【正文】 方案分析論文 第 1 頁 共 50 頁 基于 STC89C52 單片機 控制電熱水壺溫度 的設(shè)計 中文 摘要 隨著微機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以單片機為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對溫度的控制水平。 本設(shè)計論述了一種以 STC89C52 單片機為主控制單元 ，以 DS18B20 為溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)。 該控制系統(tǒng)可以實時存儲相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)并記錄當(dāng)前的時間。 系統(tǒng)設(shè)計了相關(guān)的硬件 電路和相關(guān)應(yīng)用程序。硬 件電路主要包括 STC89C52 單片機最小系統(tǒng)，測溫電路 、實時時鐘電路 、 LCD 液晶 顯示電路 以及通訊模塊電路 等 。 系統(tǒng)程序 主要包括主程序，讀出溫度子程序 ，計算溫度子程序、按鍵處理程序 、 LCD 顯示程序 以及數(shù)據(jù)存儲程序 等。 關(guān)鍵詞 ： STC89C52 單片機 ； DS18B20； 顯示電路 方案分析論文 第 2 頁 共 50 頁 目 錄 一、引言 ............................................................................. 3 (一 )課題研究的背景 ............................................................... 3 (二 )課題研究的目的和意義 ......................................................... 3 二、硬件電路的設(shè)計 ................................................................... 3 (一 )系統(tǒng)設(shè)計的框架 ............................................................... 3 (二 )單片機最小系統(tǒng)電路 ........................................................... 4 (三 )單片機的選型 ................................................................. 5 ......................................................... 5 ......................................................... 5 ..................................................... 6 (四 )溫度傳感器電路 ............................................................... 8 (五 )系統(tǒng)電 源電路的設(shè)計 ........................................................... 9 (六 )LCD顯示電路 ................................................................ 10 (七 )串口通訊電路 ................................................................ 10 (八 )按鍵接口電路 ................................................................ 11 (九 )DS1302時鐘電路 .............................................................. 12 (十 )存儲器接口電路 .............................................................. 12 三、系統(tǒng)軟件設(shè)計 .................................................................... 12 (一 )計算溫度子程序 .............................................................. 13 (二 )按鍵處理子程序 .............................................................. 14 (三 )計算溫度子程序 .............................................................. 15 (四 )顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 .......................................................... 16 四、結(jié)束語 .......................................................................... 17 參考文獻(xiàn) ............................................................................ 18 致謝 ................................................................................ 19 附件 1：系統(tǒng)原理圖 .................................................................. 20 附件 2：系統(tǒng)相關(guān)程序 ................................................................ 21 一、 DS18B20底層驅(qū)動程序 ............................................................. 21 二、 DS1302時鐘底層驅(qū)動程序 .......................................................... 26 三、數(shù)據(jù)存儲底層驅(qū)動程序 ............................................................ 32 方案分析論文 第 3 頁 共 50 頁 一、 引言 (一 )課題研究的背景 工業(yè)控制是計算機的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，計算機控制系統(tǒng)正是為了適應(yīng)這一領(lǐng)域的需要而發(fā)展起來的一門專業(yè)技術(shù)，它主要研究如何將計算機技術(shù)、通過信息技術(shù)和自 動控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程，并設(shè)計出所需要的計算機控制系統(tǒng)。隨著微機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以單片機為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對溫度的控制水平。本設(shè)計就是基于單片機 STC89C52 溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過本次課程實踐，我們更加的明確了單片機的廣泛用途和使用方法，以及其工作的原理。 (二 )課題研究的目的和意義 隨著社會的發(fā)展，溫度的測量及控制變得越來越重要。本文采用單片機 STC89C52 設(shè)計了溫度實時測量及控制系統(tǒng)。單片機 STC89C52 能夠根據(jù)溫度傳感 器 DS18B20 所采集的溫度在液晶屏上實時顯示，通過控制從而把溫度控制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。所有溫度數(shù)據(jù)均通過液晶顯示器 LCD顯示出來。系統(tǒng)可以根據(jù)時鐘存儲相關(guān)的數(shù)據(jù)。 通過該課程的學(xué)習(xí)使我們對計算機控制系統(tǒng)有一個全面的了解、掌握常規(guī)控制算法的使用方法、掌握簡單微型計算機應(yīng)用系統(tǒng)軟硬的設(shè)計方法，進(jìn)一步鍛煉同學(xué)們在微型計算機應(yīng)用方面的實際工作能力。 二、硬件電路的設(shè)計 (一 )系統(tǒng)設(shè)計的框架 本課題設(shè)計的是一種以 STC89C52 單片機為主控制單元，以 DS18B20 為溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可以實時存儲 相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)并記錄當(dāng)前的時間。其主要包括：電源模塊、溫度采集模塊、按鍵處理模塊、實時時鐘模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、 LCD 顯示模塊、通訊模塊以及單片機最小系統(tǒng)。 方案分析論文 第 4 頁 共 50 頁 圖 1 系統(tǒng)設(shè)計框架 (二 )單片機最小系統(tǒng)電路 在課題設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計中，控制核心是 STC89C52 單片機， 該單片機為 51 系列增強型 8位單片機，它有 32 個 I/O 口，片內(nèi)含 4K FLASH 工藝的程序存儲器，便于用電的方式瞬間擦除和改寫，而且價格便宜，其外部晶振為 12MHz，一個指令周期為 1μ S。使用該單片機完全可以完成設(shè)計任務(wù)， 其最小系統(tǒng)主要包括： 復(fù)位電路、震蕩電路以及存儲器選擇模式（ EA 腳的高低電平選擇），電路如下圖 2所示： 方案分析論文 第 5 頁 共 50 頁 圖 2 單片機最小系統(tǒng) (三 )單片機的選型 本課題設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)主控制芯片選型為 STC89C52 單片機，其特點如下： 單片機簡介 目前， 51 系列單片機在工業(yè)檢測領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種類型的語音接口，構(gòu)成具有合成語音輸出能力的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，以增強人機對話的功能。 STC89C52 單片機是深圳宏晶科技有限公司生產(chǎn)的一種單片機，在一小塊芯片上集成了一個微型計算機的 各個組成部分。每一個單片機包括：一個 8 位的微型處理器 CPU；一個 512K 的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM； 4K 片內(nèi)程序存儲器；四個 8 位并行的I/O 接口 P0P3，每個接口既可以輸入，也可以輸出；兩個定時器 /記數(shù)器；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工 UART 的串行 I/O 口；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是 12MHZ。以上各個部分通過內(nèi)部總線相連接。 單片機時序 STC89C52 單片機的一個執(zhí)器周期由 6個狀態(tài) (s1— s6)組成，每個狀態(tài)又持續(xù) 2 個震蕩周期 ，分為 P1和 P2兩個節(jié)拍。這樣，一個機器周期由 12個振蕩周期組成。若采用 12MHz的晶體振蕩器，則每個機器周期為 1us，每個狀態(tài)周期為 1／ 6us；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在 N期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器的傳輸發(fā)生在 P2 期間。對于單周期指令，當(dāng)指令操作碼讀人指令寄存器時，使從 S1P2 開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機器周期的 s4 讀人第二字節(jié)。若為單字節(jié)指令，則在 51 期間仍進(jìn)行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計數(shù)據(jù)也不加 1。在加結(jié)束時完成指令操作。多數(shù) STC89C52 指令周期為 1— 2 個機器周 期，只有乘法和除法指令需要兩個以上機器周期的指令，它們需 4個機器周期。 對于雙字節(jié)單機器指令，通常是在一個機器周期內(nèi)從程序存儲器中讀人兩個字節(jié)，但 Movx 指令例外， Movx 指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的單字節(jié)雙機器周期指令，在執(zhí)行 Movx 指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲器被訪問且被選通時跳過兩次取指操作。 方案分析論文 第 6 頁 共 50 頁 單片機引腳介紹 STC89C52 單片機的 40 個引腳中有 2 個專用于主電源引腳， 2個外接晶振的引腳， 4 個控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32 條輸入輸出 I/O 引腳。 下面按引腳功能分為 4個部分?jǐn)⑹鰝€引腳的 功能。 （ 1）電源引腳 Vcc 和 Vss Vcc（ 40 腳）：接 +5V電源正端； Vss（ 20 腳）：接 +5V電源正端。 （ 2）外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳接地；對于 CHOMS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 XTAL2（ 18腳）：接外部晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號 的輸入端。對于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接。 （ 3）控制信號或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號或與其它電源復(fù)用引腳有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP 等 4 種形式。 （ A）． RST/VPD（ 9 腳）： RST 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單片機的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機復(fù)位到初始狀態(tài)。 當(dāng) VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源 VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM供電，以保證 RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。 （ B）． ALE/ P （ 30 腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時， ALE（允許地址鎖存信號）以每機器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 P0 口的低 （ C）． PSEN(29 腳 ):片外程序存儲器讀選通輸出端 ,低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期 PESN 兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期