【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圖 ISD1760外形 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 6 頁(yè) 顯示模塊的選型 方案一： 采用 LED 數(shù)碼管，如圖 所示，它是設(shè)備常用簡(jiǎn)易顯示電子元器件之一。LED 數(shù)碼管的主要優(yōu)點(diǎn)如下： (1)能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，能與 CMOS、 ITL電路兼容。 (2)發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，高頻特性好，單色性好，亮度高。 (3)體 積小，重量輕，抗沖擊性能好。 (4)壽命長(zhǎng)，使用壽命在 10 萬(wàn)小時(shí)以上，甚至可達(dá) 100 萬(wàn)小時(shí)。（ 5）成本低，使用簡(jiǎn)單方便。然而， LED 也有缺點(diǎn)的：（ 1）其散熱性能稍差（ 2）用單片機(jī)控制時(shí)需要配置恒流驅(qū)動(dòng)芯片（ 3）容易出現(xiàn)光衰甚至 “死燈 ”現(xiàn)象。（ 4）只能顯示數(shù)字，而不能顯示簡(jiǎn)單的字符。基于上述特點(diǎn)， LED 數(shù)碼管常用于設(shè)備簡(jiǎn)易的數(shù)字顯示中。 圖 LED數(shù)碼管外形 方案二：采用 LCD 1602A，如 圖 ，其為標(biāo)準(zhǔn)型 16X2液晶顯示字符模塊。 LCD 1602A的特點(diǎn)如下：（ 1）機(jī)身薄，節(jié)省空間：與比較笨重的 CRT顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間。（ 2）省電，不產(chǎn)生高溫：屬于低耗電產(chǎn)品，可以做到完全不發(fā)燙，相對(duì)與 CRT顯示器，因顯像技術(shù)不可避免產(chǎn)生高溫。（ 3）無(wú)輻射，益健康：液晶顯示器完全無(wú)輻射，這對(duì)于整天在電腦前工作的人來(lái)說(shuō)是一個(gè)福音。（ 4）畫面柔和不傷眼：不同于 CRT技術(shù)，液晶顯示器畫面不會(huì)閃爍，可以減少顯示器對(duì)眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。 LCD 1602A能現(xiàn)顯示簡(jiǎn)單的字符。其也 存在缺點(diǎn)，如價(jià)格較貴，可視角度小，反應(yīng)時(shí)間較慢等。綜合比較方案一與方案二，數(shù)碼管作為溫度檢測(cè)的顯示，LCD1602A 作為溫度接收的顯示。 圖 LCD1602A 外形 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 7 頁(yè) 第三章 MCS51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理簡(jiǎn)介 作為單片機(jī)市場(chǎng)的主流產(chǎn)品， 51 系列單片機(jī)具有省電耐用、可多次編程、性能穩(wěn)定、物美價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇 MCS51 單片機(jī)作為此溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制核心 。本章將對(duì)其結(jié)構(gòu) 及原理進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。 MCS51 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) MCS51 單片機(jī)的組成 MCS51 單片機(jī)是在一塊芯片上集成 CPU、 RAM、 ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和 I/O 口等基本功能部件。單片機(jī)內(nèi)部包含以下幾個(gè)部件： （ 1） 一個(gè) 8 位 CPU （ 2） 一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路 （ 3） 4 KB ROM 程序存儲(chǔ)器 （ 4） 128 B RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ 5） 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)算器 （ 6） 可尋址 64 KB 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和 64 KB 外部程序存儲(chǔ)器空 間的控制電路 （ 7） 32 條可編程的 I/0 線 （ 8） 一個(gè)可編程全雙工串行接口 （ 9） 具有 5 個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu) CPU CPU 是單片機(jī)的核心部件，它由運(yùn)算器和控制器等部件組成。 1） 運(yùn)算器 運(yùn)算器的 功能是進(jìn)行算述運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。可以對(duì)半字節(jié)、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。例如能完成加、減、乘、除、 BCD 碼十進(jìn)制調(diào)整等操作。此外， 8051 運(yùn)算器還包含有一個(gè) 布爾處理器，用來(lái)處理位操作。 2） 程序計(jì)數(shù)器 PC 程序計(jì)數(shù)器 PC 用來(lái)存放即將要執(zhí)行的指令地址，共 16 位，可對(duì) 64KB 的程序存儲(chǔ)器直接尋址。執(zhí)行指令時(shí)， PC 內(nèi)容的低 8 位 P0 口輸出，高 8 位經(jīng) P2 口輸出。 3）指令寄存器 指令 寄存器中存放指令代碼。 CPU 執(zhí)行指令時(shí)，由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送入指令寄存器，經(jīng)譯碼后由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令功能 [2]。 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 8 頁(yè) 4）定時(shí)與控制部件 （ 1）時(shí)鐘電路 8051 片內(nèi)設(shè)有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路， XTAL1 和 XTAL2 分別振蕩電路的輸入和輸出端，時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式時(shí)鐘電路如圖 所示。外部方式的時(shí)鐘很少用，若要用時(shí)，只要將 XTAL1 接地， XTAL2 接外部振蕩器即可。 圖 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （ 2）時(shí)序 MCS51 典型的指令周期為一個(gè)機(jī)器周期，一個(gè)機(jī)器周期由 6 個(gè)狀態(tài)個(gè)振蕩周期組成。每個(gè)狀態(tài)又被分成兩個(gè)時(shí)相進(jìn)行。如圖 所示，為 8051 單片機(jī)的取指令和執(zhí)行指令的定時(shí)關(guān)系。 圖 8051 時(shí)序 MCS51 單片機(jī)外部結(jié)構(gòu) MCS51 單片機(jī)引腳功能 MCS 單片機(jī)都采用 40 引腳的 雙列直插封裝方式，其引腳功能如下： 1）主電源引腳 VSS 和 VCC VSS 接地； VCC 正常操作時(shí)為 +5V 電源。 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 9 頁(yè) 2）外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1 內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 XTAL2 內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。 3） 控制或與其他電源利用引腳 RST/VPD， ALE/PROG， PSEN 和 EA/VPP （ 1） RST/VPD 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的 高電平，將使單片機(jī)復(fù)位。 在 VCC 掉電期間，在引腳可接上備用電源，由 VPD 向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)。 （ 2） ALE/PROG 正常操作時(shí)為 ALE 功能提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器， ALE 引腳以不變的頻率周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。 （ 3） PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)器取指令或數(shù)據(jù)期間， PSEN在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。 （ 4） EA/VPP EA/VPP 為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng) EA/VPP 為高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；當(dāng) EA/VPP 為低電平時(shí)，訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。 4） 輸入輸出引腳 ～ ， ～ ， ～ ， ～ P0 口（ ～ ）是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)傳送低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線， P0 口以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P1口（ ～ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O口。能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LSTTL負(fù)載。 P2 口（ ～ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高 8 位地址。 P2 口可以驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P3口（ ～ ）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O口。能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LSTTL負(fù)載。 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 10 頁(yè) T1 方式控制字 T0 方式控制字 復(fù)位和復(fù)位電路 在單片機(jī)系統(tǒng)中，復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的，當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時(shí)，就需要進(jìn)行復(fù)位。MCS5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。 MCS51 單片機(jī)的復(fù)位電路如圖 所示： 圖 開關(guān)復(fù)位電路 在 RESET（圖中表示為 RST）輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化。復(fù)位后，各內(nèi)部寄存器狀態(tài)如表 所示： 表 內(nèi)部寄存器初始狀態(tài) 寄存器 內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容 PC 0000H TMOP 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH 00H PSW 00H TL 00H SP 07H TH 00H DPTR 0000H TL 00H P0～ P3 0FFH SCON 00H IP 00000 SBUF 不定 IE 000000 PCON 0 MCS51 單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu) 1） 特殊功能寄存器 TMOD 特殊功能寄存器 TMOD 為定時(shí)器的方式控制寄存器，寄存器中每位的定義如圖 所示。其中 M M0 用來(lái)確定所選的工作方式，如表 所示： 圖 TMOD 寄存器各位定義 表 工作方式選擇 D7 D6 D5 D6 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 11 頁(yè) M1 M0 方式 說(shuō)明 0 0 0 13 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 1 1 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 0 2 自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)的 8 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 1 3 對(duì) T0 分為兩個(gè) 8 位獨(dú)立計(jì)數(shù)器；對(duì) T1 置方式 3 時(shí)停止工作 （ 1） C/T 定時(shí)器方式或計(jì)數(shù)器方式選擇位。 C/T=1 時(shí)，為計(jì)數(shù)器方式； C/T=0 時(shí)，為定時(shí)器方式。 （ 2） GATE 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器運(yùn)行控制位，用來(lái)確定對(duì)應(yīng)的外部中斷請(qǐng)求引腳，是否參與 T0 或 T1 的操作控制。 2)定時(shí)器控制寄存器 TCON 特殊功能寄存器 TCON 用于控制定時(shí)器的操作及對(duì)定時(shí)器中斷的控制。其各位定義如圖 所示： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 用于外部中斷 圖 TCON 寄存器各位定義 (1)TR0 T0 的運(yùn)行控制位。該位置 1 或清 0 用來(lái)實(shí) 現(xiàn)啟動(dòng)計(jì)數(shù)或停止計(jì)數(shù)。 (2)TF0 T0 的溢出中斷標(biāo)志位。當(dāng) T0 計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置 1；在 CPU 中斷處理時(shí)由硬件清為 0。 (3)TR1 T1 的運(yùn)行控制位，功能同 TR0。 (4)TF1 T1 的溢出中斷標(biāo)志位，功能同 TF0。 工作方式 MCS51片內(nèi)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器可以通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器 TMOD中的控制位 C/T的設(shè)置來(lái)選擇定時(shí)器方式或計(jì)數(shù)器方式；通過(guò)對(duì) M1M0 兩位的設(shè)置來(lái)選擇 4 種工作方式，以 T0 為例加以說(shuō)明 [3]。 1)方式 0 當(dāng) M1M0 設(shè)置為 00 時(shí)，定時(shí)器選定為方式 0 工作。在這種方式下， 16 位寄存器只用了 13 位， TL0 的高 3 位未用。由 TH0 的 8 位和 TL0 的低 5 位組成一個(gè) 13 位計(jì)數(shù)器。當(dāng) GATE=0 時(shí)，只要 TCON 中的 TR0 為 1， TL0 及 TH0 組成的 13 位計(jì)數(shù)器就開始計(jì)數(shù)；當(dāng) GATE=1 時(shí)，此時(shí)僅 TR0=1 仍不能使計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，還需要 INT0 引腳為 1 才能使計(jì)數(shù) 貴州大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 12 頁(yè) 器工作。 2)方式 1 方式 1 和方式 0 的工作相同，唯一的差別是 TH0 和 TL0 組成一個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器。 3)方 式 2 方式 2 把 TL0 配置成一個(gè)可以自動(dòng)恢復(fù)初值的 8 位計(jì)數(shù)器， TH0 作為常數(shù)緩沖器，TH0 由軟件預(yù)置值。 當(dāng) TL0 產(chǎn)生溢出時(shí)，一方面使溢出標(biāo)志 TF0 置 1，同時(shí)把 TH0 中的 8 位數(shù)據(jù)重新裝入 TL0 中。 4)方式 3 方式 3 對(duì)定時(shí)器 T0 和定時(shí)器 T1 是不相同的。若 T1 設(shè)置為方式 3，則停止工作。所以方式 3 只適用于 T0。方式 3