【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 狀況下。武漢工業(yè)學(xué)院工商學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 6 3 系統(tǒng)單元電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用 P89V51RD2 單片機(jī)作為主控制芯片。P89V51RD2 單片機(jī)介紹如下：P89V51RD2 是 Philips 公司生產(chǎn)的一款 80C51 微控制器，包含 64KB Flash和 1024 字節(jié)的數(shù)據(jù) RAM。P89V51RD2 的典型特性是它的 X2 方式選項(xiàng)。利用該特性，設(shè)計(jì)者可使應(yīng)用程序以傳統(tǒng)的 80C51 時(shí)鐘頻率（每個(gè)機(jī)器周期包含 12個(gè)時(shí)鐘）或 X2 方式（每個(gè)機(jī)器周期包含 6 個(gè)時(shí)鐘）的時(shí)鐘頻率運(yùn)行，選擇 X2方式可在相同時(shí)鐘頻率下獲得 2 倍的吞吐量。從該特性獲益的另一種方法是將時(shí)鐘頻率減半來(lái)保持特性不變，這樣可以極大地降低 EMI。Flash 程序存儲(chǔ)器支持并行和串行在系統(tǒng)編程（ISP） ，ISP 允許在軟件控制下對(duì)成品中的器件進(jìn)行重復(fù)編程。應(yīng)用固件的產(chǎn)生/更新能力實(shí)現(xiàn)了 ISP 的大范圍應(yīng)用。 5V 的工作電壓，操作頻率為 0～40MHz。P89V51RD2 單片機(jī)最小系統(tǒng)框圖如圖 ：圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)框圖 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。在 MCS51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳單 片 機(jī) P89V51RD2時(shí) 鐘 電 路復(fù) 位 電 路串 行 下 載口 電 路串 行 通 信接 口 電 路武漢工業(yè)學(xué)院工商學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 7 ，輸出端為引腳 ，在芯片的外部跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形1XTAL2XTAL成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 此電路采用 6MHz 的石英晶體。時(shí)鐘電路如下圖 ：圖 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤是系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。RST 引腳是單片機(jī)復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期（即 2 個(gè)機(jī)器周期）以上，若使用頻率為 12MHz 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò) 4 s 才能完成復(fù)位操作。復(fù)位操作有上電自動(dòng)?復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實(shí)現(xiàn)的。在本設(shè)計(jì)中采用了按鍵電平復(fù)位方式，其復(fù)位電路如下圖 ：圖 復(fù)位電路 串行下載口電路為了將軟件程序下載到單片機(jī)中，必須為之設(shè)計(jì)一種串行接口電路，在此武漢工業(yè)學(xué)院工商學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 8 C1+1 V+2C13 C2+4C25 V6T2out7 R2in8 R2out 9T2in 10T1in11R1out 12R1in 13T1out14GND 15VCC 16CP2MAX232162738495DB9COMC9C10C11VCC12J2電路中采用 MAX232 芯片，MAX232 片內(nèi)含有一個(gè)電容性發(fā)生器以便在 5V 電源供電時(shí)提供 EIA/TIA232E 電平。每個(gè)接收器將 EIA/TIA232E 電平輸入轉(zhuǎn)為 5V TTL/COMS 輸入電平轉(zhuǎn)換為 EIA/TIA232E 電平。DW 或 N 封裝及邏輯符號(hào)如圖 ：圖 MAX232 的 DW 或 N 封裝及邏輯符號(hào) 串行通信接口電路圖在串行接口電路設(shè)計(jì)中 MAX232 主要用于數(shù)據(jù)的串行通訊，對(duì)電子鐘程序的下載調(diào)試。應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖如圖 所示：圖 MAX232 應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) TC1602A 簡(jiǎn)介該系統(tǒng)的顯示部分采用 TC1602 字符液晶顯示器， TC1602A 是一種 16 字2行的字符型液晶顯示模塊，其顯示面積為 ，TC1602A 的引腳排列如圖 所示：武漢工業(yè)學(xué)院工商學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 9 圖 TC1602A 的引腳排列它有 16 個(gè)引腳可與外界相連。其中：1 腳 VSS：接地； 2 腳 Vdd：接＋5V 電源；3 腳 VO：對(duì)比度調(diào)整端，LCD 驅(qū)動(dòng)電壓范圍為 Vdd～VO。當(dāng) VO 接地時(shí)，對(duì)比度最強(qiáng)；4 腳 RS：寄存器選擇端， RS 為 0 時(shí)，選擇命令寄存器 IR；RS 為 1 時(shí)，選擇數(shù)據(jù)寄存器 DR； 5 腳 R/W：讀寫控制端，R/W 為 1 時(shí)，選擇讀出；R/W 為 0 時(shí)，則選擇寫入；6 腳 E[Enable]：使能控制端，E 為 1 時(shí)，使能；E 為 0，禁止；7 腳～14 腳 D0～D7：數(shù)據(jù)總線；15 腳 LED＋：背景光源，接＋5V；16 腳 LED－：背景光源，接地。其指令系統(tǒng)：TC1602A 內(nèi)有 2 個(gè)寄存器：一個(gè)是命令寄存器，另一個(gè)是數(shù)據(jù)寄存器。所有對(duì) TC1602A 的操作必須先寫命令字，再寫數(shù)據(jù)。武漢工業(yè)學(xué)院工商學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 10 指令系統(tǒng)如表 ：表 指令系統(tǒng)控制信號(hào) 指令代碼RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 功 能0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 清屏0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 軟復(fù)位0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 內(nèi)部方式設(shè)置0 0 0 0 0 0 1 D C B 顯示開(kāi)關(guān)控制0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 位移控制0 0 0 0 1 DL N F * * 系統(tǒng)方式設(shè)置0 0 0 1 ACG CGRAM 地址設(shè)置0 0 1 ADD 顯示地址設(shè)置0 1 BF AC 忙狀態(tài)檢查1 0 寫數(shù)據(jù) MCU—LCD1 1 讀數(shù)據(jù) LCD—MCU1000 0000(080H)為第一行顯示起始地址，即為第一行第 1 列，081H~08FH為第 2 列到第 15 列 1100 0000(0C0H)為第二行顯示起始地址，即為第二行第 1 列，0C1H~0CFH 為第 2 列到第 15 列此指令設(shè)置 DD RAM 地址指針的值，此后就可以將要顯示的數(shù)據(jù)寫入到DD RAM 中。在 HD44780 控制器中由于內(nèi)嵌有大量的常用字符，這些字符都集成在 CG ROM 中，當(dāng)要顯示這此點(diǎn)陣字符時(shí)，只需把該字符所對(duì)應(yīng)的字符代碼送給指定的 DD RAM 中即可。武漢工業(yè)學(xué)院工商學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 11 內(nèi)含 HD44780 控制器的點(diǎn)陣字符型 LCD 顯示器的字符碼表如表 所列：表 點(diǎn)陣字符型 LCD 的字符代碼表高 4 位低 4 位0000 0001 001000110100 0101011001111000 1001 101010111100110111101111xxxx0000 CGRA0 P pxxxx0001 (2) ! 1 A Q a qxxxx0010 (3) ＂ 2 B R b r θxxxx0011 (4) ＃ 3 C S c s ∞xxxx0100 (5) $ 4 D T d t Ωxxxx0101 (6) % 5 E U e uxxxx0110 (7) amp。 6 F V f vxxxx0111 (8) ’ 7 G W g w πxxxx1000 (1) ( 8 H X h xxxxx1001 (2) ) 9 I Y i yxxxx1010 (3) * : J Z j zxxxx1011 (4) + 。 K [ k (xxxx1100 (5) ， L ￥ l |xxxx1101 (6) = M ] m )xxxx1110 (7) . N ＾ n →xxxx1111 (8) / ? O _ o ← LCD1602 與單片機(jī)的連接圖圖 LCD1602 與單片機(jī)的連接圖武漢工業(yè)學(xué)院工商學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 12 水位檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)水位檢測(cè)是充分運(yùn)用了水的導(dǎo)電性，八根導(dǎo)線等份依次排列在容器中，作為檢測(cè)水位用，從最底下的一根開(kāi)始，即換成水位為 600ml 開(kāi)始，100ml 一個(gè)水位擋，直到最上面的一根導(dǎo)線，即 1300ml 為止，在容器的最底部放了一根5V 電源的正極導(dǎo)線，當(dāng)電源通電后，隨著水位的變化，水將淹沒(méi)一些導(dǎo)線，這時(shí)這些導(dǎo)線將會(huì)和電源正極連通，如果通過(guò)一驅(qū)動(dòng)電路將其電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，進(jìn)入單片機(jī)的將會(huì)是對(duì)應(yīng)于水位的數(shù)據(jù)信號(hào)。其水位于數(shù)據(jù)信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 所示：表 水位于數(shù)據(jù)信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系0FEH 600ml 0E0H 1000ml0FCH 700ml 0C0H 1100ml0F8H 800ml 080H 1200ml0F0H 900ml 00H 1300ml為使電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，必須設(shè)計(jì)八個(gè)并行的電平轉(zhuǎn)換電路，由于是由高電平轉(zhuǎn)換成低電平，所以選擇 NPN 的三極管，在此我選擇是的 8050NPN 的三極管，為了減小干擾，濾除干擾信號(hào)，在水位端加了一個(gè) 1μF 的電解電容，經(jīng)測(cè)試效果很好，水位數(shù)據(jù)信號(hào)原本選擇的是 P0 口輸入，在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)沒(méi)有 P2 口理想，所以就選擇了 P2 口。檢測(cè)水位部分模型如圖 所示，水位數(shù)據(jù)的單根電平轉(zhuǎn)換電路如圖 所示。圖 檢測(cè)水位模型 圖 水位數(shù)據(jù)單根電平轉(zhuǎn)換電路 水溫檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單線數(shù)字溫度計(jì) DSl8B20 介紹DSl8B20 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出，因此從主機(jī) CPU 到 DSl8B20僅需一條線（和地線） 。DSl8B20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電武漢工業(yè)學(xué)院工商學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 13 源。因?yàn)槊恳粋€(gè) DSl8B20 在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)，因此任意多個(gè)DSl8B20 可以存放在同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20 的測(cè)量范圍從 55 攝式度到+125 攝式度，增量值為 攝式度，可在 l s(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。每一個(gè) DSl8B20 包括一個(gè)唯一的 64 位長(zhǎng)的序號(hào)，該序號(hào)值存放在DSl8B20 內(nèi)部的 ROM(只讀存貯器) 中。開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類型編碼(DSl8B20 編碼均為 10H)。接著的 48 位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)。最后 8 位是前面 56 位的CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn) )碼。DSl8B20 中還有用于存儲(chǔ)測(cè)得的溫度值的兩個(gè) 8 位存貯器 RAM，編號(hào)為 0 號(hào)和 1 號(hào)。1 號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào)，如果溫度為負(fù)(攝式度 )，則 1 號(hào)存貯器 8 位全為 1，否則全為 0。0 號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼，LSB(最低位)的 1 表示 攝式度。將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以 2 就得到被測(cè)溫度值(55 攝式度125 攝式度)。每只 DS18B20都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線，但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)：采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快。 溫度計(jì)算 （1）DS18B20 用 9 位存貯溫值度，最高位為符號(hào)位，如表 為DS18B20 的溫度存儲(chǔ)方式，負(fù)溫度 S=1，正溫度 S=0。如：00