【文章內容簡介】 片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘電路，如圖 33 所示。 時鐘電路產生的振蕩脈沖經過觸發(fā)器進行二分頻之后，才成為單片機的時鐘脈沖信號。請讀者特別注意時鐘脈沖與振蕩脈沖之間的二分頻關系，否則會造成概念上的錯誤。一般地，電容 C1 和 C2 取 30pF 左右，晶體的振蕩頻率范圍是 ～ 12MHz。晶體振蕩頻率高，則系統的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快。 8051 在通常應用情況下，使用振蕩頻率為 6MHz 或 12MHz。 1XTAL 1XTAL 2C 1C 2晶振8051至內部時鐘電路 圖 23 時鐘振蕩電路 （ 2）外部方式時鐘電路 在由多片單片機組成的系統中，為了各單片機之間時鐘信號的同步，應當引入惟一的公用外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。這時，外部的脈沖信號是經 XTAL2 引腳注入，其連接如圖 34 所示。 80511XTAL 1XTAL 2VSSTTL外部時鐘信號VCC 圖 24 外部時鐘源接法 （ 3） 時序 時序是用定時單位來說明的。 8051 的時序定時單位共有 4 個，從小到大依次是：節(jié)拍、狀態(tài)、機器周期和指令周期 。它們之間的關系如下： 1）一個振蕩脈沖的周期為節(jié)拍； 2）一個狀態(tài)就包含兩個節(jié)拍； 畢業(yè)論文 9 3）一個機器周期的寬度為 6 個狀態(tài)； 4）一條指令周期由若干個機器周期組成。 （ 4） 單片機的復位電路 單片機復位是使 CPU 和系統中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，復位后 PC=0000H，使單片機從第一個單元取指令。單片機復位的條件是：必須使 RST/VPD 或 RST 引腳加上持續(xù)兩個機器周期（即 24 個振蕩周期）的高電平。若時鐘頻率為 12 MHz，每機器周期為 1 μ s，則只需 2μ s 以上時間的高電平 ，在 RST 引腳出現高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復位。 單片機復位期間不產生 ALE 和 PSEN 信號，即 ALE=1 和 PSEN=1。這表明單片機復位期間不會有任何取指操作。復位后，內部各專用寄存器狀態(tài)如下 : PC： 0000H TMOD： 00H ACC： 00H TCON： 00H B： 00H TH0： 00H PSW： 00H TL0： 00H SP： 07H TH1： 00H DPTR： 0000H TL1： 00H P0~P3： FFH SCON： 00H IP： ***00000B SBUF： 不定 IE： 0**00000B PCON： 0***0000 其中， *表示無關位。注意： （ 1）復位后 PC 值為 0000H，表明復位后程序從 0000H 開始執(zhí)行，這一點在實訓中已介紹。 （ 2） SP 值為 07H，表明堆棧底部在 07H。一般需重新設置 SP 值。 （ 3） P0~P3 口值為 FFH。 P0~P3 口用作輸入口時，必須先寫入 “1”。單片機在復位后，已使 P0~P3 口每一端線為 “1”，為這些端線用作輸入口做好了準備。 電路以 STC89C51 單片機最小系統為控制核心，測溫電路由 DS18B20 提供，輸入部分采用三個獨立式按鍵 S S S3。數碼管顯示部分。具體電路連接，詳見附錄 1。 DS18B20 傳感器介紹 DS18B20 概述 在現代檢測技術中，傳感器占據著不可動搖的重要位置。主機對數據的處理能力已經相當的強，但是對現實世界中的模擬量卻無能為力。如果沒有各種精確可靠的傳感器對非電 量和模擬信號進行檢測并提供可靠的數據，那計算機也無法發(fā)揮他應有的作用。傳感器把非電量轉換為電量，經過放大處理后，轉換為數字量輸入計算機，由計算機對信號進行分析處理。從而傳感器技術與計算機技術結合起來，對自動化和信息化起重要作用。 采用各種傳感器和微處理技術可以對各種工業(yè)參數及工業(yè)產品進行測控及檢驗，準畢業(yè)論文 10 確測量產品性能，及時發(fā)現隱患。為提高產品質量、改進產品性能，防止事故發(fā)生提供必要的信息和更可靠的數據。由于系統的工作環(huán)境比較惡劣，且對測量要求比較高，所以選擇合適的傳感器很重要。目前，國際上新型溫度傳感器正從模 擬式向數字式、從集成化向智能化和網絡化的方向飛速發(fā)展。智能溫度傳感器 DS18B20 正是朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網絡傳感器、研制單片測溫系統等高科技的方向迅速發(fā)展。因此，智能溫度傳感器 DS18B20 作為溫度測量裝置已廣泛應用于人民的日常生活和工農業(yè)生產中。 美國 DALLAS 公司生產的 DS18B20 可組網數字溫度傳感器芯片外加不銹鋼保護管封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。 有 獨特的單線接口方式， DS1820 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與 DS1820 的雙向通訊 ；其 測溫范圍 － 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測溫分辨率 ℃； 支持多點組網功能 ； 多個 DS1820 可以并聯在唯一的三線上，實現多點測溫 ； 工作電源 為 3~5V/DC； 在使用中不需要任何外圍元件。 18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是： ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8 位是單線系列編碼（ DS18B20 的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8 位是以上 56 位的 CRC 碼（冗余校驗）。數據在出產時設置不由用戶 更改。 DS18B20 共 64 位ROM。 RAM 數據暫存器，用于內部計算和數據存取，數據在掉電后丟失， DS18B20共 9 個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8 位。第 2 個字節(jié)是溫度轉換后的數據值信息，第 4 個字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。在上電復位時其值將被刷新。第 5 個字節(jié)則是用戶第 3 個 EEPROM 的鏡像。第 8 個字節(jié)為計數寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設計的，同樣也是內部溫度轉換、計算的暫存單元。第 9 個字節(jié)為前 8 個字節(jié)的 CRC 碼。 EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要 保存的數據，上下限溫度報警值和校驗數據， DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。 DS18B20 的性能特點如下： （ 1） 采用 DALLAS 公司獨特的單線接口方式： DS18B20 與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與 DS18B20 的雙向通訊； （ 2）在使用中不需要任何外圍元件； （ 3）可用數據線供電，供電電壓范圍： +～ +； （ 4）測溫范圍： 55～ +125℃。固有測溫分辨率為 ℃。當在 10℃ ～ +85℃范圍內，可確保測量誤差不超過 ℃，在 55～ +125℃范圍內，測量誤差也不超過 2℃； （ 5）通過編程可實現 9～ 12 位的數字讀數方式； （ 6）用戶可自設定非易失性的報警上下限值； （ 7）支持多點的組網功能，多個 DS18B20 可以并聯在唯一的三線上，實現多點測溫 （ 8）負壓特性，即具有電源反接保護電路。當電源電壓的極性反接時，能保護畢業(yè)論文 11 DS18B20 不會因發(fā)熱而燒毀，但此時芯片無法正常工作； （ 9） DS18B20 的轉換速率比較高，進行 9 位的溫度值轉換只需 ； （ 10）適配各種單片機或系統； （ 11）內含 64 位激光修正的只讀存儲 ROM，扣除 8 位產品系列號和 8 位循環(huán)冗余校驗碼 (CRC)之后，產品序號占 48 位。出廠前產品序號存入其 ROM 中。在構成大型溫控系統時，允許在單線總線上掛接多片 DS18B20。 DS18B20 引腳介紹 圖 3： DS18B20 引腳 各引腳功能為： I/O 為數據輸入 /輸出端（即單線總線），它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。 UDD 是可供選用的外部電源端，不用時接地， GND 為地， NC 空腳。 DS18B20 的內部結構 DS18B20 的內部結構 主要包括 7 部分 :寄生電源、溫度傳感器、 64 位激光（ loser）ROM 與單線接口、高速暫存器（即便筏式 RAM，用于存放中間數據）、 TH 觸發(fā)寄存器和TL 觸發(fā)寄存器，分別用來存儲用戶設定的溫度上下限值、存儲和控制邏輯、位循環(huán)冗余校驗碼（ CRC）發(fā)生器。 圖 4： DS18B20 內部結構 畢業(yè)論文 12 DS18B20 的程序流程圖 圖 5 程序流程圖 LCD1602 液晶 介紹 LCD1602A 是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 16x02 即 32 個字符。（ 16 列 2行）。在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和 LED 數碼管比較常用，軟硬件都比較簡單。 在單片機系統中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點： 否 是 發(fā)出溫度轉換命令 寫入 18B20 讀溫度前復位 顯示測溫點位置 18B20 復位 開始 18B20 存在？ 延時 發(fā)出讀溫度命令 寫入 18B20 讀入溫度值數據 返回 延時 畢業(yè)論文 13 由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此， 液晶顯示器畫質高且不會閃爍。 液晶顯示器都是數字式的，和單片機系統的接口更加簡單可靠，操作更加方便。 液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動 IC 上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 （ 1）引腳說明： 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過 一個 10K 的電位器調整對比度。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數據。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數據線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負極。 （ 2） 1602LCD 的 RAM 地址映射以及標準字庫表 LCD1602 液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形，這些字符 圖 有：阿拉伯數字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母 “ A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時模塊把地址 41H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 。 它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現的（說明： 1 為高電平 ，0 為低電平） 。 指令 1：清顯示，指令碼 01H， 光標復位到地址 00H 位置 。 指令 2：光標復 位，光標返回到地址 00H 。 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D：光標移動方向，高電平右移，低電平左移 。 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效 。 指令 4：顯示開關控制。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示，低電平表示關顯示 。 C：控制光標的開與關，高電平表示有光標，低電平表示無光標 。 B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 。 指令 5：光標或顯示移位 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標 。 指令 6：功能設置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 。