【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 密方式 1 時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平 時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2： 來(lái)自反向振蕩器的輸出 。 模塊性能分析 基于單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計(jì)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(lái)設(shè)定溫度上下限，上調(diào)下調(diào)鍵用來(lái)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(gè) 發(fā)光二極管 單元（ 多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè) “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(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。 共陽(yáng)數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極 (COM)的10 基于 51 單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 數(shù)碼管，共陽(yáng)數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)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(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，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(shí)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(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 譯碼器的邏輯功能是將每一個(gè)輸入的二進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)的輸出高、低電平信號(hào)，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(dòng)，所以使用譯碼器將 BCD 編碼譯成數(shù)碼管所需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以便使數(shù)碼管用十進(jìn)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(shí)際情況決定究竟采用共陽(yáng)還是共陰方式，其基本原則是：若單片機(jī)口線直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管各段，最好采用共陽(yáng)極數(shù)碼管，因?yàn)?8051 系列單片機(jī)口線輸出高電平時(shí)，輸出的電流很小，數(shù)碼管不會(huì)太亮。若數(shù)碼管通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片與單片機(jī)相連，就要看驅(qū)動(dòng)芯片對(duì)數(shù)碼管極性的要求了 點(diǎn)亮顯示器分為靜態(tài)和動(dòng)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(shí)，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(gè) 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(chǎng)合。當(dāng)位數(shù)較多時(shí)，用靜態(tài)顯示所需的 I/O 過(guò)多，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方第二章 整體設(shè)計(jì) 11 法。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是逐位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對(duì)于每一位顯示器而言，每個(gè)一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的點(diǎn)亮既與點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可是實(shí)現(xiàn)亮度較高、較為穩(wěn)定的顯示，同時(shí)可減少工作電流中的 COM 是選通位，對(duì)于共陽(yáng)極數(shù)碼管，當(dāng) a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 h 端接低電平時(shí)， COM 位高電平，數(shù)碼管各段全部點(diǎn)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(diǎn)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(jì)電路時(shí)，可將這幾位分別接到單片機(jī)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(gè)端口驅(qū)動(dòng)一個(gè)數(shù)碼管，四位數(shù)碼管就需要四個(gè)空閑端口，而在許多系統(tǒng)中并無(wú)四個(gè)端口可用。此外，使用四個(gè)端口往往使得每一個(gè)數(shù)字都需要獨(dú)立驅(qū)動(dòng) (緩沖 )電路和排阻，這將大大增加系統(tǒng)的成本。 最常見(jiàn)的解決方案是采用多路復(fù)用顯示。這是指對(duì)于每一個(gè)顯示只驅(qū)動(dòng)1/4 時(shí)間。只要在 20Hz50Hz 之間循環(huán) 所有顯示，由于人眼存在視覺(jué)殘留，在這樣的顯示方式下，數(shù)碼管看起來(lái)時(shí)同時(shí)點(diǎn)亮的。在這次課程設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)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(jī) 體積小價(jià)格低，應(yīng)用方便，穩(wěn)定可靠。單片機(jī)將很多任務(wù)交給了軟件編程去實(shí)現(xiàn)，大大簡(jiǎn)化了外圍硬件電路，使外圍電路的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單方便。由于單片機(jī)本身不具有軟件編譯測(cè)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(jī)內(nèi)。 在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，需要先通過(guò)仿真軟件測(cè)試電路以及編譯的程序，檢查外圍電路設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的功能。如果測(cè)試通過(guò)，電路仿真沒(méi)有問(wèn)題能完全實(shí)現(xiàn)功能的話就可以實(shí)際的做板子的焊接工作了。 12 基于 51 單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 13 第三章 硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路及復(fù)位電路是單片機(jī)工作的基本電路 ,單片機(jī)加上這兩部分 電路就構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)，即單片機(jī)系統(tǒng)就可以工作了。 時(shí)鐘電路 AT89S51 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。AT89S51 單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式（如圖 36 所示）。 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)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(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)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(shí)鐘產(chǎn)生電路 復(fù)位電路 復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)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(guò) RST 端經(jīng)電阻與 電源 Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見(jiàn)圖 32。時(shí)鐘頻率選用 12MHz。 14 基于 51 單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 手動(dòng)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(diǎn)亮。 按鍵電路的設(shè)計(jì) 溫度設(shè)定按鍵的輸入按鈕使用常規(guī)開(kāi)關(guān)。 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 15 圖 溫度上下限設(shè)定按鍵 這些常規(guī)開(kāi)關(guān)組成了溫度上下限設(shè)定按鍵，硬件電路簡(jiǎn)單，在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜。 DS18B20 的簡(jiǎn)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(chǎng)合，如管道式，螺紋式 ， 磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有 LTM8877，LTM8874 等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的 DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)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(cè)溫和控制領(lǐng)域。 圖 DS18B20 實(shí)物圖 DS18B20 技術(shù)性能描述 ① 、 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口16 基 于 51 單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 ② 、測(cè)溫范圍 － 55℃ ～ +125℃ ，固有測(cè)溫分辨率 ℃ 。 ③ 、支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，如果數(shù)量過(guò)多，會(huì)使供電電源電壓過(guò)低，從而造成信號(hào)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(cè)量結(jié)果以 9～ 12 位數(shù)字量方式串行傳送 。 ⑦ 、 不銹鋼保 護(hù)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(cè)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(hào)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(shí)接地）。 智能溫度控制器實(shí)物圖第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 17 圖 智能溫度控制器實(shí)物 圖 18 基于 51 單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 第四章 軟件設(shè)計(jì) 19 第四章 軟件設(shè)計(jì) 流程圖設(shè)計(jì) 什么是流程圖 ？ 以特定的圖形符號(hào)加上說(shuō)明，表示算法的圖，稱(chēng)為 流程圖或框圖 。 流程圖是流經(jīng)一個(gè)系統(tǒng)的信息流、觀點(diǎn)流或部件流的圖形代表。在企業(yè)中，流程圖主要用來(lái)說(shuō)明某一過(guò)程。這種過(guò)程既可以是生產(chǎn)線上的工藝流程，也可以是完成一項(xiàng)任務(wù)必需的管理過(guò)程。 例如，一張流程圖能夠成為解釋某個(gè)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(guò)程的各個(gè)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?cè)谙到y(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(wèn)題可能出在什么地方，從而確定出可供選擇的行動(dòng)方案。 流程圖 有時(shí)也稱(chēng)作輸入 輸出圖。該圖直觀地描述一個(gè)工作過(guò)程的具體步驟。流程圖對(duì)準(zhǔn)確了解事情是如何進(jìn)行的，以及決定應(yīng)如何改進(jìn)過(guò)程極有幫助。這一方法可以用于整個(gè)企業(yè)，以便直觀地跟蹤和圖解企業(yè)的運(yùn)作方式。 流程圖使用一些標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)代表某些類(lèi)型的動(dòng)作，如決策用菱形框表示，具體活動(dòng)用方框表示。但比這些符號(hào)規(guī)定更重要的，是 必須清楚地描述工作過(guò)程的順序。流程圖也可用于設(shè)計(jì)改進(jìn)工作過(guò)程，具體做法是先畫(huà)出事情應(yīng)該怎么做，再將其與實(shí)際情況進(jìn)行比較。 本設(shè)計(jì)程序的流程圖為 : 20 基于 51 單片機(jī)的智能溫度控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 圖 流程圖 第四章 軟件設(shè)計(jì) 21 主程序 我所設(shè)計(jì)的智能溫度控制器的程序采用的是 C 程序