【文章內(nèi)容簡介】 包括包括單片機最小系統(tǒng)模塊、LED 顯示模塊、蜂鳴器報警模塊、矩陣鍵盤模塊、串行口下載模塊和電源 模塊。 控制部分是采用單片機 STC89C52。 STC89C52 簡介 STC89C52 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器的低電壓，高性能COMOS8 的微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 搞密度非易失存儲器制造 10 10 技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 單片機總控制電路如下圖： 圖表 2 圖表 3 復位操作 本系統(tǒng)的復位電路采用按鍵電平復位 方式， 通過使復位端經(jīng)電阻與 11 11 Vcc電源接通而實現(xiàn)的，其電路如 下 圖所示 圖表 4 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復位信號高電平持續(xù)時間大于 2 個機器周期。 STC89C52 主要功能 ， 如 下表 所示 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K可反復擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設置睡眠和喚醒功能 STC89C52 管腳介紹： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 ②外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③控制引腳（ 4 根） 12 12 RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允 許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 ④可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P PP3口，每個口有 8 位（ 8 根引腳），共 32根。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準雙向 I/O口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 測量部分 測量部分我們采用美國 DALLAS 公司生產(chǎn) 的 DS18B20 溫度傳感器。 DS18B20 簡介 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，該產(chǎn)品采用 美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，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(shù)字測溫和控制領域。 封裝及接線說明： DS18B20 芯片 封裝結(jié)構(gòu)： 13 13 D S 1 8 B 2 0V C CN CN CN CI / OG N DN CN C 圖表 5 特點 ： 獨特的一線接口，只需要一條口線通信 多點能力，簡化了分布式溫度傳感應用 無需外部元件 可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為 至 測量溫度范圍為 55 176。C 至 +125 ℃ 。華氏相當于是67 176。F 到 257華氏度 10 176。C 至 +85 176。C 范圍內(nèi)精度為 177。 176。C DS18B20 控制方法 DS18B20 有六條控制命令： 溫度轉(zhuǎn)換 44H：啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 BEH：讀暫存器 9 個字節(jié)內(nèi)容 寫暫存器 4EH：將數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、 TL字節(jié) 復制暫存器 48H：把暫存器的 TH、 TL字節(jié)寫到 E2RAM 中 讀電源供電方式 B4H：啟動 DS18B20 發(fā)送電源供電方式的信號給主 CPU DS18B20 的初始化 DS18B20 的寫操作 DS18B20 的讀操作 顯示部分 內(nèi)部的四個 數(shù)碼管 共用 a~dp這 8根數(shù)據(jù)線，為人們的使用提供了方便，因為里面有四個數(shù)碼管，所以它有四個公共端，加上 a~dp，共有 12個引腳，下面便是一個共陰的四位數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（共陽的與之相反）。引腳排列依然是從左下角的那個腳（ 1腳）開始，以逆時針方向依次為 1~12腳， 14 14 上 圖中的數(shù)字與之一一對應 。 報警部分 本系統(tǒng)設計三個按鍵，采用查詢方式，一個用于選擇切換設置報警溫度和當前溫度，另外兩個分別用于設置報警溫度的加和減。 見下面報警流程圖模塊及程序。 3 硬件電路原理描述 軟件設計 系統(tǒng)軟件程序基于 Keil uvsion3 開發(fā)平臺，采用 C51 語言編寫。本程序采用模塊化程序方法，主要分為以下三個模塊： ◆ LCD 初始化顯示模塊 ◆ DS18B20 數(shù)據(jù)采集模塊 ◆ 溫度報警上下限設置模塊 主程序調(diào)用了 5 個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、繼電器控制程序、單片機與 PC 機串口通訊程序。 鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及進入相應的程序。 溫度信號處理程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進行處理，進行判斷和顯示。 數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。 繼電器 控制程序：控制繼電器動作串口通訊程序：實現(xiàn) PC 機與單片機通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給PC 機 。 程序開始的時候先設置初始化，然后就控制數(shù)碼管顯示當前溫度。接著就判斷 F F2 按鍵是否被按下。按下 F1 進入溫度控制點 1 的程序、按下 F2 進入溫度控制點 2 的程序。程序控制設置溫度的兩個數(shù)碼管閃爍的，此時鍵盤輸入有效。有按鍵按下的時候進入按鍵處理程序。按下“確定”按鍵后，程序進入判斷 15 15 程序和繼電器控制程序。繼電器動作后，程序回到顯示當前程序，并開始循環(huán)。 我們通過單片機來實現(xiàn)對溫度的檢測及報警。先要對系統(tǒng)進行初始化，通過按鍵來對 系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行控制，我的系統(tǒng)環(huán)節(jié)包括：報警值設定、溫度值修定、顯示溫度值及通道選擇?？梢酝ㄟ^按鍵來跳轉(zhuǎn)功能實現(xiàn)對每一個環(huán)節(jié)的控制，把各個環(huán)節(jié)檢測來的數(shù)據(jù)送到檢測器，通過檢測器來把數(shù)據(jù)進行分析，在送到相應的環(huán)節(jié)，顯示相應的數(shù)據(jù)，當把數(shù)據(jù)檢測完成在回到系統(tǒng)初始化，這樣系統(tǒng)每檢測完一次就會回到初始化在重新開始，進行循環(huán)檢測。 數(shù)字式溫度傳感器功能強大，芯片簡化了硬件電路設計的同時也無形加大了軟件編寫的復雜程度，為方便程序的調(diào)試和提高效率， 故將軟件編寫分模塊進行，先將實時時鐘模塊一步步調(diào)試，按照時序圖將讀寫函數(shù)寫好后，會顯示秒部分，并準時走，但液晶屏不穩(wěn)定，有一些亂碼和光標亂閃。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有些發(fā)生地址重疊的沖突，寫按鍵部分程序是發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)好后在最后刷新屏幕時調(diào)節(jié)好的時間沒有讀取到，不斷調(diào)節(jié)，不斷燒寫進學習板，然后看結(jié)果，最終發(fā)現(xiàn)時沒有將調(diào)節(jié)好的時間讀取到寄存器中。加上溫度傳感器部分后發(fā)現(xiàn)在調(diào)節(jié)時間時出現(xiàn)亂碼和不穩(wěn)定現(xiàn)象，光標亂跳的現(xiàn)象。經(jīng)過不斷檢查軟件，發(fā)現(xiàn)在按鍵調(diào)節(jié)時軟件讀取溫度值的標志位是允許的，也就是說它在調(diào)節(jié)時間時又在動態(tài)顯示周圍環(huán)境中 的溫度值，這樣會導致光標不穩(wěn)定的現(xiàn)象。經(jīng)過再添加 keyxuan 標志允許位時，這個問題得到很好的解決。在軟件編寫的過程中遇到非常多的問題，遠遠不止這些。 16 16 開 始初 始 化L C D 1 6 0 2調(diào) 用D S 1 8 B 2 0 模塊調(diào) 用 報 警 模塊溫 度 顯 示 圖表 6 17 17 主 機 開 始 發(fā)出 信 號 主 機 設 置 為輸 入 模 式 D S 1 8 B 2 0 是 否響 應 ？ 等 待 4 8 0 u s 接 受 數(shù) 據(jù) 拉 低 總 線 延時 4 5 u s跳 出NY 圖表 7 18 18 進 入 設 置 模式 設 置 溫 度 報警 上 下 限 調(diào) 用D S 1 8 B 2 0 T E M P = T H ||Te p = T L ? 報 警 溫 度 顯 示YN 圖表 8 4 系統(tǒng)的仿真與實現(xiàn) 概述 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術有限公司）。它不僅具有其它 EDA 工具軟件 19 19 的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖 然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。 Proteus 是世界上著名的EDA工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和MSP430 等， 2020年即將增加 Cortex 和 DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 功能特點 Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件（例： multisim）的功能。這些功能是： （ 1） 原理布圖（ 2） PCB 自動或人工布線 （ 3） SPICE 電路仿真 革命性的特點 （ 1）互動的電路仿真 用戶甚至可以實時采用諸如 RAM， ROM，鍵盤，馬達， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC器件。 （ 2）仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 51 系列、