【文章內容簡介】 30 腳）；地址鎖存允許信號／編程脈沖輸入端 在系統(tǒng)擴展時， ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8 位地址送 入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。此外由于 ALE 是以 1/6 晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作為外邊時鐘或外部定時脈沖使用。 對片內帶有４ kbyteEPROM 的8751 編寫固化程序時， PROG 非作為編程脈沖輸入端。 3 PSEN 非（ 29 引腳）：外邊程序存儲器讀選通信號為低電平有效， 8051 在訪問片外程序存儲器時，此引腳端輸出負脈沖作為讀片外程序存儲器的選通信號，以實現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作。要檢查 8051 上電平后 CPU 能否正常到程序存儲器中讀取指令碼，可以用示波器觀察引腳 PSEN 非有 無脈沖輸出，若有說明正常。 4 EA 非／ Vpp（ 31 腳）：內部和外部程序存儲器選擇信號 當引腳接高電平時， CPU 只訪問片內 4kbyte 的 EPROM/ROM，執(zhí)行內部程序存儲器中的指令，但在程序計數(shù)器計數(shù)超過 OFFFH 時（即地址大于 4kbyte 時），將自動轉向執(zhí)行片外大于 4kbyte 程序存儲器內的程序。 若 EA 非引腳接低電平時， CPU 只訪問外部程序存儲器，而不管片內是否有程序存儲器。對于 8031 單片機（片內無 ROM）需外擴 EPROM，故必須將 EA 非引腳接地。 在對 EPROM 編寫固化程序時，需對此引腳施加 21V 的編程電壓。 c I/O（輸入 /輸出）接口引腳 1 并行 I/O 接口的特點 MCS51 有 4 個 8 位并行 I/O 接口 P0～ P3，他們都是雙向端口，可以進行輸入或者輸出操作，每個口都有口鎖存器和口驅動器兩部分組成。此外，它還有一個全雙工串行通信口。這 4 個端口為 MCS51 與外圍器件或外圍設備進行信息 數(shù)據(jù)、地址、控制信號 交換提供了多功能的輸入 /輸出通道，也為 MCS51 擴展外部功能、構成應用系統(tǒng)提供了必要的條件。它們的特點如下： a、 4 個并行 I/O 接口都是雙向的。 P0 口為漏極開路， P P P3 口均具有 內部上拉電阻，它們有時被稱為準雙向口。 b、 4 個并行口的 32 條 I/O 接口線都可以獨立地用于輸入或輸出操作。 c、當 4 個并行口的 I/O 接口線有作輸入操作時，必須對該口的鎖存器進行寫 1 操作，以保證從 I/O 接口線輸入數(shù)據(jù)的正確性，這也是 4 個并行接口有時被稱為“準”雙向的含義。 2 I/O 接口電路功能匯總 MCS51 單片機內部屬單總線結構，因此使系統(tǒng)在結構上增加了靈活性。通過總線，用戶可根據(jù)應用需要進行多功能的系統(tǒng)擴展，構成用戶的實際應用系統(tǒng)。 MCS51 系列中的 8031 單片機，因其內部在結構上無程序存儲器，所以它 的應用系統(tǒng)必定為一個擴展的系統(tǒng)。因此， MCS51 的 4 個并行 I/O 接口中的 P0、 P P P3 口基本上都具備有這兩項功能： a、 P0 口：P0 口是一個多功能口除可以作為通用的輸入 /輸出口外，還具備用于系統(tǒng)擴展的第二功能。在 MCS51 的進行系統(tǒng)擴展時，它作為地址 /數(shù)據(jù)總線口。通過外接地址鎖存器， MCS51 的內部單總線可從 P0 口被擴展成 8 位的數(shù)據(jù)總線和 16 位地址總線的低 8 位。在實際應用中， P0 口先送出外部存儲器 16 位地址中的低 8 位至地址鎖存器鎖存，然后再由 P0 口進行 8 位數(shù)據(jù)的輸入或輸出； b、 P1 口： P1口作為 通用 I/O 接口，它的每一位都可以別編程為通用 I/O 接口線； c、 P2 口：P2 口也是一個多功能口，與 P0 口相似，它除可被用作 I/O 接口外，在進行系統(tǒng)擴展時，還可以輸 16 位地址總線中的高 8 位，和 P0 口共同構成 16 位的地址總線。當然，在 P0 口和 P2 口用作地址 /數(shù)據(jù)總線時，它們都不能再作為通用 I/O接口； d、 P3 口： P3 口也是一個多功能口，除可以作為通用 I/O 接口外，還具有多種控制功能，為通用 I/O 接口時和 MCS51 其他具有控制功能的輸入 /輸出引線在一起，共同形成 MCS51 的控制總線。 P3 口在作為第二功能（控制功 能）使用時，它的每一位功能定義如表 所示。 表 P3 口各引腳定義 口線 第二功能 信號名稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部數(shù)據(jù) 0 申請 INT1 外部數(shù)據(jù) 1 申請 T0 定時器 /計數(shù)器 0 輸入 T1 定時器 /計數(shù)器 1 輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 一個信號引腳，既是第一功能又是第二功能，在使用時也不會引起混亂和造成錯誤，理由如下： a、對于各種型號的芯片，其 功能的第一功能信號是相同的，所不同的只在引腳的的第二功能信號上； b、對于 30 和 31 各個引腳，由于第一功能信號與第二功能信號是單片機在不同工作方式下的信號，因此不會發(fā)生使用上的矛盾； c、 P3 口線的情況卻有所不同，它的第二功能信號都是單片機的重要控制信號。因此在實際使用時，總是先按需要優(yōu)先選用它的二功能，剩下不用的才作為口線使用。 d MCS51 單片機的復位方式和復位電路 1 復位操作 :復位是單片機的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化為0000H，使單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的 正常初始化之外，當由于程序運行出錯或者操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵以重新啟動。 a、復位操作還對單片機的個別引腳信號有影響，例如把 ALE和 PSEN 非信號變?yōu)闊o效狀態(tài)，即 ALE 0， PSEN 1； b、復位信號及其產生 RST引腳是復位信號的輸入端，復位信號是高電平有效，其有效時間持續(xù) 24 個振蕩脈沖周期（即 2 個機器周期）以上，若使用頻率為 6MHz 的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過 4us 才能完成復位操作。整個復位電路包括芯片內外兩部分。外部電路產生的復位信號（ RST）送施密特觸發(fā)器，再由片內 復位電路在每個機器周期的 S5 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣。然后才得到內部復位操作所需要的信號。 顯示溫度值的 LED 顯示器接口簡介 LED 顯示器是單片機應用系統(tǒng)中常用的廉價輸出設備。它是由若干個發(fā)光二極管組成的，當發(fā)光二極管導通時，相應一個筆畫劃發(fā)光，控制某段發(fā)光二極管導通，就能顯示出某個數(shù)碼或字符。 在靜態(tài)顯示系統(tǒng)中，每位顯示器都應有各自的鎖存器、譯碼器（若采用軟件譯碼，譯碼器可省去）與驅動器，用以鎖存各自待顯示數(shù)字的 BCD 碼或字段碼。因此，靜態(tài)顯示系統(tǒng)在每一次顯示輸出后能 夠保持顯示不變，僅在待顯示數(shù)字需要改變時，才更新其數(shù)字顯示鎖存器中的內容。這種顯示占用 CPU 的時間少，顯示穩(wěn)定可靠。缺點是，當顯示的位數(shù)較多時，占用的 I/O 口較多。 在動態(tài)顯示的系統(tǒng)中， CPU 需定時地對每位 LED 顯示器進行掃描，每位 LED顯示器分時輪流工作，每次只能使一位 LED 顯示，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，仍感覺所有的 LED 顯示器都在同時顯示。這種顯示的優(yōu)點是使用硬件少，占用 I/O口少。缺點是占用 CPU 時間長，只要不執(zhí)行顯示程序，就立刻停止顯示。但隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前已有能自動對顯示器進行掃描 的專用顯示芯片，使電路既簡單又占用 CPU 時間。在我們所設計的溫度計中數(shù)碼管顯示就是利用的動態(tài)顯示。 4 智能溫度控制系統(tǒng)軟件設計 課題的程序用 Keil C51 語言編寫，由于使用了 C 語言，寄存器的分配、不同的存儲器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細節(jié)可由編譯器管理，尤其是數(shù)學運算不必人工干預，大大縮短了變成與調試的時間，提高了效率，降低了編成難度，使編程更加簡便。 系統(tǒng)的控制軟件可分為主程序， DS18B20 通信程序，按鍵程序等模塊。主程序可分為系統(tǒng)的初始化，自檢子程序，溫度顯示子程序三部分。溫度顯示子程序完成溫度采集，溫 度值的 BCD 轉換，調顯示子程序，超溫報警和控制。 DS18B20通信程序主要由 DS18B20 初始化程序， DS18B20 讀字節(jié)程序， DS18B20 寫字節(jié)程序組成。按鍵程序主要完成溫度上、下限的設置和顯示，在單片機控制下每 2小時發(fā)送 秒的啟動電機的正脈沖。本系統(tǒng)有五個按鍵，依次是：復位鍵、 K1鍵、 K2 鍵、 K3 鍵、 K4 鍵。按鍵程序主要包括 INT1 中斷子程序、定時器 T0 中斷子程序、 INT1 中斷子程序、定時器 T1 中斷子程序、定時器 T2 子程序。其中，復位鍵部分放入主程序中，作為主程序的一部分。 K4 鍵功能：每 2 小時發(fā)送 秒的啟動電機的正脈沖。下面是主程序和各個子程序的流程圖。 4． 1 主程序流程圖 系統(tǒng)完成的是對周圍溫度進行檢測，采用 DS18B20 傳感器。當溫度超過設定溫度范圍時，進行報警。引入單片機控制是實現(xiàn)系統(tǒng)智能化很重要的一個部分，采用單片機可以實現(xiàn)程序控制和監(jiān)視的功能。系統(tǒng)采用 89S52 和 DS18B20 的連接進行實時控制和數(shù)據(jù)處理。軟件編程負責設置溫度上、下限，然后讓系統(tǒng)根據(jù)設置的程序完成控制功能。主程序流程圖如圖 所示。 圖 主程序流程圖 DS18B20 初始化子程序流程圖 DS18B20 在初始化序列期間，總線控制器拉低總線并保持 480us 以發(fā)出（ TX）一個復位脈沖，然后釋放總線，進入接收狀態(tài)（ RX）。單總線由 5K 上拉電阻拉到高電平。當 DS18B20 探測到 I/O 引腳上的上升沿后，等待 15～ 60us,然后發(fā)出一個由 60～ 240us 低電平信號構成的存在脈沖。完成對 DS18B20 的初始化操作，在每次測溫前必須對其進行初始化，否則系統(tǒng)無法正常運行。所以這個步驟很重要。DS18B20 初始化子程序流程如圖 所示。 圖 DS18B20 初始化子程序流程圖 void RST18B20 void /*DS18B20 初始化子程序 */ DQ 0。 delay 15 。 DQ 1。 delay 2 。 do while DQ 1 。 do while DQ 0 。 DS18B20 寫字節(jié)子程序 DS18B20 寫字節(jié)由兩種寫時序組成：寫 1 時序和寫 0 時序?？偩€控制器通過寫 1 時序寫邏輯 1 到 DS18B20，寫 0 時序寫邏輯 0 到 DS18B20。所有寫時序必須最少持續(xù) 60us，包括兩個寫周期之間至少 1us 的恢復時間。當總線控制器把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉到低 電平的時候，寫時序開始總線控制器要生產一個寫時序，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平然后釋放，在寫時序開始后的 15us 釋放總線。當總線被釋放的時候， 5K 的上拉電阻將拉高總線?？偪刂破饕梢粋€寫 0 時序，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平并持續(xù)保持（至少 60us）?？偩€控制器初始化寫時序后，DS18B20 在一個 15us 到 60us 的時間內對 I/O 線采樣。如果線上是高電平，就是寫 1。如果線上是低電平，就是寫 0。 DS18B20 寫字節(jié)程序流程圖如圖 所示。 圖 DS18B20 寫字節(jié)流程圖 void write_zi uchar wr /*向 DS18B20 寫字節(jié)子程序 */ uchar i。 for i 0。i 8。i++ DQ 0。 _nop_ 。 DQ wramp。0x01。 delay 5 。 DQ 1。 wr 1。 DS18B20 讀字節(jié)子程序 總線控制器發(fā)起讀時序時， DS18B20 僅被用來傳輸數(shù)據(jù)給控制器。因此，總線控制器在發(fā)出讀暫存器指令 [BEh]或讀電源模式指令 [B4h]后必須立刻開始讀時序， DS18B20 可以提供請求信息。除此之外，總線控制器在發(fā)出發(fā)送溫度轉換指令 [44h]或召回 EEPROM 指令 [B8h]之后讀時序，所有讀時序必須最少 60us,包括兩個讀周期間至少 1us 的恢復時間。當總線控制器把數(shù)據(jù)線從高電平拉到低電平時，讀時序開始，數(shù)據(jù)線必須至少保持 1us,然后總線被釋放。在總線控制器發(fā)出讀時序后， DS18B20 通過拉高或拉低總線上來傳輸 1 或 0。當傳輸邏輯 0結束后，總線將被釋放，通過上拉電阻回到上升沿狀態(tài)。從 DS18B20 輸出的數(shù)據(jù)在讀時序的下降沿出現(xiàn)后 15us 內有效。因此，總線控制器在讀時序開始后必 須停止把 I/O 腳驅動為低電平 15us,以讀取 I/O 腳狀態(tài)。 圖 DS18B20 讀字節(jié)子程序 uchar read_zi void /*從 DS18B20 讀出字