【文章內(nèi)容簡介】 按鍵電路主要分為可調(diào)初始加熱狀態(tài)、按鍵電路兩種形式。在后文中會對兩種電路的具體情況做詳細(xì)的介紹。 河北科技師 范學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計 5 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機核心控制電 路 單片機從開始的發(fā)展到現(xiàn)在的開發(fā)使用是經(jīng)歷了很大的波折，現(xiàn)在我們經(jīng)常使用的單片機都不是原來公司生產(chǎn)的。并且在歷史上，單片機的歷史高峰并不是在創(chuàng)世公司?，F(xiàn)如今的單片機的兼容指令等都是與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一致的。 89C52 有 40 個引腳， 4 個 8 位并行 I/O 口， 1 個全雙工異步串行口，同時內(nèi)含 5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級， 2 個 16 位定時 /計數(shù)器。 [4]89C52 的存儲器系統(tǒng)由 8K 的程序存儲器，和 128B 的數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)組成。 89C52 單片機的基本組成框圖見圖 2。 時 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 個定 時 個 / 計 數(shù) 器 2C P U總 線 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個 中 斷 源2 個 優(yōu) 先 級串 行 口全 雙 工 1 個4 個 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 圖 2 89C52 單片機結(jié)構(gòu) 由圖 31 可知， 8051 單片機主要的組成部分是： 1. CPU、時鐘電路、復(fù)位電路、總線控制邏輯。 、 4K 字節(jié)的程序存儲器、 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器、特殊功能寄存器 SFR。 3. I/O 口和其他功能單元、 4 個并行 I/O 口、 2 個 16 位定時計數(shù)器、 1 個全雙工異步串行口、中斷系統(tǒng)。 單片機的主要特性 在單片機之中包含了一個 8 位的微型處理器，在存放程序和表格的處理上都可以進行快速解決。在讀寫程序的時候可以用 1L 的 RAM 進行顯示。 單片機的的 ROM 存儲器可以用來存儲一些必要的程序數(shù)據(jù)、表格等等。擁有 ROM儲存器的設(shè) 備可以方便用戶的使用。對于沒有 ROM 單片機在抗干擾上是非常有優(yōu)勢。河北科技師 范學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計 6 還有一些其它公司推出的單片機有 Flash 存儲器，這些都由用戶進行選擇的。 單片機在 4 個接口之中不單單可以用來進行輸入，也可以用來作為輸出，所以在讀寫上是非常方便的。在穿行通信的方面， 52 單片機會比 51 單片機要好的多，會有三個16 位定時器 /計數(shù)器。 在中斷控制的控制上，目前的單片機的中斷源大致都在 5 個左右。但是一些好一點的單片機會比 5 個多一點，甚至有的會達(dá)到 9 個。在單片機內(nèi)部的硬件設(shè)置，例如振蕩器和時鐘電路也是有很大的不同。有些的振蕩頻率為 12MHz。而有的單片機在震蕩的頻率上得到了很大的提升，有的可以達(dá)到 40MHz 左右。這樣的的頻率就可以提高單片機的讀寫以及執(zhí)行速度。 單片機的管腳圖 89C52 單片機管腳圖如圖 3 所示。 圖 3 89C52 單片機管腳圖 部分引腳說明： XTAL1 和 XTAL2： XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；主要是在內(nèi)部穩(wěn)定震蕩電路以及反相放大器的固有頻率。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入的是外部時鐘脈沖。 在檢查的單片機中振蕩電路是否正常工作時，可以用示波器進行觀察。 XTAL1(19 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；它的主要功能是振蕩電路的輸入，在測量是否正常工作的時候也可以用示波器進行觀察。在采用外部時鐘時，該引腳必須接地。 河北科技師 范學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計 7 RST,ALE,PSEN 和 EA： RRST/VPD(9 腳 )： RST 是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。該引腳的主要是由 RST腳的高低電平來控制整體的復(fù)位情況。復(fù)位的方式主要有兩種，一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位電路。他們的相同點就是高電平有效。并且在復(fù)位的時候，原有的信息在RAM 之中不丟失。不同之處在于一個需要手動復(fù)位，一個 需要斷電復(fù)位。而且每次在單片機的運行之中，必須先復(fù)位，再運行。 PSEN(29 腳 )：該管腳的主要功能是讓存儲進行輸入。在單片機的運行過程中，需要一個點位對單片機進行供電，而在單片機的運行過程中，在 PSEN 管腳之中， 程序存儲允許輸出信號端。且當(dāng) 29 管腳為高電平時，單片機是不能正常進行工作的。所以在單片機中，如果其他管腳都正常工作，就可以測量該管腳是否是低電平輸入。如果有低電平，就可以說明單片機已經(jīng)正常工作。 3. 輸入 /輸出端口 P1/P2/P3： P1 口 (～ ， 1~8 腳 )： P1 口需要與 8 個上 拉電阻相連接，才能正常工作。當(dāng)P1 進行輸入的時候，上拉電阻可以將 P1 口變成高電平，以便于 P1 口的正常工作。 P2 口 (～ ， 21~28 腳 )： P2 口也是需要 8 個上拉電阻于其相連接，驅(qū)動是可以帶動 4 個負(fù)載。當(dāng)在寫入的時候，需要將 P2 口改成低電平才有效。 P3 口 (～ ， 10~17 腳 )： P3 口與 P P2 口不一樣，并不需要上拉電阻與其相連接，因為 P3 口內(nèi)是自帶 8 個上拉電阻。并且在帶動負(fù)載能力上也要比其他的接口好的多，最多可以驅(qū)動 4 個負(fù)載。并且 P3 口還有這第二功能。 ： (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。 ： (T0)定時 /計數(shù)器 0 的外部計數(shù)輸入。 ： (T1)定時 /計數(shù)器 1 的外部計數(shù)輸入。 ： (WR)外部數(shù)據(jù)存儲器寫。 ： (RD)外部數(shù)據(jù)存儲器讀。 單片機的中斷系統(tǒng)與定時計數(shù)器 52 單片機的中斷源，一共是有 5 個，但是有兩個中斷源是優(yōu)先級別的。并且在單片機中，中斷的方式有很多 種，但是常用的就是低電平中斷系統(tǒng)。在總體的中斷之中，優(yōu)先級別允許中斷 IE 寄存器，并在同一級別的中斷之中優(yōu)先級別高于非優(yōu)先級別。中斷也有自己的邏輯性，一定是按照內(nèi)部的邏輯順序進行依次的響應(yīng)。在單片機的系統(tǒng)之中，經(jīng)常會對相應(yīng)的變量進行控制。 例如時間、輸出量、溫度等。 89C52 單片機內(nèi)集成有兩個可編程的定時 /計數(shù)器：河北科技師 范學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計 8 T0 和 T1，它們既可以工作于定時模式，也可以工作于外部事件計數(shù)模式，此外， T1 還可以作為串行口的波特率發(fā)生器。 [6] 單片機的晶振時鐘電路 在單片機中，復(fù)位電路，時鐘電路與單片機是單片機的最小系統(tǒng)。當(dāng)著三種電路存在的時候，單片機才能正常工作。與此同時晶振時鐘電路組成部分如圖 4 所示，它包括了一個 X1 晶振體，兩個 30PF 的電容，通過充放電的模式來實現(xiàn)時鐘震蕩。 圖 4 晶振時鐘電路 顯示電路 在單片機的顯示電路中用的比較多的就是兩種，一種是晶體數(shù)碼管，一種就是LM016L 液晶顯示器。這兩種顯示器在優(yōu)缺點上各有優(yōu)勢，在本課題上主要的用的就是液晶 LM016L 顯示器。 液晶的顯示設(shè)備顧名思義就是平面的顯示設(shè)備，它是有一定數(shù)量的黑白或者是黑白像素 組成。它的優(yōu)點在于占用資源比較少，而且利用率高，在工程或者是在一般的電路中都是非常常見的，倍受工程師的青睞。在亮度信號上，液晶顯示器的消耗小也是最大的亮點，在供電時，可以連接一個滑動變阻器，來調(diào)節(jié)顯示器的亮度。根據(jù)自己所需要的來調(diào)節(jié)，簡單易操。在分類上面，在仿真上主要的顯示器就分為 LM016L 與七段數(shù)碼管兩種。在顯示數(shù)據(jù)上面， LM016L 雖然相對于七段晶體數(shù)碼管它沒有彩色效果，色彩顏色比較單調(diào)，顯示大小上面也是有非常大的不同。但是總體上，對于本課題的研究LM016L 顯示器是最佳的選擇。 液晶模塊 LM016L 的結(jié)構(gòu)及功能： LM016L 液晶模塊是本課題選擇的顯示器，在功能上可以實現(xiàn)一些簡單的指令，例如時間的顯示，溫度的顯示，等等都可以做到實時顯示與改變，在讀取數(shù)據(jù)的速度上是非常的快速的?？梢钥焖俜磻?yīng)并顯示出所讀取的數(shù)據(jù)，延遲性低。在地址數(shù)據(jù)的讀取上，也要快于其他的液晶模塊。在液晶模塊之中 CGRAM 模塊的主要目的是編寫特殊字符， 雖河北科技師 范學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計 9 然它的存儲空間很小只有 60 個字節(jié)。有時可以自定義一定數(shù)量的字節(jié)。 LM016L 液晶模塊的引腳圖如圖 5 所示。 圖 5 LM016L 引腳圖 LM016L 引腳介紹： VSS（ 1 腳）：接地。 VDD（ 2 腳）：接電源。 VEE（ 3 腳）：用一個滑動變阻器來調(diào)節(jié)顯示器的對比度。通過上下的調(diào)節(jié)，來調(diào)整液晶顯示模塊的電壓，可以根據(jù)開發(fā)者的意愿去調(diào)節(jié)。 RS（ 4 腳）： RS 作為寄存器選擇的管腳。在高低電平的時候是選擇不同的寄存器，低電平時選擇指令寄存器，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器。 R/W（ 5 腳）：進行高地電平的讀寫功能，在高電平時進行讀的操作指令，當(dāng)?shù)碗娖降臅r候進行寫的指令。 E（ 6 腳）：是一個低電平的輸出點可以當(dāng)做一個下降沿使用。 DB0（ 7 腳）：底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位。 DB1（ 8 腳）：底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位。 DB2（ 9 腳）：底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位。 DB3（ 10 腳）：底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位。 DB4（ 11 腳）：高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位。 DB5（ 12 腳）：高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位。 DB6（ 13 腳）：高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位。 DB7（ 14 腳）：高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位。 寄存器選擇控制如表 1。 表 1 寄存器選擇控制 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 讀 busy flag（ DB7），以及讀取位址計數(shù)器（ DB0~DB6）值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 河北科技師 范學(xué)院 2021屆畢業(yè)設(shè)計 10 液晶模塊與 89C52 的接口 LM016L 液晶模塊與 89C52 的接口如圖 6 所示。 LM016L 的 D0~D7 口分別于