【文章內(nèi)容簡介】 密方式 1 時， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平 時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2： 來自反向振蕩器的輸出 。 模塊性能分析 基于單片機的智能溫度控制器的設(shè)計的主要模塊為 AT89S5按鍵及數(shù)碼管顯示部分 .AT89S51 在上一部分已經(jīng)介紹 ,這一部分主要介紹按鍵及數(shù)碼管顯示部分 . 按鍵 本模塊中的按鍵由設(shè)定鍵、上調(diào)鍵、下調(diào)鍵、確定鍵和復(fù)位鍵構(gòu)成。 設(shè)定鍵用來設(shè)定溫度上下限，上調(diào)下調(diào)鍵用來設(shè)置溫度上下限的準(zhǔn)確 數(shù)值。 數(shù)碼管 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管， 八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個 發(fā)光二極管 單元（ 多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個 “8” 可分為 1位、 2 位、 4 位等等數(shù)碼管 ； 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。 共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的10 基于 51 單片機的智能溫度控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極 為低電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。 譯碼器的邏輯功能是將每一個輸入的二進制代碼譯成對應(yīng)的輸出高、低電平信號，是編碼器的反操作。數(shù)碼管可以用 TTL 或 CMOS 集成電路直接驅(qū)動，所以使用譯碼器將 BCD 編碼譯成數(shù)碼管所需要的驅(qū)動信號，以便使數(shù)碼管用十進制數(shù) 字顯示出 BCD 編碼表示的數(shù)值。 圖 七段數(shù)碼管 應(yīng)根據(jù)實際情況決定究竟采用共陽還是共陰方式，其基本原則是：若單片機口線直接驅(qū)動數(shù)碼管各段，最好采用共陽極數(shù)碼管，因為 8051 系列單片機口線輸出高電平時，輸出的電流很小，數(shù)碼管不會太亮。若數(shù)碼管通過驅(qū)動芯片與單片機相連，就要看驅(qū)動芯片對數(shù)碼管極性的要求了 點亮顯示器分為靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或是截止。例如，其段數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f 導(dǎo)通， g 截止，則顯示 每一位都要有一個 8 位輸出口控制，所占硬件較多，一般用于顯示位數(shù)較少（很少）的場合。當(dāng)位數(shù)較多時，用靜態(tài)顯示所需的 I/O 過多，一般采用動態(tài)顯示方第二章 整體設(shè)計 11 法。所謂動態(tài)顯示，就是逐位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于每一位顯示器而言，每個一段時間點亮一次。顯示器的點亮既與點亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點亮?xí)r間和間隔時間比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可是實現(xiàn)亮度較高、較為穩(wěn)定的顯示，同時可減少工作電流中的 COM 是選通位，對于共陽極數(shù)碼管，當(dāng) a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 h 端接低電平時， COM 位高電平，數(shù)碼管各段全部點亮。例如， 想讓數(shù)碼管顯示“ 1”，就必須使數(shù)碼管的 b、c 段點亮，其它段熄滅；所以使 b、 c 段為低電平，其它各引腳均為高電平。在設(shè)計電路時，可將這幾位分別接到單片機的引腳上，還要加上限流電阻，這樣就可由程序控制數(shù)碼管的工作情況了。但是如果用一個端口驅(qū)動一個數(shù)碼管，四位數(shù)碼管就需要四個空閑端口，而在許多系統(tǒng)中并無四個端口可用。此外，使用四個端口往往使得每一個數(shù)字都需要獨立驅(qū)動 (緩沖 )電路和排阻，這將大大增加系統(tǒng)的成本。 最常見的解決方案是采用多路復(fù)用顯示。這是指對于每一個顯示只驅(qū)動1/4 時間。只要在 20Hz50Hz 之間循環(huán) 所有顯示，由于人眼存在視覺殘留，在這樣的顯示方式下，數(shù)碼管看起來時同時點亮的。在這次課程設(shè)計中根據(jù)實際需要采用了七段數(shù)碼管共陰極和靜態(tài)顯示方式。 單片機 體積小價格低，應(yīng)用方便，穩(wěn)定可靠。單片機將很多任務(wù)交給了軟件編程去實現(xiàn)，大大簡化了外圍硬件電路，使外圍電路的實現(xiàn)簡單方便。由于單片機本身不具有軟件編譯測試的功能，我們需要借助其他軟件編譯，將編譯好的程序“燒”入單片機內(nèi)。 在實際電路設(shè)計中，需要先通過仿真軟件測試電路以及編譯的程序，檢查外圍電路設(shè)計是否合理，軟件編譯是否正確，以及軟件和硬件電路能否正常配合工作 ，能否準(zhǔn)確的實現(xiàn)所設(shè)計的功能。如果測試通過，電路仿真沒有問題能完全實現(xiàn)功能的話就可以實際的做板子的焊接工作了。 12 基于 51 單片機的智能溫度控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 第三章 硬件電路設(shè)計 13 第三章 硬 件 電 路 設(shè) 計 最小系統(tǒng)設(shè)計 時鐘電路及復(fù)位電路是單片機工作的基本電路 ,單片機加上這兩部分 電路就構(gòu)成了單片機最小系統(tǒng)，即單片機系統(tǒng)就可以工作了。 時鐘電路 AT89S51 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。AT89S51 單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式（如圖 36 所示）。 本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利 用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 圖 AT89S51時鐘產(chǎn)生電路 復(fù)位電路 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。 除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù) 位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)電阻與 電源 Vcc 接通而實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位電路見圖 32。時鐘頻率選用 12MHz。 14 基于 51 單片機的智能溫度控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 圖 手動復(fù)位電路 數(shù)碼管顯示電路 圖 共陰極七段數(shù)碼管 顯示電路使用了七段數(shù)碼管，它是共陰極的，由高電平點亮。 按鍵電路的設(shè)計 溫度設(shè)定按鍵的輸入按鈕使用常規(guī)開關(guān)。 第三章 硬件電路設(shè)計 15 圖 溫度上下限設(shè)定按鍵 這些常規(guī)開關(guān)組成了溫度上下限設(shè)定按鍵，硬件電路簡單，在程序設(shè)計上也不復(fù)雜。 DS18B20 的簡介 [4] DS18B20 概述 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式 ， 磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877，LTM8874 等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的 DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 圖 DS18B20 實物圖 DS18B20 技術(shù)性能描述 ① 、 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口16 基 于 51 單片機的智能溫度控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 ② 、測溫范圍 － 55℃ ～ +125℃ ，固有測溫分辨率 ℃ 。 ③ 、支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個，實現(xiàn)多點測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。 ④ 、工作電源 : 3～ 5V/DC。 ⑤ 、 在使用中不需要任何外圍元件 。 ⑥ 、 測量結(jié)果以 9～ 12 位數(shù)字量方式串行傳送 。 ⑦ 、 不銹鋼保 護管直徑 Φ6 。 ⑧ 、 適用于 DN15～ 25, DN40～ DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫 。 ⑨ 、 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, , G1/2” 任選 。 ⑩ 、 PVC 電纜直接出線或德式球型接線盒出線 ,便于與其它電器設(shè)備連接。 圖 DS18B20 DS18B20 引腳 (1)DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 智能溫度控制器實物圖第三章 硬件電路設(shè)計 17 圖 智能溫度控制器實物 圖 18 基于 51 單片機的智能溫度控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 第四章 軟件設(shè)計 19 第四章 軟件設(shè)計 流程圖設(shè)計 什么是流程圖 ？ 以特定的圖形符號加上說明，表示算法的圖，稱為 流程圖或框圖 。 流程圖是流經(jīng)一個系統(tǒng)的信息流、觀點流或部件流的圖形代表。在企業(yè)中，流程圖主要用來說明某一過程。這種過程既可以是生產(chǎn)線上的工藝流程，也可以是完成一項任務(wù)必需的管理過程。 例如，一張流程圖能夠成為解釋某個零件的制造工序，甚至組織決策制定程序的方式之一。這些過程的各個階段均用圖形塊表示，不同圖形塊之間以箭頭相連，代表它們在系統(tǒng)內(nèi)的流動方向。下一步何去何從，要取決于上一步的結(jié)果，典型 做法是用 “ 是 ” 或 “ 否 ” 的邏輯分支加以判斷。 流程圖是揭示和掌握封閉系統(tǒng)運動狀況的有效方式。作為診斷工具，它能夠輔助決策制定，讓管理者清楚地知道，問題可能出在什么地方，從而確定出可供選擇的行動方案。 流程圖 有時也稱作輸入 輸出圖。該圖直觀地描述一個工作過程的具體步驟。流程圖對準(zhǔn)確了解事情是如何進行的，以及決定應(yīng)如何改進過程極有幫助。這一方法可以用于整個企業(yè)，以便直觀地跟蹤和圖解企業(yè)的運作方式。 流程圖使用一些標(biāo)準(zhǔn)符號代表某些類型的動作，如決策用菱形框表示，具體活動用方框表示。但比這些符號規(guī)定更重要的，是 必須清楚地描述工作過程的順序。流程圖也可用于設(shè)計改進工作過程，具體做法是先畫出事情應(yīng)該怎么做，再將其與實際情況進行比較。 本設(shè)計程序的流程圖為 : 20 基于 51 單片機的智能溫度控制器的設(shè)計與實現(xiàn) 圖 流程圖 第四章 軟件設(shè)計 21 主程序 我所設(shè)計的智能溫度控制器的程序采用的是 C 程序