【正文】 集子程序、顯示子程序、標(biāo)度轉(zhuǎn)換資程序、鍵盤子程序、控制子程序。如采用 TTL 或 CMOS等邏輯電平控制時， 采用有足夠帶載能力的低電平驅(qū)動，并盡可能使 “ 0” 電平低于 V。在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中 ,繼電器經(jīng)常被用來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu) , 特別是應(yīng)用在一些耐潮、耐腐蝕、防爆的特殊裝置中 。本系統(tǒng)采用的是開關(guān)量控制。 本設(shè)計中由于所用鍵盤不多，所以采用獨(dú)立連接式的查詢式鍵盤就能夠滿足設(shè)計要求。 CPU 忙于各項(xiàng)任務(wù)時，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。編碼鍵盤：由硬件邏輯電路完成必要的鍵識別工作與可靠性措施。具體輸入輸出關(guān)系如表 35所示。 單片機(jī)與 4 片串入并出移位寄存器 74LS164 相連。如要顯示“ 0”，共陽極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 11000000B（即 C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：00111111B（ 3FH）。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種，如圖 所示。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 溫度寄存器中，計數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。另外，還需要判斷溫度的正負(fù)。 DS18B20MCS51 單片機(jī)測溫系統(tǒng)的設(shè)計 13 溫度傳感器的內(nèi) 部存儲器還包括一個高速暫存ＲＡＭ和一個非易失性的可電擦除的EERAM。 AT89C51 內(nèi)部有一個反相振蕩放大器，XTAL1 和 XTAL2 分別是該 反向振蕩放大器的 輸 入端和 輸出 端 。內(nèi)部復(fù)位電路在每一個機(jī)器周期的 S5P2 期間采樣斯密特觸發(fā)器的輸出端，該觸發(fā)器可抑制 RST 引腳的噪聲干擾，并在復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE 信號，內(nèi)部 RAM 處于不斷電狀態(tài)。 P0 端口 0 狀態(tài)寄存器（初始值為 0FFH） 80H P1 端口 1 狀態(tài)寄存器（初始值為 0FFH） 90H P2 端口 2 狀態(tài)寄存器（初始值為 0FFH） 0A0H P3 端口 3 狀態(tài)寄存器（初始值為 0FFH） 0B0H IP 中斷優(yōu)先級控制寄存器 0B8H IE 中斷允許控制寄存器 0A8H TMOD 定時器 /計數(shù)器方式控制寄存器 89H TCON 定時器 /計數(shù)器控制寄存器 88H TH0 定時器 /計數(shù)器 0 高字節(jié) 8CH TL0 定時器 /計數(shù)器 0 低字節(jié) 8AH TH1 定時器 /計數(shù)器 1 高字節(jié) 8DH TLI 定時器 /計數(shù)器 0 低字節(jié) 8BH SCON 串行控制寄存器 98H SBUF 串行數(shù)據(jù)緩沖器 99H PCON 電源控制寄存器 87H 芯片擦除 整個 EPROM 陣列電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平10ms 來完成。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA應(yīng)該接 VCC。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù) 存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。 P3口亦作為 AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如表 31 所示。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由 于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。還具有 三級程序存儲 器 鎖定 , 全靜態(tài)工作 頻率 0Hz24Hz, 數(shù)據(jù)保留時間 可長達(dá) 10 年 。 AT89C51 簡介 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的 具有 低電壓，高性能CMOS 的 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 MCS51 單片機(jī)測溫系統(tǒng)的設(shè)計 7 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等，如圖 所示。 控制電路 控制電路作為單片機(jī)系統(tǒng)的后向通道，他是將單片機(jī)處理后的數(shù)字 控制 信號用輸出口輸出，并將該數(shù)字信號用于對控制對象的控制。鍵盤的連接 方式 采用獨(dú)立連接式，這種連接方式能夠簡化程序的編寫。 AT89C51 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器 ，具有 4K 的 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低主 控 制 器 LED顯 示 溫 度 傳 感 器 單片機(jī)復(fù)位 時鐘振蕩 報警點(diǎn)按鍵調(diào)整 MCS51 單片機(jī)測溫系統(tǒng)的設(shè)計 5 功耗產(chǎn)品 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示 ： 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 就是為本單片機(jī)溫控系統(tǒng)選擇合適的、最優(yōu)的系統(tǒng)配置 ，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機(jī) 、 設(shè)計合適的接口電路 等 。本課題設(shè)計的內(nèi)容主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。非接觸式檢測方法是利用物體的熱輻射特性與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，對物體的溫度進(jìn)行 檢測，主要有亮度法、全輻射法和比色法等。隨著生產(chǎn)的發(fā)展 ,新型溫度傳感器還會不斷出現(xiàn) ,目前 ,國內(nèi)外通用的溫度傳感器及測溫儀大致有以下幾種 : 熱膨脹式溫度計、電阻溫度計、 熱電偶、輻射式測溫儀表、石英溫度傳感器測溫儀。未來主要的研究方向?qū)⑹侨绾螖U(kuò)大它的溫度適用范圍 ,以及智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面 。另一部分是電子裝置，它主要完成對信號的接收、處理、對測點(diǎn)進(jìn)行控制、溫度顯示等功能。 因此單片機(jī)對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中 經(jīng)常會遇到的問題 。 最后對整個系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，使系統(tǒng)達(dá)到本次的設(shè)計要求。MCS51 單片機(jī)測溫系統(tǒng)的設(shè)計 I MCS51 單片機(jī)測溫 系統(tǒng)的設(shè)計 內(nèi)容 摘要 本設(shè)計是以一個保溫箱為控制對象，以 AT89C51 為控制系統(tǒng)核心，通過單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計實(shí)現(xiàn)對保溫箱溫度的顯示和控制功能。 ③ 系統(tǒng)軟件設(shè)計，軟件的設(shè)計采用模塊化設(shè)計，主要包括、顯示模塊、鍵盤模塊和控制模塊等。 采用單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制 ， 不僅具有控制方便 、 組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn) ， 而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo) ， 從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量 。溫度測量系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是傳感器，它將溫 度 信號 轉(zhuǎn)換為電信號。目前 ,半導(dǎo)體溫度傳感器工作的溫度范圍還限于 50～ 150 ℃。溫度傳感器隨著溫度變化而引起變化的物理參數(shù)有 : 膨脹、電阻、電容、熱電動勢 ,磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。接觸式檢測的方法主要包括基于物體受熱體積膨脹性質(zhì)的膨脹式溫度檢測儀表；基于熱電效應(yīng)的熱電偶溫度檢測儀表。通過這種控制方式實(shí)現(xiàn)對保溫箱的溫度控制。軟件主要完成對采集的溫度信號進(jìn)行處理及顯示控制等功能。 (3) 系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。根據(jù)本次設(shè)計的實(shí)際情況和要求，在本次設(shè)計中采用 AT89C51 作為系統(tǒng)的控制芯片。在這里采用的就是非編碼式鍵盤。這種顯示方法用于顯示位數(shù)少、顯示亮度大的地方能夠達(dá)到很好的顯示效果。 運(yùn)算控制模塊涉及標(biāo)度轉(zhuǎn)換 子程序等。 本 設(shè)計本著實(shí)用性 和適用性的要求 ，選擇AT89C51 單片機(jī)作為中央處理器。在掉電方式下，能保存 RAM 的內(nèi)容，但振蕩器停止工作，并禁止所有其他部件工作。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。對 P2 端口寫 “1” 時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA必須接 GND。 CPU 訪問外部 RAM 時地址指針，由兩個 8 位寄存器 DPH（ 83H）、 DPL（ 82H）組成且可單獨(dú)訪問。 AT89C51 的 RST 引腳為復(fù)位端，該引腳連續(xù)保持 2 個機(jī)器周期（ 24 個時鐘振動周期）以上高電平，則可使單片機(jī)復(fù)位。 MCS51 單片機(jī)允許的時鐘頻率是因型號而異的，其典型值為 12MHZ。溫度傳感器的種類很多，根據(jù)現(xiàn)場使用條件，選擇恰當(dāng)?shù)膫鞲衅黝愋筒拍鼙ＷC測量的準(zhǔn)確可靠，并且同時達(dá)到增加使用壽命和降低成本的目的。 DS18B20 在出廠時默認(rèn)配置為 12 位，其中最高位為符號位，即溫度值共 11 位，單片機(jī)在讀取數(shù)據(jù)時，一次會讀 2 字節(jié)共 16 位，讀完后將低 11 位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)后在乘以 便為所測的實(shí)際溫度值。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)進(jìn)而完成溫度測量。 單片機(jī)中使用 7 段 LED 構(gòu)成字形“ 8”，另外，還與一個小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二極管 用 以顯示數(shù)字、符號及小數(shù)點(diǎn)。 表 33 數(shù)碼管各段與輸出口各位的對應(yīng)關(guān)系 輸出口各位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 數(shù)碼管各段 dp g f e d c b a 如使用共陽極數(shù)碼 管，數(shù)據(jù)為 0 表示對應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為 1 表示對應(yīng)字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為 1 表示對應(yīng)字段亮。待 8 位數(shù)據(jù)輸完后，硬件將狀態(tài)寄存器的 TI位置 1， TI 必須由軟件清零。 A、 B 為串行輸入端，QA~QH 為串行輸出端， CLK 為串行時鐘輸入端， RM 為串行輸出清零端， VCC 為 +5V 電源輸入 端， GND 為接地端。鍵盤分兩大類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。 單片 機(jī) 應(yīng)用系統(tǒng)中 ，鍵盤掃描只是 CPU 的工作內(nèi)容之一。因此，此鍵盤是用于按鍵較少或操作速度較高的場合?？刂频姆绞街饕心M量控制和開關(guān)量控制。故在 電路中起自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 根據(jù)輸入電壓參數(shù)值大小，可確定工作電壓大小。本文將各執(zhí)行模塊一一列出， 各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。當(dāng)設(shè)定溫度比當(dāng)前溫度高 2℃ 以上時， 置 1，使其輸出高 電平，用以驅(qū)動繼電器，使繼電器閉合，保溫 箱開始加熱。在這里采用軟件延時的方法來避開抖動階段，這一延時程序一般大于 5ms。 硬件設(shè)計，用 Protel軟件畫好電路原理圖。他們對我孜 孜不倦的教誨，使我受益非淺。 通過這次設(shè)計學(xué)會了查找問題、分析問題、處理問題的方法，可以說為今后的工作、學(xué)習(xí)都打下了比較堅實(shí)的基礎(chǔ)。 在設(shè)計上還有很多潛力挖掘。 對整個系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，使系統(tǒng)達(dá)到本次設(shè)計的設(shè)計要求。 圖 鍵盤子程序流程圖 Y N 初始化地址參數(shù) 去抖動 查表讀鍵值 等待鍵釋放 得 鍵碼 調(diào)整表指針調(diào)整鍵碼 開始 比較相同？ 返回 鍵入？ 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 24 5 結(jié)論 本設(shè)計本著方便、實(shí)用性、易于擴(kuò)展的指導(dǎo)思想，采用 AT89C51為中央處理器加上各種外圍電路構(gòu)成了整個單片機(jī)控制 系統(tǒng)。非編碼鍵盤的鍵輸入程序應(yīng)完成的基本任務(wù) ： ① 監(jiān)測有無鍵按下；鍵的閉合與否，反映在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，所以通過電平的高低狀態(tài)的檢測，便可確認(rèn)按鍵按下與否 。顯示內(nèi)容包括當(dāng)前溫度 和設(shè)定溫度兩個參數(shù)。 繼電器控制電路 如圖 所示： 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 20 開始 初始化溫度參數(shù) 采樣當(dāng)前溫度 當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度送顯示緩沖 設(shè)定溫度 當(dāng)前溫度 繼電器閉合 繼電器斷開 維持狀態(tài) 讀鍵盤 鍵值？ 向上鍵 向下鍵 設(shè)定溫度減 1 設(shè)定溫度加 1 無鍵按下 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 本次單片機(jī)溫控系統(tǒng)的 功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng) 硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了 。當(dāng) 線圈通電時，由于磁場作用，使開關(guān)觸電閉合。另一方面，許多外部設(shè)備在開關(guān)過程中會產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾信號，如果不隔離會使系統(tǒng)進(jìn)行錯誤的處理。 本次設(shè)計采用了軟件去抖動的方法。鍵盤的工作方式有：查詢方式（編程掃描，定時掃描方式）、中斷掃描方式。非編碼鍵盤：只簡 單地提供鍵盤的行列與矩陣，其他操作如鍵的識別，決定按鍵的讀數(shù)等 都 靠軟件完成，故硬件較為簡單，但占用 CPU 較多時廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 18 間。由于 74LS164 在低電平輸出時，允許通過的電流達(dá) 8mA，故不必添加 驅(qū)動電路，亮度也比較理想。 4 位字型碼送完后，TXD 保持高電平。 MCS51 系列單片機(jī)的串行口 RXD， TXD 為一個全雙工串行通信口，當(dāng)工作在方式 0下可作同步移位寄存器用，其數(shù)據(jù)由 RXD（ ）端串行輸入或輸出；而同步移位時鐘由 TXD（ ） 串行輸出，在同步時鐘的作用下，實(shí)現(xiàn)由串行到并行的數(shù)據(jù)通信。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓是，該段筆劃即點(diǎn)亮；不加電壓則該段二極管不亮。 DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如 圖 所示。前 5位為 0 時，讀取的溫度值為正值，且溫度為正值時，只要將測得的數(shù)值乘以 即可得到實(shí)際溫度值。第 4 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。其時鐘電路如圖 所示。由于單片 機(jī)運(yùn)行過程中，其本身的干擾或外界干擾會導(dǎo)致出錯，此時我們可按復(fù)位鍵重新開始運(yùn)行。在閑置模式下， CPU 停止工作。 (12) XTAL2: