【文章內容簡介】 因此，在本課題設計的溫度測控系統(tǒng)中，采用單片機實現(xiàn)溫度的控制。在單片機選用方面，由子AT89系列單片機與MCS51系列單片機兼容，所以，本系統(tǒng)中的單片機選用ATMEL公司生產的AT89C51芯片，它是該公司生產的標準型單片機。 AT89C51芯片主要性能AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖25所示。.圖25 AT89C51引腳圖其主要特性：　　 兼容 　　 　?。?000寫/擦循環(huán)　?。?0年　　：0Hz24MHz　　　　8位內部RAM　　　　　　 　　　　　　 AT89C51芯片的內部結構框圖AT89C51是美國ATMEL公司生產的低電壓，高性能CMOS8位單片機，器件采用AEMEL公司的高密度，非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元，功能強大AT89C51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。內部結構框圖如26所示。 AT89C51 芯片的引腳說明VCC：供電電壓。　　GND：接地。　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高?！　1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)圖26 AT89C51內部結構圖勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號?！　3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故?！　3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：　　口管腳備選功能　　 RXD（串行輸入口）　　 TXD（串行輸出口）　　 /INT0（外部中斷0）　　 /INT1（外部中斷1）　　 T0（記時器0外部輸入）　　 T1（記時器1外部輸入）　　 /WR（外部數據存儲器寫選通）　　 /RD（外部數據存儲器讀選通）　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間?！　LE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效?！　?PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）?！　TAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入?！　TAL2：來自反向振蕩器的輸出。　　振蕩器特性：　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 芯片擦除：　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行?！　〈送猓珹T89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 　　單片機的結構和特殊寄存器，這是編寫軟件的關鍵。串口通信需要用到特殊功能寄存器，它們是SCON，TCON，TMOD，SCON等?！　BUF 數據緩沖寄存器這是一個可以直接尋址的串行口專用寄存器。實際上SBUF 包含了兩個獨立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一個是接收寄存器，但它們都共同使用同一個尋址地址－99H。CPU 在讀SBUF 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應，數據沒有被取走，下一幀數據已到來，而造成的數據重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下在寫發(fā)送程序時也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數據。至于操作SBUF寄存器的方法，則只要把這個99H 地址用關鍵字sfr定義為一個變量就可以對其進行讀寫操作了，如sfr SBUF = 0x99；當然你也可以用其它的名稱。 等頭文件中已對其做了定義，只要用include 引用就可以了。　　SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會引用到接口控制寄存器。SCON 就是51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98H，是一個可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制51 芯片串行口的工作狀態(tài)。51 芯片的串口可以工作在幾個不同的工作模式下，其工作模式的設置就是使用SCON 寄存器。它的各個位的具體定義如下：　　SM0、SM1 為串行口工作模式設置位，這樣兩位可以對應進行四種模式的設置。串行口工作模式設置?！　M0 SM1 模式 功能 波特率　　0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12　　0 1 1 8位UART 可變　　1 0 2 9位UART fosc/32 或fosc/64　　1 1 3 9位UART 可變　　在這里只說明最常用的模式1，其中的fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。UART 為(Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫?！　M2 在模式模式3 中為多處理機通信使能位。在模式0 中要求該位為0。　　REM 為允許接收位，REM 置1 時串口允許接收，置0 時禁止接收。REM 是由軟件置位或清零。, 都和上位機相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當要求在處理某個子程序時不允許串口被上位機來的控制字符產生中斷，那么可以在這個子程序的開始處加入REM=0 來禁止接收，在子程序結束處加入REM=1 再次打開串口接收。大家也可以用上面的實際源碼加入REM=0 來進行實驗?！　B8 發(fā)送數據位8，在模式2 和3 是要發(fā)送的第9 位。該位可以用軟件根據需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機通信中這一位則用于表示是地址幀還是數據幀?！　B8 接收數據位8，在模式2 和3 是已接收數據的第9 位。該位可能是奇偶位，地址/數據標識位。在模式0 中，RB8 為保留位沒有被使用。在模式1 中，當SM2=0，RB8 是已接收數據的停止位?！　I 發(fā)送中斷標識位。在模式0，發(fā)送完第8 位數據時，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申請中斷，CPU 響應中斷后，發(fā)送下一幀數據。在任何模式下，TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數據寫入到SBUF 后，硬件發(fā)送數據，中斷響應（如中斷打開），這時TI=1，表明發(fā)送已完成，TI 不會由硬件清除，所以這時必須用軟件對其清零。　　RI 接收中斷標識位。在模式0，接收第8 位結束時，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。RI=1，申請中斷，要求CPU 取走數據。但在模式1 中，SM2=1時，當未收到有效的停止位，則不會對RI 置位。同樣RI 也必須要靠軟件清除。常用的串口模式1 是傳輸10 個位的，1 位起始位為0,8 位數據位，低位在先，1 位停止位為1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器1 或定時器2 的定時值（溢出速率）。AT89C51 和AT89C2051 等51 系列芯片只有兩個定時器，定時器0 和定時器1，而定時器2是89C52 系列芯片才有的?！　〔ㄌ芈试谑褂么谧鐾ㄓ崟r，一個很重要的參數就是波特率，只有上下位機的波特率一樣時才可以進行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內可以傳輸的波特位數。波特率不是指每秒傳輸的字節(jié)數，如標準9600 不是每秒種可以傳送9600個字節(jié)，而實際上它是指每秒可以傳送9600 個二進位，而一個字節(jié)要8 個二進位，如用串口模式1 來傳輸那么加上起始位和停止位，每個數據字節(jié)就要占用10 個二進位，9600 波特率用模式1 傳輸時，每秒傳輸的字節(jié)數是9600247。10＝960 字節(jié)。51 芯片的串口工作模式0的波特率是固定的，為fosc/12，以一個12M 的晶振來計算，那么它的波特率可以達到1M。模式2 的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具體用那一種就取決于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD為0，波特率為focs/64，SMOD為1，波特率為focs/32。模式1和模式3 的波特率是可變的，取決于定時器1或2(52 芯片)的溢出速率。 使用AT89C51編程時需注意事項：在燒寫前要確認計算機并口(PRN)要在BIOS中設置為ECP或ECP+EPP。否則計算機無法正確把數據到傳輸到編程器中。有打印機用戶一般無需設置它。 ：燒寫AT89C51單片機的時候，不允許中途斷電，否則會導致燒寫失敗。雖然可以修復，但畢竟對芯片不利。 ，所以下述操作可以在計算機開啟的狀態(tài)下進行：聯(lián)機順序是先連接好并口聯(lián)機線，再接通USB電源。斷開順序是，先拔下USB電源線，然后拔下并口線。 ，可以直接打開鎖緊插座取下，不需要切斷電源。 ，VPP電壓選擇按鈕平時請?zhí)幱谀J位置，如果把VPP電壓位置調整混亂了，請按壓主板上的總復位按鈕即可還原編程器的初始默認狀態(tài)。，即每個地址單元內容均為FFH，人們可隨時對其編程。掌握了單片機的編程特性并知道可編程模數轉換芯片的具體操作要求之后，就可以對芯片進行初始化編程。 顯示電路的組成器件LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱LED。它是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。顯示電路的作用是把系統(tǒng)測得的環(huán)境溫度直觀的顯示出來，使可以直接觀看。它由兩部分組成，分別是LED顯示器和74LS164串入并出芯片。 LED顯示器的介紹 　　通過發(fā)光二極管芯片的適當連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當的光學結構。可構成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點。由這些發(fā)光段或發(fā)光點可以組成數碼管、符號管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數碼管、符號管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器。 基本的半導體數碼管是由七個條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的?？蓪崿F(xiàn)0～9的顯示。其具體結構有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數字式”等。由于LED顯示器是以LED為基礎的，所以它的光、電特性及極限參數意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于LED顯示器內含多個發(fā)光二管，所以需有如下特殊參數： 　　1．發(fā)光強度比 　　由于數碼管各段在同樣的驅動電壓時，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強度不同。所有段的發(fā)光強度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強度比?！?。 　　2．脈沖正向電流 若顯示器每段典型正向直流工作電流為IF，則在脈沖下，正向電流可以遠大于IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。 74LS164芯片的介紹74ls164 為 8位移位寄存器,其主要電特性的如下：當清除端（CLEAR）為低電平時，輸出端（QA－QH）均為低電平。 串行數據輸入端（A，B）可控制數據。當 A、B任意一個為 低電平，則禁止新數據輸入，在時鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0 為低電平。當A、B 有一個為高電平，則另一個就允許輸入數據，并在CLOCK 上升沿作用下