【文章內(nèi)容簡介】 能 端口功能第二功能端口引腳第二功能RXD（）串行輸入口T0（）定時/計(jì)數(shù)器0外部輸入TXD（）串行輸出口T1（）定時/計(jì)數(shù)器1外部輸入INT0（）外中斷0WR（）外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通INT1（）外中斷1RD（）外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。WDT益出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRTO 位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：第當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位禁位后，只有一條MOVX 和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，高有兩次有效的PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU公訪問外部程序存儲器（地址0000H－FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flas存儲器編程時,該引腳加上＋12V的編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。AT89S51單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造及功能：特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片內(nèi)空間分存如下圖32所示。這些地址并沒有全部占用，沒有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數(shù)值。而寫這些地址單元將不能得到預(yù)期的結(jié)果。中斷寄存器：各中斷允許控制位于IE寄存器，5個中斷源的中斷優(yōu)先級控制位于IP寄存器。圖42為AUXR輔助寄存器。圖32 AUXR輔助寄存器雙時鐘指針寄存器：為方便地訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲器，提供了兩個16位數(shù)據(jù)指針寄存儲器：PD0位于SFR區(qū)塊中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H，當(dāng)SFR中的位DPS=0時選擇DP0,而DPS=1時選擇DP1。在使用前初始化DPS。雙時鐘指針寄存器AUXR1 地址 = A2H 不可尋址位DPS76543210 保留今后擴(kuò)展用途DPS 數(shù)據(jù)指針選擇位 DPS 0 選擇DPTR寄存器 DPOL,DP0H 1 選擇DPTR寄存器 DP1L,DP1H電源空閑標(biāo)志：電源空閑標(biāo)志（POF）在特殊功能寄存儲器SFR中PCON的第4位（）,電源打開時POF置“1”,它可由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復(fù)位所影響。存儲器結(jié)構(gòu)：MCS51單片機(jī)內(nèi)核采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結(jié)構(gòu)，均具有64KB外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。程序存儲器：如果EA引腳接地（GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在AT89S51,假如接至Vcc（電源＋），程序首先執(zhí)行從地址0000H－0FFFH（4KB）內(nèi)部程序存儲器，再執(zhí)行地址為1000H－FFFFH（60KB）的外部程序存儲器。數(shù)據(jù)存儲器：在AT89S51的具有128字節(jié)的內(nèi)部RAM，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進(jìn)行，128字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間?？撮T狗定時器（WDT）：WDT是為了解決CPU程序運(yùn)行時可能進(jìn)入混亂或死循環(huán)而設(shè)置，它由一個14bit計(jì)數(shù)器和看狗復(fù)位SFR（WDTRST）構(gòu)成。外部復(fù)位時，WDT默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要打開WDT，必按順序?qū)?1H和0E1H寫到WDTRST寄存器，當(dāng)啟動了WDT，它會隨晶體振蕩器在每個機(jī)器周期計(jì)數(shù)，除硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位外沒有其它方法關(guān)閉WDT，當(dāng)WDT溢出，將使RST引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖。引腳圖詳見圖34圖34 AT89S51單片機(jī)引腳圖 、溫度檢測電路DS18B20 最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20 的數(shù)據(jù)I/O 均由同一條線來完成。DS18B20 的電源供電方式有2 種: 外部供電方式和寄生電源方式。工作于寄生電源方式時, VDD 和GND 均接地, 他在需要遠(yuǎn)程溫度探測和空間受限的場合特別有用, 原理是當(dāng)1 W ire 總線的信號線DQ 為高電平時, 竊取信號能量給DS18B20 供電, 同時一部分能量給內(nèi)部電容充電, 當(dāng)DQ為低電平時釋放能量為DS18B20 供電。但寄生電源方式需要強(qiáng)上拉電路, 軟件控制變得復(fù)雜(特別是在完成溫度轉(zhuǎn)換和拷貝數(shù)據(jù)到E2PROM 時) , 同時芯片的性能也有所降低。外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。因此本設(shè)計(jì)采用外部供電方式。如下圖所示：溫度傳感器DS18B20的測量范圍為55℃～+125℃，在10℃～+85℃時精度為177。℃。、顯示電路 本設(shè)計(jì)顯示電路采用兩位共陽極LED數(shù)碼管來顯示測量得到的溫度值。LED數(shù)碼管能在低電壓下工作，而且體積小、重量輕、使用壽命長，因次本設(shè)計(jì)選用此數(shù)碼管作為顯示器件。 一個LED數(shù)碼管只能顯示一位的字符，如果字符位數(shù)不止一位，可以用幾個數(shù)碼管組成，但要控制多位的顯示電路需要有字段控制和字位控制，字段控制是指控制所要顯示的字符是什么，控制電路應(yīng)將字符的七段碼通過輸出口連接到LED的a～g引腳，是某些段點(diǎn)亮，某些段處于熄滅狀態(tài)。字位控制是指控制在多位顯示器中，哪幾位發(fā)光或那幾位不發(fā)光，字位控制則需要通過字位碼作用于LED數(shù)碼管的公共引腳，是某一位或某幾位的數(shù)碼管可以發(fā)光。數(shù)碼管顯示電路分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。 靜態(tài)顯示方式是指每一個數(shù)碼管的字段控制是獨(dú)立的，每一個數(shù)碼管都需要配置一個8位輸出口來輸出該字位的七段碼。因此需要顯示多位時需要多個輸出口，通常片內(nèi)并口不夠用，需要在片外擴(kuò)展。 動態(tài)顯示又稱為掃描顯示方式，也就是在某一時刻只能讓一個字位處于選通狀態(tài)，其他字位一律斷開，同時在字段線上發(fā)出該位要顯示的字段碼，這樣在某一時刻某一位數(shù)碼管就會被點(diǎn)亮，并顯示出相應(yīng)的字符。下一時刻改變所顯示的字位和字段碼，點(diǎn)亮另一個數(shù)碼管，顯示另一個字符。繞后一次掃描輪流點(diǎn)亮其他數(shù)碼管，只要掃描速度快，利用人眼的視覺殘留效應(yīng)，會使人感覺到幾位數(shù)碼管都在穩(wěn)定的顯示。 數(shù)碼管顯示電路 時鐘脈沖電路 時鐘脈沖電路的主要作用是對外發(fā)出時序控制信號，在AT89S51芯片上XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，期中當(dāng)本實(shí)驗(yàn)線路相同時，即使用內(nèi)部時鐘方式時，XTAL1和XTAL2必須外接石英體和微調(diào)電容，其中電容C1,C2對震蕩頻率起穩(wěn)定作用。時鐘脈沖信號有兩種形式：，分別為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。 內(nèi)部時鐘電路本章主要基于硬件電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析討論。劃分了系統(tǒng)電路，AT89S51和各部分電路圖及電路工作原理分析。同時說明了各部分電路工作原理。4 軟件設(shè)計(jì) Keil51編程軟件KEIL IDE(u Vision2)集成開發(fā)環(huán)境是 Keil Softwaren Inc/Keil Elektronik GmbH開發(fā)的基于MCS8051內(nèi)核的微處理器軟件平臺，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的的開發(fā)工具，可以完成從工程的建立和管理，編譯，鏈接，目標(biāo)代碼的生成到軟件仿真，硬件仿真等完整的開發(fā)流程。尤其是C語言的編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，在開發(fā)大型項(xiàng)目時是非常理想的工具。Keil 本身是一個純軟件工具不能直接進(jìn)行硬件仿真，必須掛接類似TKS系列仿真器的硬件才可以進(jìn)行仿真。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作就是軟件的設(shè)計(jì)，及程序的編寫與調(diào)試。流程圖如下所示。主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖1所示。Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗(yàn)9字節(jié)完？CRC校驗(yàn)正？確？移入溫度暫存器結(jié)束　NNY初始化調(diào)用顯示子程序1S到？初次上電讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYNY 圖1 主程序流程圖 圖2讀溫度流程圖 讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖2示發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 結(jié)束圖3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖，圖3所示 計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖4所示。 開始溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“—”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值 計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束置“+”標(biāo)志NY 溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0？百位數(shù)0？十位數(shù)顯示符號百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號） 結(jié)束NNYY 圖4　計(jì)算溫度流程圖 　　 圖5　顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖5。*****************************************************************************DS18B20溫度程序采用4位LED共陽極數(shù)碼管顯示溫度，℃，測溫范圍55℃+125℃采用AT89S51單片機(jī)，12MHz晶振。程序采用單片機(jī)匯編語言編寫程序如下。******定義常數(shù)********TIMEL EQU 0E0H ；延時20msTIMEH EQU 0B1HTEMPHEAD EQU 36H*******定義工作內(nèi)存******BITST DATA 20HTIME1SOK BIT TIMPONEOK BIT TEMPL DATA 26HTEMPH DATA 27HTEMPHC DATA 28HTEMPLC DATA 29H*****DS18B20數(shù)據(jù)輸入端口定義*****TEMPDIN BIT ORG 0000H LJMP START ORG 00BH LJMP T0IT********初始化*** ORG 100HSTART: MOV SP,06HCLSMEM: MOV R0,20H MOV R1,60HCLSMEM1: MOV @R0,00H INC R0 DJNZ R1,CLSMEM1 MOV TMOD,00100001B。 定義定時器0工作方式（16位）； MOV TH0,TIMEL MOV TL0,TIMEH SJMP INITERROR: NOP LJMP START NOPINIT: NOP SETB ET0 SETB TR0 SETB EA MOV PSW,00HCLR TEMPONEOKLLJMP MNIN。****************定時器0中斷程序***********TOIT: PUSH PSW MOV PSW,10H MOV TH0,TIMEH MOV TL0,TIMEL INC R7 CJNE R7,32H,T0IT1 MOV R7,00H