【文章內(nèi)容簡介】 每一個引腳可推動 4 個 LS 的 TTL 負載，若將端口 2 的輸出設為高電平時，此端口便當成輸入端口來使用。PORT1（～）：端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL 負載，同樣地若將端口 1 的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。PORT3（～）：端口 3 也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL 負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下：：RXD, 串行通信輸入。 ：TXD ，串行通信輸出。 ：INT0，外部中斷 0 輸入。 ：INT1，外部中斷 1 輸入。：T0 ，計時計數(shù)器 0 輸入。：T1 ，計時計數(shù)器 1 輸入。：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 單片機最小系統(tǒng) 時鐘電路設計 AT89S51 的時鐘可由外部產(chǎn)生也可以由內(nèi)部產(chǎn)生。在這個設計中只是用了內(nèi)部產(chǎn)生，利用芯片的內(nèi)部震蕩電路，在 XTAL1（18 腳）、XTAL2（19 腳）的引腳上外接定時元件，內(nèi)部震蕩器便能產(chǎn)生自激震蕩，用示波器觀察 XTAL2輸出的正弦波。定時元件的諧振電路可采用石英和電容組成，它與單片機的接法如圖 所示。晶體可以在 之間選擇、電容可以在 20pF60pF 之間選擇。通常選擇 30Pf 左右，電容 CC7 的大小對振蕩頻率有微小的影響，可用于對頻率的微調(diào)。在設計印制板時，晶體和電容要盡可能的和單片機芯片靠近，減少寄生電容，以保證振蕩器的可靠工作，一般采用此片電容。圖 時鐘電路 復位電路單片機上電后，在其 RESET（9 腳）出現(xiàn) 24 個振蕩周期以上的高電平后，單片機內(nèi)部復位，為了確保單片機能正常復位，必須在其 RESET（9 腳）上出現(xiàn)的高電平保持 2μs 以上。復位電路如圖 所示。圖 復位電路系統(tǒng)中的復位電路是由 RC 電路組成，外加一個手動的復位按鈕。在觸動按鈕或者剛上電后 C5 兩端的電壓為 0，此時 RST 為高電平，而其高電平保持時間是由 R 和 C 的實踐常數(shù)決定，由公式（31）可知，C 充電的時間常數(shù) τ 等于 ，遠大于 RST 高電平的時間保持 2μs 以上，也能確保單片機的正常復位。 τ＝R*C （31） 溫度檢測電路設計及溫度傳感器選擇 DS18B20 簡介Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”借口的溫度傳感器。一線總線獨特而卻十分經(jīng)濟使用的特點，使廣大用戶可以輕松的組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入了一個全新的概念。DS18B20 可以設定程序 912 位的分辨率，精度為 攝氏度。分辨率的設定，以及用戶設定的溫度報警存儲在 EEPROM 中，即使掉電后也能保存。 (A)DS18B20 特性：。需一個端口引腳進行通訊。－55～＋125℃，以 ℃遞增。 8 位數(shù)字量讀出。 200ms（典型值）。，標志超過程序限定溫度的器件。、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng) (B)ROM 操作品令 ：總線主機檢測到 DSl820 的存在，便可以發(fā)出 ROM 操作命令之一，這些命令如 指令 代碼 ROM(讀 ROM) [33H] ROM(匹配 ROM) [55H] ROM(跳過 ROM) [CCH] ROM(搜索 ROM) [F0H] search(告警搜索) [ECH] (C)存儲器操作命令 指令 代碼 Scratchpad(寫暫存存儲器) [4EH] Scratchpad(讀暫存存儲器) [BEH] Scratchpad(復制暫存存儲器 ) [48H] Temperature(溫度變換 ) [44H] EPROM(重新調(diào)出 ) [B8H] Power supply(讀電源) [B4H] (D)DS18B20 管腳功能表，如表 所示表 DS18B20 管腳功能表 溫度采集電路溫度采集電路，只有一個 DS18B20 溫度傳感器，他與單片機的接口比較簡單，如圖 所示。只要將 5V 的供電給傳感器，并把它的單總線接到單片機的P 口就可以了。引腳序號 引 腳 名 稱 功 能1 GND 接地2 DQ 數(shù)據(jù)輸入/輸出腳3 VDD 接 5V 電源 圖 溫度采集電路 溫度控制電路設計本系統(tǒng)采用繼電器控制對燃燒器的工作方式進行控制，從而鍋爐控制溫度。當 P 口輸出電平為高電平時，經(jīng)反向驅(qū)動器 7406 變?yōu)殡娖?，這時二極管發(fā)光，接著光敏三極管導通，進而是 Q3 導通，因而繼電器的線圈通電，使鍋爐燃燒器接通。本部分單片機接口和部分電路如圖 所示。1. 當 輸出電平為高電平時，燃燒器通電，對鍋爐加熱，進行加熱處理。2. 當 輸出電平為低電平時，燃燒器斷電，對鍋爐加熱，不進行加熱處理。 水位控制電路 正常加溫的工作情況下，要同時對鍋爐液位進行檢測，當鍋爐的測量水位滿足條件時，開始工作。本系統(tǒng)的設計，利用普通水能導電的性質(zhì)，采用不銹鋼管作為檢測水位的器件，放在鍋爐上、下限的金屬棒是否在導電來半段鍋爐的水位是不是在上、下限的范圍之間。單片機通過水位變化的采集信號，發(fā)出指令對水泵進行控制，控制鍋爐內(nèi)水位符合預先設定的條件。如圖 水位檢測電路所示，金屬棒 1 位于水位上限的位置；金屬棒 2 位于水位下限的位置；金屬棒 3 位于水位一下比較遠一點的位置。其中金屬棒 1和 2 用限流電阻分別與單片機相連，金屬棒 3 接+5V 電源、單片機對單片機端口 和 的電平情況進行不斷的檢測。 1. 當 =高電平、=高電平時，即實際檢測的水位在水位上限以上的位置時，系統(tǒng)發(fā)出警報命令，并停止工作。 2. 當 =高電平、=低電平時，即實際檢測的水位在水位上限和水位下限之間的位置時，單片機不進行處理，并保持給水泵的狀態(tài)不變。 3. 當 =低電平、 =低電平時，即實際檢測的水位在水位下限一下的位置時，系統(tǒng)控制給水泵工作，鍋爐開始加水，并報警。當鍋爐檢測水位在水位下限值時，單片機 口輸出高電平，繼電器進行接通，此時給水泵通電，并開始工作給鍋爐加水。 顯示電路設計圖 為 LCD1602 引腳分配圖，其引腳說明見表 。LCD1602 是具有 4/8 位并口可選接口方式的液晶顯示模塊。他能同時顯示兩行字符，每行有 16 個字符，字符以 5*7 的點陣形式顯示。其字符中總共有160 中字符。入選的指令有 11 條；清屏、返回、移位、功能設置、顯示開關(guān)設置、輸入方式設置、CGRAM 地址設置、讀忙信號及地址高數(shù)器、DDRAM 地址設置、寫數(shù)據(jù)、讀數(shù)據(jù)等。內(nèi)部有 80 字節(jié)的 RAM，8 位數(shù)據(jù)接口，另外三根控制總線作用于完成對寫數(shù)據(jù)、讀數(shù)據(jù)、指令時序控制。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案和|LED 點陣液晶顯示的模塊進行相比較，無論是顯示程序或者是硬件電路結(jié)構(gòu)都要簡潔的多。 圖 LCD1602 引腳分配圖（1） LCD1602 引腳說明表 LCD1602 引腳說明管腳號 符號 功能1 VCC 電源地（GND）2 VDD 電源電壓（+5V）3 VL 寄存器選擇輸入端，輸入 MPU 選擇模塊內(nèi)部寄存器類型信號；RS=0，當 MPU 進行寫模塊操作，指向指令寄存器；當 MPU 進行模塊操作，指向地址計數(shù)器；RS=1，無論 MPU 讀操作還是寫操作，均指向數(shù)據(jù)寄存器4 RS 讀寫控制輸入端，輸入 MPU 選擇讀/寫模塊操作信號；R/W=0 讀操作；R/W=1 寫操作讀寫控制輸入端，輸入 MPU 選擇讀/寫模塊操作信號；5 67R/WEDBOR/W=0 讀操作；R/W=1 寫操作讀操作時，高電平有效；寫操作時，下降沿有效數(shù)據(jù)輸入/輸入口，MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB3 8 DB1 數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB39 DB2 數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4 位 3 表 32 LCD1602 引腳說明續(xù)表方式通訊時，不使用 DBO~DB10 DB3 數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB311 DB4 數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB312 DB5 數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB313 DB6 數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB315 DB7 數(shù)據(jù)輸入/輸出口，MPU 與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道4 位方式通訊時，不使用 DBO~DB3 16 BL+ BL背光正端+5V背光的負端 0V（2） LCD1602 結(jié)構(gòu)模塊圖。如圖 所示是 LCD1602 結(jié)構(gòu)塊圖，指明了LCD1602 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模塊。圖 LCD1602 結(jié)構(gòu)塊圖( 3 )本系統(tǒng)采用 LCD1602 作為顯示模塊，它和單片機接口比較方便，其只要功能是顯示水位的上、下限值、當前水位、預先設定的溫度警報值、當前采集的溫度值。其中顯示 LCD 液晶顯示芯片的工作用 VDD 接 5V 電源來完成，為了調(diào)節(jié) LCD 液晶顯示芯片字符的亮度我們用 VL 串接值 歐姆，當阻值越大時，LCD 的液晶顯示就會越模糊。而滑動變阻器則能更好的調(diào)節(jié) LCD 液晶字符的顯示亮度，合適于鍋爐的水位和水溫的觀察效果。用 BL+接 5V 電源則是為了調(diào)節(jié)顯示 LCD 液晶顯示芯片的背光亮度。LCD 液晶顯示電路如圖 所示。 圖 LCD 液晶顯示電路 報警電路設計本系統(tǒng)主要采用蜂鳴器進行報警，用兩個 LED 燈（紅燈和綠燈）表示工作狀態(tài)。紅燈亮、綠燈滅則表示報警；紅燈滅、綠燈亮則表示系統(tǒng)正常工作。該部分電路與單片機的接口如圖 所示 圖 報警電路該電路由限流電阻 R兩個二極管、三極管 Q1 和蜂鳴器組成。但是這個電路和一般的放大電路有所不同，該電路三極管并不是工作在放大狀態(tài)，而是在飽和狀態(tài)、截止狀態(tài)。飽和電壓為 UCES=0. 3V，此時蜂鳴器處于鳴叫狀態(tài)；當基極為高電平時，晶體管截止，也就是相當于開路，輸出為高電平，蜂鳴器處于停止鳴叫狀態(tài)。 穩(wěn)壓電源電路設計78 系列的三端穩(wěn)壓器是最常見的集成穩(wěn)壓器之一。其具有過熱、過流、調(diào)整管安全工作區(qū)的保護功能。性能好，可靠性高。而且該器件只有三個引腳，所以使用方便，簡單，價格低廉，應用廣泛。穩(wěn)壓電路如圖 所示。從 J1 輸入 9V~12V 的直流電，打上開關(guān)，經(jīng)過CC2 的濾波后，加到 7805 穩(wěn)壓塊的輸入端，然后再從其輸出端輸出穩(wěn)定的+5V 電壓。此外，電源指示電路由電阻 R2 和發(fā)光二極管 D4 組成，具有上電指示作用。圖 穩(wěn)壓電源電路 按鍵電路的設計為符合實際需求，該系統(tǒng)在進入之前需要對溫度報警值進行設置。該系統(tǒng)有三個按鍵，分別為 KKK3。如圖 所示。（1）K1 設置為鍋爐溫度報警值的溫度值增加按鍵。每按鍵（ K1）一次，溫度報警值顯示比上一次顯示的值增加一度。（2）K2 設置為鍋爐溫度報警值的溫度值減少按鍵。，沒按鍵（ K2）一次，溫度報警值顯示比上一次顯示的值減少一度。（3）K3 溫度報警值為確定值。圖 按鍵電路的設計4 系統(tǒng)軟件設計本章講述的是系統(tǒng)的軟件方面的設計，其中包括鍋爐溫度控制的單片機程序設計、構(gòu)成系統(tǒng)的各部分子程序的設計。在單片機項目開發(fā)中，最后進行的軟件編寫與調(diào)試，程序編寫是整個設計中最復雜的環(huán)節(jié)，單片機的程序設計可采用 C 語言與匯編語言。匯編語言為機器語言結(jié)構(gòu)簡單明了，而且采用模塊化編程方便移植與修改，與 c 語言相比更適合初學者學習與編寫，本設計將采用匯編語言來進行軟件的編寫。 本設計單片機的開發(fā)軟件是使用的 Keil μVision4 進行軟件編寫修整與寫入單片機進行調(diào)試，keil 軟件是 51 單片機系列的軟件開發(fā)系統(tǒng)，可以同時進行C 與匯編語言的單片機程序開發(fā)。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)