輸出，因而它又可用作對(duì)外輸出時(shí)鐘信號(hào)或其他需要，例如 5 可以用示波器查看 ALE是否有脈沖信號(hào)輸出來確定 89C51芯片的好壞；第二功能PROG———— 是對(duì)內(nèi)部有 EPROM的單片機(jī)的 EPROM編程時(shí)編程脈沖輸入端，它和 31號(hào)引腳的第二功能 Vpp一起使用。 PSEN————:外部 ROM的讀選通信號(hào)輸出端。在訪問外部 ROM時(shí)， PSEN————產(chǎn)生負(fù)脈沖作為讀外部 ROM的選通信號(hào)。而在訪問外部 RAM或片內(nèi) ROM時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生有效 PSEN———— 信號(hào)。 EA—— /VPP:EA—— 是訪問外部 ROM的控制信號(hào)。當(dāng) EA—— 為低電平時(shí)， CPU只執(zhí)行外部 ROM中的程序。當(dāng) EA—— 為高電平且 PC值小于 0FFF(4K)時(shí)， CPU執(zhí)行內(nèi)部 ROM的程序，但當(dāng)PC的值超出 4K時(shí)將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外 ROM的程序。對(duì)于無片內(nèi) ROM的 8031或不使用內(nèi)部 ROM的 89C51，需外擴(kuò) EPROM，此時(shí) EA—— 必須接地；第二種功能 VPP是對(duì) 8751的片內(nèi) EPROM的 +21V編程電源輸入端。 (4)并行 I/O端口 P0、 P P2和 P3 P0口 ( ~ )： P0口是一個(gè) 8位雙向 I/O端口 (需外接上拉電阻 )。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，分時(shí)提供低 8位地址線和 8位雙向數(shù)據(jù)線。 P0口先輸出片外存儲(chǔ)器的低 8位地址并鎖存在地址鎖存器中，然后再輸入或輸出數(shù)據(jù)。 P1口 ( ~ )： P1口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O端口。P1口只能作為一般 I/O口使用。 P2口 ( ~ )： P2口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O端口。在訪問外部 ROM或外部 RAM時(shí)，輸出高 8位地址，與 P0口提供的低 8位地 址一起組成16位地址總線。 P0口和 P2口用做數(shù)據(jù) /地址線后，不能在作為通用 I/O口使用。 P3 口 ( ~ )： P3口是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口，在系統(tǒng)中 8個(gè)引腳都有各自的第二功能。 單片機(jī)的時(shí)鐘及復(fù)位 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運(yùn)行。 6 89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩 器 (簡稱晶振 )或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖 22所示。圖中，電容器 C01， C02 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在 530pF。晶振頻率的典型