【文章內(nèi)容簡介】 將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過對其進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。AT89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單﹑可靠。用AT89C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上晶振電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu)如圖33所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。時(shí)鐘電路復(fù)位電路AT89C51I/0口圖33 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖1. 時(shí)鐘電路在AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1(18)和XTAL2(19)引腳外接石英晶體(簡稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容選30pF，晶振頻率選擇12MHz。由石英晶體構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生的脈沖頻率很穩(wěn)定且速率很高，且電路簡單。單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖34所示圖34 AT89C51內(nèi)部時(shí)鐘電路2. 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)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。AT89C51芯片的第9腳RESET是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號時(shí)高電平有效，有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上，若使用頻率為12MHz的晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時(shí)間超過2181。s才能完成復(fù)位操作。圖35為上電自動(dòng)復(fù)位電路，只要VCC上升時(shí)間不超過1ms，通過在VCC和RESET引腳之間加一個(gè)10181。F的電容，上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路，RESET端為高電平，自動(dòng)復(fù)位；電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓時(shí)，電容充電電流為零，電容相當(dāng)于開路，RESET端為低電平，程序正常運(yùn)行。圖35 AT89C51復(fù)位電路DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體器件公司推出的單總線數(shù)字化智能集成溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源，因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單可靠性更高。他在測溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。 DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集現(xiàn)場溫度，經(jīng)過單片機(jī)處理后顯示當(dāng)前溫度值，并與設(shè)定溫度值的上下限值作比較，若高于設(shè)定上限值或低于設(shè)定下限值則控制風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整。圖36 DS18B20溫度采電路本電路的顯示驅(qū)動(dòng)模塊是由74HC573芯片來完成的，74HC573包含八路D 型透明鎖存器，每個(gè)鎖存器具有獨(dú)立的D 型輸入，以及適用于面向總線的應(yīng)用的三態(tài)輸出。所有鎖存器共用一個(gè)鎖存使能（LE）端和一個(gè)輸出使能（OE）端。本電路的顯示模塊主要由一個(gè)4位一體的7段LED數(shù)碼管構(gòu)成，用于顯示測量到的溫度及當(dāng)前的檔位。每一位數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g和dp端都各自連接在一起，用于接收單片機(jī)的P0口產(chǎn)生的顯示段碼。S1，S2，S3，S4引腳端為其位選端，用于接收單片機(jī)的P2口產(chǎn)生的位選碼。本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)掃描方式。掃描方式是把所有數(shù)碼管的8個(gè)比劃段a~g和dp同名端連在一起，而每一個(gè)數(shù)碼管的公共極COM各自獨(dú)立地受I/O線控制。CPU從字段輸出口送出字型碼時(shí)，所有數(shù)碼管接收到相同的字型碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管亮，則取決于COM端。COM端與單片機(jī)的I/O接口相連接，由單片機(jī)輸出位位選碼到I/O接口，控制何時(shí)哪一位數(shù)碼管被點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮數(shù)碼管的位掃描過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫。但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，給人的印象就是一組穩(wěn)定顯示的數(shù)碼。動(dòng)態(tài)方式的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的，即耗電省，在動(dòng)態(tài)掃描過程中，任何時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管是處于工作狀態(tài)的。具體原理圖如圖41所示圖37 數(shù)碼管顯示電路風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)采用的是兩個(gè)三極管，三級管將信號放大，然后傳輸?shù)斤L(fēng)扇。下圖是該模塊電路：圖38 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)模塊本設(shè)計(jì)選用獨(dú)立式鍵盤接法，實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī)I/O口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個(gè)I/O 口，程序開始時(shí)將此I/O口置于高電平，平時(shí)無鍵按下時(shí)I/O口保持高電平。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此I/O 口與地短路迫使I/O 口為低電平。按鍵釋放后，單片機(jī)內(nèi)部的上拉電阻使I/O口仍然保持高電平。在軟件中通過軟件延時(shí)來消除按鍵的機(jī)械抖動(dòng)。圖39 按鍵模塊電路圖第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)根據(jù)當(dāng)前溫度實(shí)時(shí)的控制風(fēng)扇的狀態(tài)，需要在程序中不時(shí)的判斷當(dāng)前溫度值是否超過設(shè)定的動(dòng)作溫度值范圍。由于單片機(jī)的工作頻率高達(dá)12MHz，在執(zhí)行程序時(shí)不斷將當(dāng)前溫度和設(shè)定動(dòng)作溫度進(jìn)行比較判斷，當(dāng)超過設(shè)定溫度值范圍時(shí)及時(shí)的轉(zhuǎn)去執(zhí)行超溫處理和欠溫處理子程序，控制風(fēng)扇實(shí)時(shí)的切換到關(guān)閉、弱風(fēng)、大風(fēng)三個(gè)狀態(tài)。顯示驅(qū)動(dòng)程序以查七段碼取得各數(shù)碼管應(yīng)顯數(shù)字，逐位掃描顯示。主程序流程圖如圖41所示。開始程序初始化調(diào)用DS18B20初始化函數(shù)調(diào)用DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)調(diào)用溫度讀取函數(shù)調(diào)用按鍵掃描函數(shù)調(diào)用數(shù)碼管顯示函數(shù)調(diào)用溫度處理函數(shù)調(diào)用風(fēng)扇控制函數(shù)結(jié)束圖41 主程序流程圖先對DS18B20初始化，再進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。圖42 DS18B20程序流程圖程序?qū)崿F(xiàn)的功能是將從DS18B20讀取的二進(jìn)制溫度值轉(zhuǎn)換為七段碼在LED上顯示出來。顯示方式采用的是動(dòng)態(tài)掃描的方式，先給位選信號，再給段選信號，然后延時(shí)一下。具體流程圖如圖43第一位送位選給低第一位送形延時(shí)10ms顯示第二位送位選給低第三位送位選給低第四位送位選給低第二位送形第三位送形第四位送形延時(shí)10ms顯示延時(shí)10ms顯示延時(shí)10ms顯示結(jié)束圖43 數(shù)碼管顯示電路流程圖硬件設(shè)計(jì)上為通過3個(gè)按鍵，由按鍵掃描子程序KEYSCAN子程序提供軟件支持。按下一次設(shè)置鍵K1，進(jìn)入溫度上限設(shè)置，此時(shí)按下“加”鍵K2，加一，按下“減”鍵K3，減1。再按一次設(shè)置鍵K2，進(jìn)入溫度下限設(shè)置狀態(tài)，此