【文章內(nèi)容簡介】 線。P3口為雙重功能口：可以作為輸入/輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備；作為第二功能使用。 圖 單片機 顯示電路設(shè)計本課題要將傳感器的溫度信號和鍵盤輸入的控制信號都顯示出來，利用單片機89c51傳輸控制信號。本課題要用到MAXIM 公司生產(chǎn)的MAX7219串行LED驅(qū)動顯示器，此顯示器具有接口簡單．占用資源少、控制靈活方便、LED級聯(lián)擴展便利的優(yōu)點。MAX7219是串行輸出共陰極顯示驅(qū)動芯片，每片可驅(qū)動8個LED，具有級聯(lián)功能可控制更多的LED 。MAX7219為24引腳芯片，除與LED顯示相連的線外，與微控制器只需3根連線相接：．LOAD，其中CLK為時鐘輸入端，DIN為數(shù)據(jù)輸入端，LOAD為鎖存信號。MAX7219的工作時序為：時鐘的上升沿MAX7219把DIN引腳數(shù)據(jù)移入內(nèi)部移位寄存器， 在時鐘下降沿MAX7219把數(shù)據(jù)移向DOUT端， 而LOAD的上升沿則鎖存最后移入的16位串行數(shù)據(jù)。對MAX7219的控制操作很方便，其片內(nèi)具有8個位寄存器和6個控制寄存器．位寄存器對應(yīng)LED的具體內(nèi)容，控制寄存器決定LED的工作方式。控制寄存器分別為：不工作方式寄存器、譯碼方式寄存器、亮度控制寄存器、掃描個數(shù)寄存器、關(guān)閉寄存器．顯示測試寄存器．寄存器的操作格式為2字節(jié)的串行數(shù)據(jù)，第一個字節(jié)為寄存器地址，第二個字節(jié)為控制命令或待顯示數(shù)據(jù)。寄存器的地址分配及功能如下所示：不工作寄存器(0x00)：用于MAX7219級聯(lián)控制。位寄存器(0x010x08)：8位LED待顯示內(nèi)容。譯碼方式寄存器(0x0g)：決定譯碼方式，分B碼和不譯碼兩種。亮度控制寄存器(0x0A)：LED段電流控制。掃描個數(shù)寄存器(0x0B)：決定顯示多少個LED 。關(guān)閉寄存器(0x0C)：決定正常工作方式或關(guān)閉LED顯示。顯示測試寄存器(0x0D)：決定正常工作方式或顯示測試。MAX7219是在脈沖控制下工作的，因此其抗干擾就更為重要。一般在其電源和地之間接一十幾f 的電容。另外，當(dāng)MAX72l9和其他串行芯片共用I/O引腳時，最好在其外邊加一上拉電阻。P1口內(nèi)部有上拉電阻，如不在其外部接上拉電阻，有時出現(xiàn)驅(qū)動能力不足的現(xiàn)象。要用MAX7219控制多于8個的LED時，可以將多個MAX7219級聯(lián)使用。各芯片的CLK和LOAD端并接在一起。上一級MAX7219的DOUT端接下一級的D 端。級聯(lián)顯示時，如欲控制次級的MAX7219，只需向前幾級的MAX7219的不工作方式寄存器送空操作數(shù)：本級則送欲顯示的數(shù)據(jù)。另外，需注意，LOAD信號只需執(zhí)行一次清O和置位，分別在整個過程的始末。即：級聯(lián)調(diào)用WrTwoByte()程序時，應(yīng)將程序里的LOAD清O和置位語句屏蔽掉。只在級聯(lián)顯示的開始和最后分別將LOAD置O和1。本課題用了六個LED數(shù)碼管，具體連接如下圖： 顯示電路圖 鍵盤電路設(shè)計鍵盤是電子設(shè)備常見的輸入裝置，作為人們與電子設(shè)備交流的重要途徑，一旦出錯，將影響到電子設(shè)備的整體使用，所以鍵盤電路雖然簡單，但鍵盤的穩(wěn)定性、可靠性，應(yīng)引起足夠的重視。鍵盤是計算機系統(tǒng)中不可缺少的輸入設(shè)備。單片機的鍵盤電路主要有矩陣掃描和單鍵電路兩種，其中以使用Ⅳ +Ⅳ 條l/0 線實現(xiàn)ⅣⅣ 的矩陣掃描式鍵盤電路最為常用，44的矩陣掃描式鍵盤如圖所示。當(dāng)按鍵少時可接成線性鍵盤；當(dāng)按鍵較多時，可以將鍵盤接成矩陣形式，這種形式節(jié)省口線。矩陣鍵盤按鍵的狀態(tài)同樣需要變成數(shù)字量1和0。開關(guān)的一端通過電阻接VCC，開關(guān)另一段的接地是通過程序輸出數(shù)字0實現(xiàn)的。矩陣鍵盤每個按鍵都有它的行值和列值，行值和列值的組合就是這個這個按鍵的編碼。矩陣行線和列線分別通過兩個并行接口和CPU通信，其中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地，另一個并行口輸入按鍵狀態(tài)。由行掃描值和列回饋信號共同形成鍵編碼。鍵盤一般采用行列掃描方式來設(shè)計。行列掃描是指：把鍵盤按鍵排列成n行m列的nm行列點陣，使用軟件或硬件的方法對其行、列分別進行掃描，從而判斷是否有鍵按下，并獲得掃描碼。當(dāng)無鍵按下時，行線與列線斷開，所有列線均為高電平。當(dāng)有一個鍵按下時，則與此鍵對應(yīng)的行線與列線接通。如此行線為低電平，則此列線也為低電平。為確定是否有鍵按下，CPU先通過并行輸出口使所有的行線為低電平，然后通過并行輸入口讀入列信號，若為全“1”，則沒有鍵按下，若有一個為“0”，則表示有一個鍵已按下。若有一個為“0”，則表示有一個鍵已按下。為消去按下時的抖動現(xiàn)象，程序延遲20ms后再判斷具體是哪一個鍵按下先將第一行置為低電平，然后讀入列信號，若有一個為“0”，則按下的鍵在此行；若為全“1”，則按下的鍵不在此行，再將下一行置為低電平，并測試列信號。如果在最后一行也為低電平時仍未找到按下的鍵，則認為剛才有鍵按下的情況為誤動作。對找到的鍵，進行分析并處理。當(dāng)按鍵時間較為短促時，系統(tǒng)判斷不到有鍵按下。經(jīng)測試，按鍵在按下或釋放時，通常伴隨著幾ms到十幾ms的觸點抖動，然后才能穩(wěn)定下來。在觸點抖動期間檢測按鍵的通斷狀態(tài)，會導(dǎo)致一次按鍵或釋放被錯誤地認為是多次操作。所以，當(dāng)檢測到有鍵按下或釋放時，應(yīng)通過軟件延時20 ms左右，避開觸點抖動的影響。去抖時間既不能太短也不能太長：如果時間太短，無法起到去抖作用；如果時間太長，超過了鍵按下的持續(xù)時間，則會判不到按鍵。軟件去抖時間不宜太短也不宜太長，定為20ms 。本設(shè)計使用行列掃描方式，其電路原理圖如下圖所示。 鍵盤電路原理圖本課題使用行列掃描方式，在單片機的P1口上連接上4*4的鍵盤，單片機掃描鍵盤，如果有鍵按下，單片機會根據(jù)鍵碼執(zhí)行相應(yīng)的程序，使整個系統(tǒng)的功能更加完善。 報警電路設(shè)計 為了實現(xiàn)多點溫度檢測報警系統(tǒng)，本課題采用AT89C51單片機作為主控制器，采用掃描的方式對多點DS18B20溫度傳感器獲取對應(yīng)該位置的溫度值，經(jīng)處理后通過串口可以立即發(fā)送到上位機，如溫度不在設(shè)定的范圍內(nèi)，給出報警信號。 圖 溫度報警電路 通信模塊設(shè)計 RS232接口簡介RS232是目前異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線，適用于數(shù)據(jù)中斷設(shè)備(DTE和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DEC)ELA RS232是目前最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用于計算機與計算機之間，計算機與單片機的數(shù)據(jù)通信。此標(biāo)準(zhǔn)的目的是定義數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)之間的電氣特性。RS232提供了單片機與單片機、單片機與PC機之間串行數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)接口。但RS232規(guī)定的邏輯電平與單片機的邏輯電平是不一致的。因此在應(yīng)用中，必須把微處理器的信號電平(TTL電平)轉(zhuǎn)換為RS232電平，或者對二者進行逆轉(zhuǎn)換。選用電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232來實現(xiàn)的。（1）RS232通訊協(xié)議特性由于MCS51單片機的串口采用TTL電平，信號幅值低易受干擾，只能在很近的距離內(nèi)實現(xiàn)通訊．鑒于MCS51單片機串行接口的弱點，在單片機系統(tǒng)串行通訊中廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)接口．許多儀器儀表出廠時配有串行接口或附件模塊銷售．在標(biāo)準(zhǔn)串行接口中RS232由于使用方便、線少而得到廣泛地應(yīng)用，多年來不但沒有被淘汰，相反使用更加廣泛． 由于PC機串行口使用的是RS 232C邏輯電平，而AT89C51單片機串行口的輸入輸出均為TTL電平，因此，當(dāng)PC機與單片機通信時必須進行電平轉(zhuǎn)換。常見的電平轉(zhuǎn)換方法有以下3種：①使用MC1488和MC1489電平轉(zhuǎn)換器。由于MC1488和MC1489需要15V或12V供電，所以使用不方便，而且工作穩(wěn)定性和可靠性也不高。②使用2個三極管構(gòu)成準(zhǔn)RS 232C電平轉(zhuǎn)換器。采用此方法串行通信只能工作于半雙工狀態(tài)，而且程序設(shè)計復(fù)雜。③使用雙向電平轉(zhuǎn)換集成芯片。此方法優(yōu)點是只需單一個+5V 電源供電，可靠性高，無需增加程序設(shè)計的復(fù)雜性，常用的芯片有ICL232，MAX232，TSC232等。本文采用最后一種方法，芯片選用MAX232。 MAX232芯片簡介MAX232芯片是MAXIM 公司生產(chǎn)的，包含兩路接收器和驅(qū)動器的IC片．MAX232芯片內(nèi)部有一個電源電壓轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的+5V 電壓變換為RS232輸出電平所需的一1O～+ 10V 電壓．所以采用此芯片接口串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電源就可以了．對于沒有一12～+12V 的場合，其適應(yīng)性更強．加之其價格適中，硬件接口簡單，所以被廣泛采用．MAX232芯片的引腳結(jié)構(gòu)如下圖所示． MAX232 組成框圖 MAX232引腳圖 MAX232 芯片的框圖和引腳圖圖中上半部分電容C1，C2，C3，C4及V+，V是電源變換電路部分．在實際應(yīng)用中，器件對電源噪聲很敏感，因此VCC必須對地加去耦電容。電容C1，C2，C3，C4取同樣數(shù)值的膽電解電容取1．0F/16V。用于提高抗干擾能力，在連接時必須盡量靠近器件．圖中下半部分為發(fā)送和接收部分．實際應(yīng)用中，T1IN，T2IN 可直接連接TTL/CMOS電平的MCS51的單片機的串行發(fā)送端TXD；R1OUT，R2OUT 可直接連接TTL/CMOS電平的MCS51的單片機的串行接收端RXD/TXD；T1OUT，T2OUT可直接連接PC機的RS232串口的接收端RXD/TXD；RIIN，R2IN可直接連接PC機的R 232串口的發(fā)送端TXD． PC機與單片機的串行通信接口電路在設(shè)計硬件接口電路時，應(yīng)充分考慮到電路的電氣特性、邏輯電平以及驅(qū)動能力的匹配問題，若匹配得不好，將會導(dǎo)致通信失敗。如前所述，本文采用MAX232作為PC機與單片機的串行通信接口芯片。硬件連接時，可從MAX232中的2路發(fā)送器和接收器中任選一路，只要注意發(fā)送與接收的引腳對應(yīng)關(guān)系即可。接口電路如圖所示。圖 PC機與單片機通信接口電路重慶工學(xué)院畢業(yè)論文 軟件設(shè)計第四章 軟件設(shè)計 軟件開發(fā)工具的選擇要使單片機系統(tǒng)按照人的意圖辦事，需設(shè)法讓人與計算機對話，并聽從人的指揮。程序設(shè)計語言是實現(xiàn)人機交換信息的最基本工具，可分為機器語言、匯編語言和高級語言。機器語言用二進制編碼表示每一條指令，是計算機能直接識別和執(zhí)行的語言。用機器語言編寫的程序成為機器語言程序或者指令程序（機器碼程序）。因為機器只能識別和執(zhí)行這種機器碼程序，所以又稱它為目標(biāo)程序。用機器語言編寫程序不易記憶、不易查錯、不易修改。為了克服機器語言的上述缺點，可采用有一定含義的符號，即指令助記符來表示，一般都采用某些有關(guān)的英文單詞的縮寫。這樣就出現(xiàn)了另一種程序語言—匯編語言。匯編語言是用助記符、符號和數(shù)字等來表示指令的程序語言，容易理解和記憶，它與機器語言指令是一一對應(yīng)的。匯編語言不像高級語言（如BASIC）那樣通用型強，而是屬于某種計算機所獨有，與計算機的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。用匯編語言編寫的程序稱為匯編語言程序。以上兩種語言都是低級語言。盡管匯編語言有不少優(yōu)點，但它仍存在著機器語言的某些缺陷：與CPU的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，不同的CPU其匯編語言是不同的。這使得匯編語言程序不能移植，使用不便；其次，要使用匯編語言進行程序設(shè)計必須了解所使用CPU硬件的結(jié)構(gòu)與性能，對程序設(shè)計人員有較高的要求。為此，又出現(xiàn)了對單片機進行編程的高級語言，如PL\M，C等。 Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。經(jīng)分析綜合得知，本課題采用C語言進行編程。 系統(tǒng)軟件設(shè)計的一般原則　　在單片機應(yīng)用開發(fā)中代碼使用效率、單片機的抗干擾性以及軟件可靠性是實際工程設(shè)計的重點。 單片機應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計包括功能模塊劃分、程序流程確立、模塊接口設(shè)計以及程序代碼編寫。我們依據(jù)系統(tǒng)的功能要求，將整體軟件系統(tǒng)分割成若干個獨立的程序模塊。這些程序模塊可以是幾條語句的集合、功能函數(shù)或程序文件。隨后，根據(jù)個程序模塊的實現(xiàn)功能寫出流程，一般需要寫出具體的實現(xiàn)功能描述。程序代碼通常采用匯編語言或高級語言（C語言）編寫。 本課題采用C語言編程，在此必須注意以下問題：（1）提高程序代碼效率必須熟悉當(dāng)前使用的C語言編譯器，試驗每條C語言編譯以后對應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道代碼效率。（2）減少程序錯誤我們在編寫程序時，要注重考慮如下方面。[1]物理參數(shù) [2]資源參數(shù) [3]應(yīng)用參數(shù) [4]過程參數(shù)（3）單片機的抗干擾性防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔離干擾路徑。單片機干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位，導(dǎo)致程序運行異常。設(shè)計系統(tǒng)是一般需要添加一個“看門狗”監(jiān)控模塊，在系統(tǒng)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的干擾時，監(jiān)控模塊將重啟系統(tǒng)，并從斷點處繼續(xù)執(zhí)行。（4）系統(tǒng)的可靠性[1]要測試單片機軟件功能的完善性。[2]上電、掉電測試。[3]系統(tǒng)耗損測試。4..3系統(tǒng)軟件設(shè)計的一般步驟系統(tǒng)進行軟件設(shè)計時，先要對本課題硬件有一個熟練的掌握，知道系統(tǒng)的組成，數(shù)據(jù)的傳輸，信號是如何被控制的，以及信號的顯示。然后進行軟件設(shè)計時，先搞清楚各個部分的子程序及他們的流程圖，然后進行C語言編程，最后將它們系統(tǒng)的編程 軟件實現(xiàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括系統(tǒng)程序和流程圖，根據(jù)整個系統(tǒng)的要求，完成溫度的測量與控制必須經(jīng)過以下幾個步驟：單片機接受傳感器的溫度信號，并通過MAX7219驅(qū)動顯示出來，單片機掃描鍵盤，接受控制信號，并將溫度顯示出來，若溫度不在范圍內(nèi)則發(fā)出報警。 系統(tǒng)主程序流程圖 傳感器程序設(shè)計（1）DSl8b20編程簡介每一片單總線芯片內(nèi)部都有一個全球惟一的64 位編碼，在多路測