【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 介紹 STC89C52RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇。 主要特性如下： （ 1） 增強(qiáng)型 8051單片機(jī)， 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. （ 2） 工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） （ 3） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz （ 4） 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)，片上集成 512 字節(jié) RAM （ 5） 通用 I/O 口（ 32 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻 （ 6） ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 （ 7） 具有 EEPROM 功能，具有看門狗功能，共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、 T T2 （ 8） 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 （ 9） 通用異 步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART 上海工程技術(shù)大學(xué) 基于 STC89C52 的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 圖 3 STC89C52 引腳圖 STC89C52RC 引腳功能說明 VCC（ 40 引腳）：電源電壓 VSS（ 20 引腳）：接地 P0 端口（ ～ ， 39～ 32 引腳）： P0 口是一個(gè)漏極開路的 8 位雙向 I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載，對(duì)端口 P0 寫入“ 1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也可以提供低 8 位地址和8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)， P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。在 Flash ROM 編程時(shí)， P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳）： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向I/O 口。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。 P1 口作輸上海工程技術(shù)大學(xué) 基于 STC89C52 的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 此外， 和 還可以作為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸入（ ）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 單片機(jī)的時(shí)序介紹 STC89C52 單片機(jī)的時(shí)序的定時(shí)單元有 4 個(gè)，它們分別為震蕩周期、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期以及指令周期，且時(shí)間長度由小到大依次排列。 所謂震蕩周期，就是一個(gè)震蕩脈沖的持續(xù)時(shí)間，也可以稱之為節(jié)拍。它是晶體振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率的倒數(shù)，也是單片機(jī)系統(tǒng)中最小、最基本的時(shí)序定時(shí)單位。兩個(gè)震蕩周期加起來就稱為時(shí)鐘周期，一個(gè)狀態(tài)包含兩個(gè)節(jié)拍，分別為前拍 P1 和后拍 P2 在狀態(tài)的前拍 P1 有效時(shí)，通常完成算數(shù)邏輯操作；在后拍 P2 有效時(shí)，一般進(jìn)行內(nèi)部寄存器之間的傳輸。機(jī)器周期是 CPU 訪問存儲(chǔ)器或 I/O 端口一次所需的時(shí)間，并且規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期包括個(gè)狀態(tài)或者個(gè)振蕩周期。指令周期則是 CPU 取出一條指令，一直到該指令執(zhí)行完成所需的時(shí)間，它以機(jī)器周期為單位。通常一條指令執(zhí)行所需的時(shí)間為 1～ 4 個(gè)機(jī)器周期。在 51 系列單片機(jī)中，除乘法、除法指令是四周期指令外，其它的都是單周期指令或雙周期指令。 綜上所述，一個(gè)機(jī)器周期包含 12 個(gè)振蕩周期或 6 個(gè)時(shí)鐘周期，指令的執(zhí)行時(shí)間稱為指令周期，單片機(jī)按照指令執(zhí)行所需的時(shí)間將其分為單周期指令、雙周期指令和四周期指令 3 種，全部指令按其長度可分為單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令，各指令的操作在時(shí)間上有嚴(yán)格的次序，這種次序便稱之為時(shí)序。 （三）溫度檢測(cè)系統(tǒng)電路 溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)中采用的檢測(cè)元件是 DS18B20，在該電路中， DS18B20的通信線是與單片機(jī)的 口相連。 DS18B20 溫度傳感器只有三根外引線：?jiǎn)尉€數(shù)據(jù)傳輸總線端口 DQ ，外供電源線 VDD，共用地線 GND。 DS18B20 有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，此時(shí) VDD 接地，它是通過內(nèi)部電容在空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲取能量，來完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間較長。這種情況下，用單片機(jī)上海工程技術(shù)大學(xué) 基于 STC89C52 的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7 的一個(gè) I/O 口來完成對(duì) DS18B20 總線的上拉。另一種是外部供電方式 (VDD 接 +5V)，相應(yīng)的完成溫度測(cè)量的時(shí)間較短。 在本設(shè)計(jì)中采用外部供電方式實(shí)現(xiàn) DS18B20 傳感器與單片機(jī)的連接，其接口電路如圖 4 所示。 圖 4 溫度采集模塊 的介紹 溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)的主要元器件是 DS18B20 溫度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，它是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件 ，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)。 DS18B20 主要有以下特點(diǎn)： (1)只要求一個(gè) I/O 口即可實(shí)現(xiàn)通信； (2)在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無二的序列號(hào)； (3)實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫； (4)測(cè)量溫度范圍在－ 55 到＋ 125℃之間 。 在 10 ~ +85℃范圍內(nèi)誤差為177。 5℃； (5)數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。將 12 位的溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量所需時(shí)間不超過 750ms； (6)內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 因此由 于 DS18B20 有諸如此類的優(yōu)點(diǎn)，使其在溫度檢測(cè)系統(tǒng)中被大量應(yīng)用。這在本次設(shè)計(jì)中是深有體會(huì)的，憑借它極其簡(jiǎn)單的電路連接和通信協(xié)議，使我們?cè)趯?shí)上海工程技術(shù)大學(xué) 基于 STC89C52 的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 8 際的電路調(diào)試過程中節(jié)省了不小的精力。 的引腳及其功能 圖 5 DS18B20 的引腳圖 DS18B20 引腳功能描述： （ 1） GND 地信號(hào)； （ 2） DQ 數(shù)據(jù)輸入出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用在寄生電源下，此引腳可以向器件提供電源；漏極開路 , 常太下高電平 . 通常要求外接一個(gè)約 5kΩ的上拉電阻； （ 3） VDD 可選擇的 VDD 引腳。電壓范圍 :3~。 當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 的使用方法 DS18B20 與單片機(jī)的通信是在一根線上完成的，即在一根總線上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，因此在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)時(shí)必須遵循嚴(yán)格的讀寫時(shí)序要求。 18B20 有自己的通信協(xié)議，該協(xié)議規(guī)定了三種時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。在對(duì)DS18B20 進(jìn)行讀寫操作時(shí)必須按照該時(shí)序進(jìn)行操作，否則不能進(jìn)行通訊。 （四）系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì) 為了電路實(shí)現(xiàn)上的簡(jiǎn)潔高效，防止因電源模塊電路的復(fù)雜原因而導(dǎo)致故障的發(fā)生，本次的電源部分設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)如下圖： 上海工程技術(shù)大學(xué) 基于 STC89C52 的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 9 圖 6 電源模塊 該電源模塊中主要由兩個(gè)濾波電容構(gòu)成，一個(gè)濾除高頻干擾，一個(gè)用于低頻干擾，這樣使電源電路更加可靠，不易受到干擾。而不加濾波電容，直接單片機(jī)供電口與電源相連，則使單片機(jī)極不穩(wěn)定，稍有外部干擾作用到單片機(jī)的電源口，都會(huì)使單片機(jī)產(chǎn)生波動(dòng)，從而造成整個(gè)電路的工作的不穩(wěn)定個(gè)，可靠性不高。因此，在該電源模塊設(shè)計(jì)中，濾波電路是提高電源穩(wěn)定性所必需的。 （五）系統(tǒng)按鍵電路設(shè)計(jì) 為了提高系統(tǒng)的可操作性和實(shí)際應(yīng)用的方便性，在需要時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)操作，在本次電路設(shè)計(jì)中，添加了幾個(gè)按鍵，分別為復(fù)位按鍵與控制直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)的按鍵 ，其接口電路如下圖 : 圖 7 系統(tǒng)按鍵開關(guān)模塊 上海工程技術(shù)大學(xué) 基于 STC89C52 的溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 10 復(fù)位按鍵是當(dāng)電路出現(xiàn)故障或程序出現(xiàn)問題時(shí)，只要按下