【文章內容簡介】 數(shù)據(jù)輸入 36 數(shù)據(jù)通信 37 最小系統(tǒng)實物圖 37 整體實物圖 37 部分電路圖 38總結 39參考文獻 40附錄 41本科生課程設計成績評定表 53摘 要 單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng).單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、電流、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。 本文主要是在單片機最小系統(tǒng)的基礎上設計一個矩陣按鍵，一個數(shù)字溫度計和一個數(shù)據(jù)通信設計，并能用按鍵進行功能切換顯示。關鍵詞：單片機、最小系統(tǒng)、數(shù)字溫度計、雙機通信、矩陣鍵盤Abstract SCM is A kind of integrated circuit chips, is to use very large scale integrated circuit technology has the ability to handle data CPU, RAM and ROM, RAM read only memory of I/O mouth and interrupt system, timer/timer function (may include display driver circuit, pulse width modulation circuit, simulation way more converter, A/D converter circuits, etc) integrated into one of these forms of A small and perfect miniature puter system Single chip microputer with small size, low power consumption, control function is strong, flexible, miniaturization and expand convenient use and so on, widely used in instrumentation, bined with different kinds of sensors, which can realize such as voltage, current, power, frequency, humidity, temperature and flow rate, speed, thickness, Angle, length, hardness, elements, such as the physical pressure measurement. By single chip microputer control makes instruments digital, intelligent, miniaturization, and function by electronic or than digital circuit more powerful. Of this paper is to design a digital clock on the basis of the smallest singlechip system, a digital thermometer , and use the button to switch the display.Keywords：SCM 、digital clock、digital thermometer 、data munication 基本原理 單片機引腳介紹89C52單片機是一種高性能、低功效的采用CMOS工藝制造的8位微控制器。它提供以下標準特征：4K字節(jié)的程序存儲器、128字節(jié)的RAM、32條I/O線、2個16位定時/計數(shù)器、一個5中斷源兩級中斷優(yōu)先級、一個雙工的串行口、片上振蕩器和時鐘電路。AT89C52引腳圖如圖1所示：圖1各引腳功能分別為：VCC：供電電壓；GND：接地P0—P3：為輸入/輸出口線；RST：復位輸入，當振蕩器復位器件時，保持RST腳兩個機器周期的高電平時間ALE/PROG: 地址鎖存允許/片內EPROM編程脈沖/PSEN：外部程序存儲器的選通信號；/EA/VPP：外部訪問允許，為了使單片機能夠有效的傳送外部數(shù)據(jù)存儲器從0000H到0FFFH單元的指令。/EA必須接地；當執(zhí)行內部指令時，應接VCC端。XTAL1：振蕩器反相放大器以及內部時鐘電路的輸入端XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端 單片機時鐘電路 89C52時鐘有兩種方式產(chǎn)生，即內部方式和外部方式。89C52內部有一個構成內部振蕩器的高增益的放大器，引腳XTAL1，XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器，就構成了內部振蕩方式。由于單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。內部振蕩方式的外部電路如圖2所示。 圖中，電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在530pF。晶振頻率的典型值為12MHz，采用6MHz的情況也比較多。內部振蕩方式所得的時鐘情號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多。圖2 復位電路單片機系統(tǒng)的復位電路采用的是上電+(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。 根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。上電或開關復位要求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。常用的上電或開關復位電路如圖3所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。圖3 數(shù)字溫度計的設計基于AT89C52單片機和DS18B20的數(shù)字溫度計。采用數(shù)字溫度芯片DS18B20 測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計DS18B20和AT89C52單片機構成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號,也可直接與計算機連接。 測溫范圍 －55℃～＋125℃，℃。DS18B20 實物圖如圖4所示。圖4方案設計 顯示電路設計方案數(shù)碼管有共陰、共陽兩種方案一：選用共陽數(shù)碼管，51單片機I/O口不需要提供電流，只需一片74LS04/74HC04反相器就可以驅動六個數(shù)碼管顯示。方案二：數(shù)碼管有共陰、共陽數(shù)碼管兩種；若選用共陰數(shù)碼管，51單片機I/O不能直接驅動數(shù)碼管顯示，因為電流太小，需要加74LS04/74HC04反相器，提供驅動電流，需要2片芯片控制6個數(shù)碼管。原則上應選擇方案一，但市場上購買時，只買到了共陰數(shù)碼管，所以最終選擇方案二。 溫度測量模塊方案方案一：利用DS18B20可編程1Wire數(shù)字溫度傳感器芯片，集成度高，單總線模式與其他相比系統(tǒng)電路相對簡單。內含寄生電源。數(shù)字溫度傳感器DS18B20的數(shù)字溫度計提供9至12位的攝氏溫度測量，測溫范圍為55℃+125℃，℃，DS18B20可以從數(shù)據(jù)線直接供電（“寄生電源”），從而消除了供應需要一個外部電源。方案二：利用AD590溫度傳感器芯片和A/D轉換器芯片采集溫度溫度信號，可以滿足設計要求。其中AD590是美國ANALOG DEVICES公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對溫度成比例。在4 V至30 V電源電壓范圍內，該器件可充當一個高阻抗、恒流調節(jié)器，調節(jié)系數(shù)為1181。A/K。但相較于方案一，系統(tǒng)電路更加復雜。綜上所述，選擇方案一。 實際設計中的改進方案 數(shù)碼管的設計方案在數(shù)碼管的擺放問題上，由于在電子市場上沒有所需的6位一體的數(shù)碼管，所以采取4位加2位并列擺放實現(xiàn)6位并列顯示。經(jīng)過實際測試，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管引腳分布復雜，最終選擇排針引出，由杜邦線進行錯位連接，而不是直接進行錯綜復雜的走線。實際效果如圖5所示。圖5 最小系統(tǒng)的設計方案在最小系統(tǒng)的設計中，考慮到芯片放置在底座上，內部用足夠的空間放置一些類似電阻電容的小型元器件，而且芯片引腳包含VCC與GND，在實際PCB設計時，將整個晶振電路與復位電路的10K電阻和10uF電容放置在內部，節(jié)省了部分空間，同時也可以保護部分元器件。實際效果如圖6所示。圖6硬件電路設計 單片機最小系統(tǒng)設計單片機最小系統(tǒng)包含芯片，晶振電路，復位電路等，其中P0口需接10K上拉電阻接電源。電路如圖7所示，圖7 數(shù)碼管顯示部分設計數(shù)碼管顯示在理論上可以直接接在單片機的I/O口上，但是在實際應用中，數(shù)碼管內部存在電阻，驅動不了數(shù)碼管。所以在實際設計中采用74HC04非門驅動，由于在軟件設計部分采用動態(tài)顯示，所以不需要鎖存的功能，實際電路圖如圖8所示。圖8 鍵盤部分設計矩陣鍵盤采用4X4鍵盤設計，其中10個用于0~9的數(shù)字按鍵輸入，另外3個用于功能選擇按鍵，剩余3個按鍵缺省。矩陣按鍵需8個I/O口控制，設計時選用P2口控制。電路圖如圖9所示。圖9 溫度采集部分設計溫度采集部分采用DS18B20進行設計，元件引腳分布較為簡單，只需選用一個I/O口進行數(shù)據(jù)接收即可。電路圖如圖10