【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 11 圖 31 系統(tǒng)總體構(gòu)成圖 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 12 圖 32 系統(tǒng)總電路圖 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 核心處理器的設(shè)計(jì) STC89C52 的簡(jiǎn)介 對(duì)于單片機(jī)的選擇，可以考慮使 用 8031 與 8051 系列，由于 8031 沒(méi)有內(nèi)部RAM，系統(tǒng)又需要大量?jī)?nèi)存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，因而不適用。所以，我們選用 51 系列單片機(jī) STC89C52。 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。低價(jià)位 STC89C52 單片機(jī)可應(yīng)用于許多高性?xún)r(jià)比的場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，對(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)溫系統(tǒng)已經(jīng)足夠。單片機(jī) STC89C52 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)， 很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用。系統(tǒng)可用 3 節(jié)電池供電。 STC89C52 單片機(jī)的基本組成框圖見(jiàn)圖 41?！?2】 時(shí) 鐘 電 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 個(gè)定 時(shí) 個(gè) / 計(jì) 數(shù) 器 2C P U總 線(xiàn) 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個(gè) 中 斷 源2 個(gè) 優(yōu) 先 級(jí)串 行 口全 雙 工 1 個(gè)4 個(gè) 并 行 口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0P 1P 2P 3V s sV c c信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 13 圖 41 STC89C52 單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖 由圖 41 可見(jiàn)， STC89C52 單片機(jī)主要由以下幾部分組成： 系統(tǒng)： 8 位 cpu，含布爾處理器； 時(shí)鐘電路；總線(xiàn)控制邏輯。 ： 4K 字節(jié)的程序存儲(chǔ)器（ ROM/EPROM/Flash，可外擴(kuò)至 64KB）； 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM，可再外擴(kuò) 64KB）； 特殊功能寄存器 SFR。 ： 中斷系統(tǒng)（ 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)）； 4 個(gè)并行 I/O 口； 2 個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器； 1 個(gè)全雙工異步串行口。 STC89C52 單片機(jī)主要特性 1. 一個(gè) 8 位的微處理器 (CPU)。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM(128B)，用以存放可以讀／寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等， SST89 系列單片機(jī)最多提供 1K 的RAM。 3. 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是將 RAM 和 ROM 都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 SST 公司推出的 89 系列單片機(jī)分別集成了 16K、32K、 64K Flash 存儲(chǔ)器，可供用戶(hù)根據(jù)需要選用。 4. 四個(gè) 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。 5. 兩個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前 的 52 系列單片機(jī)都會(huì)提供 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 6. 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只 5 個(gè)中斷源，例如 SST89E58RD 就有 9 個(gè)中斷源。 7. 一個(gè)全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I／ O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。 8. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為 12MHz。 SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達(dá) 40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。 【 3】 STC89C52 單片機(jī)管腳圖 STC89C52 單片機(jī)管腳 如圖 42 所示 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 14 圖 42 STC89C52 單片機(jī)管腳圖 部分引腳說(shuō)明： XTAL1 和 XTAL2： XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；在 8051 片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率 。若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。要檢查 8051/8031 的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號(hào)輸出。 XTAL1(19 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。 RST,ALE,PSEN 和 EA： RST/VPD(9 腳 )： RST 是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持備用電源的輸入端。當(dāng)主電源 Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，將＋ 5V 電源自動(dòng)兩個(gè)機(jī)器周期 (24個(gè) 時(shí)鐘振蕩周期 )的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。 RST 引腳的第二功能是 VPD,即接入 RST 端，為 RAM 提供備用電源，以保證存儲(chǔ)在RAM 中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。 ALE/PROG(30 腳 )：地址鎖存允許信號(hào)端。當(dāng) 8051 上電正常工作后， ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率 fOSC 的 1/6。 CPU 訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 輸出信號(hào)作為鎖存低 8 位地址的控制信號(hào)。平時(shí)不訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 端也以振蕩頻率的 1/6 固定輸出正脈沖，因而 ALE 信號(hào)可以用作對(duì)外 輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。如果想確定 8051/8031 芯片的好壞，可用示波器查信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 15 看 ALE 端是否有脈沖信號(hào)輸出。如有脈沖信號(hào)輸出，則 8051/8031 基本上是好的。 ALE 端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為 8 個(gè) LS 型 TTL(低功耗甚高速 TTL)負(fù)載。此引腳的第二功能 PROG 在對(duì)片內(nèi)帶有 4KB EPROM 的 8751 編程寫(xiě)入 (固化程序 )時(shí)，作為編程脈沖輸入端。 PSEN(29 腳 )：程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。在訪(fǎng)問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此引肢接 EPROM 的 OE 端 (見(jiàn)后面幾章任何一 個(gè)小系統(tǒng)硬件圖 )。 PSEN 端有效，即允許讀出 EPROM／ ROM 中的指令碼。 PSEN 端同樣可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。要檢查一個(gè) 8051/8031 小系統(tǒng)上電后 CPU 能否正常到 EPROM／ ROM 中讀取指令碼，也可用示波器看PSEN 端有無(wú)脈沖輸出。如有則說(shuō)明基本上工作正常。 EA/Vpp(31 腳 )：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端 /固化編程電壓輸入端。當(dāng)EA 引腳接高電平時(shí)， CPU 只訪(fǎng)問(wèn)片內(nèi) EPROM/ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，但當(dāng) PC(程序計(jì)數(shù)器 )的值超過(guò) 0FFFH(對(duì) 8751/8051 為 4K)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)輸入信號(hào) EA 引腳接低電平 (接地 )時(shí)， CPU 只訪(fǎng)問(wèn)外部 EPROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。對(duì)于無(wú)片內(nèi) ROM 的 8031 或 8032,需外擴(kuò) EPROM，此時(shí)必須將EA 引腳接地。此引腳的第二功能是 Vpp 是對(duì) 8751 片內(nèi) EPROM 固化編程時(shí)，作為施加較高編程電壓 (一般 12V～ 21V)的輸入端。 /輸出端口 P0/P1/P2/P3： P0 口 (～ ， 39~32 腳 )： P0 口是一個(gè)漏極開(kāi)路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。作為漏極開(kāi)路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。當(dāng) P0 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器 (地址 80H)寫(xiě)入全 1,此時(shí) P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。作輸入口使用時(shí)要先寫(xiě) 1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。在 CPU 訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口分時(shí)提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線(xiàn)。在此期間，P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。 P1 口 (～ ， 1~8 腳 )： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O口。 P1 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。在 P1 口作為輸入口使用 時(shí)，應(yīng)先向 P1 口鎖存地址 (90H)寫(xiě)入全 1,此時(shí) P1 口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。 P2 口 (～ ， 21~28 腳 )： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O口。 P 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。在訪(fǎng)問(wèn)片外 EPROM/RAM 時(shí)，它輸出高 8 位地址。 P3 口 (～ ， 10~17 腳 )： P3 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O口。 P3 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 P3 口與其它 I/O 端口有很大的區(qū)別，它的每個(gè)引腳都有第二功能，如下： ： (RXD)串行數(shù)據(jù) 接收。 ： (RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。 ： (INT0)外部中斷 0 輸入。 ： (INT1)外部中斷 1 輸入。 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 16 ： (T0)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 的外部計(jì)數(shù)輸入。 ： (T1)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 的外部計(jì)數(shù)輸入。 ： (WR)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通。 ： (RD)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。 80C51 單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 80C51 系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器 IE 控制 CPU 是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；由 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 安排各中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各中斷同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢(xún)邏輯確定其響應(yīng)次序。 80C51 單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會(huì)有定時(shí)控制需求，如定時(shí)輸出、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描等；也經(jīng)常要對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。 80C51 單片機(jī)內(nèi)集成有兩個(gè)可編程的定時(shí) /計(jì)數(shù)器： T0 和 T1，它們既可以工作于定時(shí)模式，也可以工作于外部事件計(jì)數(shù)模式，此外， T1 還可以作為串行口的波特率發(fā)生器。 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)如圖 43 所示。該復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù) 位與上電復(fù)位相結(jié)合的方式。當(dāng)按下按鍵 S5 時(shí)， VCC 通過(guò) R11 電阻給復(fù)位輸入端口一個(gè)高電平，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，即手動(dòng)復(fù)位。上電復(fù)位就是 VCC 通過(guò)電阻 R11 和電容 C5構(gòu)成回路，該回路是一個(gè)對(duì)電容 C5 充電和放電的電路，所以復(fù)位端口得到一個(gè)周期性變化的電壓值，并且有一定時(shí)間的電壓值高于 CPU 復(fù)位電壓，實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位功能。 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 17 圖 43 單片機(jī)復(fù)位電路 晶振電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)晶振電路的設(shè)計(jì)如圖 44 所示。 XTAL1（ X1）為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(X2)是來(lái)自反向振蕩器的輸出。按照理論上 AT89C51 使用的是 12MHz 的晶振，但實(shí)測(cè)使用 。所以設(shè)計(jì)者通常用的是 。 圖 44 單片機(jī)晶振電路 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 18 液晶顯示模塊 LCD 液晶顯示器簡(jiǎn)介 顯示器是人與機(jī)器溝通的重要界面，早期以顯像管 (CRT/Cathode Ray Tube)顯示器為主，但隨著科技不斷進(jìn)步，各種顯示技術(shù)如雨后春筍般誕生，近來(lái)由于液晶 (LCD)顯示器具有輕薄短小、耗電量低、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，在近年來(lái)價(jià)格不斷下跌的吸引下，逐漸取代 CRT 之主流地位，顯示器明日之星架勢(shì)十足。 液晶是一種既 具有液體的流動(dòng)性又具有光學(xué)特性的有機(jī)化合物，它的透明程度和呈現(xiàn)的顏色受外加電場(chǎng)的影響，利用這特點(diǎn)便可做成字符顯示器。 液晶顯示器 (LCD)英文全稱(chēng)為 Liquid Crysta