【文章內(nèi)容簡介】 C89C52 的主要功能如表 21 所示、圖 22為 STC89C52 的引腳圖。 重慶航天職業(yè) 技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)論文 ６ 圖 22 單片機(jī)引腳分布圖 表 21 STC89C52 主要功能 管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器 ，它可以被定主要功能特性 兼容 MCS51 指令 系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6 個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 重慶航天職業(yè) 技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)論文 ７ 義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1 口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2口： P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè)TTL 門電流，當(dāng) P2口被 寫 “1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P3口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為 高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 8051 的一些特殊功能口，如下所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正重慶航天職業(yè) 技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)論文 ８ 脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在 此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 穩(wěn)壓芯片簡介 本系統(tǒng)中以 +5電壓供電為主，系統(tǒng)所需的 +5V 電壓是由 LM2940 提供的。 LM2940 是輸出電壓固定的低壓差三端穩(wěn)壓器，外圍電路簡單，只需要外加兩個(gè)濾 波電容就行，便可達(dá)到穩(wěn)定的 +5V 電壓輸出，其典型電路如圖 23所示， LM2940 引腳分布圖如圖 24所示。 LM2940 的主要性能有以下幾點(diǎn)： （ 1）輸出電壓 5V； （ 2）輸出電流 1A； （ 3）輸出電流 1A 時(shí)，最小輸入輸出電壓小于 ； （ 4）最大輸入電壓 26V； （ 5）工作溫度 40~+125℃； （ 6）內(nèi)含靜態(tài)電流降低電路、電流限制、過熱保護(hù)、電池反接和反插入保護(hù)電路； 重慶航天職業(yè) 技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)論文 ９ 圖 23 LM2940 的典型穩(wěn)壓電路 圖 24 LM2940 引腳分布圖 DS18B20 簡介 溫度傳感器是本系統(tǒng)不可或缺的元件，其性能的好壞直接影響系統(tǒng)的性能，因此溫度傳感器采用 DALLAS 公司生產(chǎn)的高性能數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO－ 92 小體積封裝形式；溫度測量范圍為－ 55℃～＋ 125℃，可編程為 9位～ 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá) ℃，被測溫度用符號擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生 。多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上 ,CPU只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信 ,占用微處理器的端口較少 ,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 33 所示，主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 如圖 25 所示。 圖 25 DS18B20 的外部封裝圖 DQ： 為數(shù)字信號輸入／輸出端 。 GND：為電源地 。 VDD：為外接供電電源輸入端 重慶航天職業(yè) 技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)論文 １０ ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼，每個(gè) DS18B20 的 64 位序列號均不相同。 64 位 ROM 的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8＋ X5＋ X4＋ 1）。 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同 ,這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20 的目的。 6 4 位R O M 和單 線 接 口存 儲 器 和 控 制 器高 速 緩 沖 存 儲器8 位 C R C 生 成 器溫 度 敏 感 元 件低 溫 觸 發(fā) 器 T L高 溫 觸 發(fā) 器 T H配 置 寄 存 器 圖 2 6 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 用 12 位存貯溫度值，最高位為符號位。以下圖表為 DS18B20 的溫度存儲方式，負(fù)溫度 S = 1，正溫度 S = 0，如 :0550H 為 + 85℃， 0191H 為 ℃， FC90H 為 55℃。 23 22 21 20 21 22 23 24 溫度值低字節(jié) LSB S S S S S 26 25 24 溫度值高字節(jié) MSB 高低溫報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器均由一個(gè)字節(jié)的 EEPROM 組成，使用一個(gè)存儲器功能命令可對 TH、 TL或配置寄存器寫入。其中配置寄存器的格式如下： 0 R1 R0 1 1 1 1 1 R R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)： R1R0=00， 9 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 ，R1R0=01， 10 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 ， R1R0=10， 11 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 375ms，R1R0=11， 12 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 750ms；未編程時(shí)默認(rèn) 為 12 位精度。 高速暫存器是一個(gè) 9字節(jié)的存儲器。開始兩個(gè)字節(jié)包含被測溫度的數(shù)字量信息；第 5 字節(jié)分別是 TH、 TL、配置寄存器的臨時(shí)拷貝，每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新；第 8重慶航天職業(yè) 技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)論文 １１ 字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9字節(jié)讀出的是前面所有 8個(gè)字節(jié)的 CRC 碼，可用來保證通信正確。 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ ROM 操作指令→存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。 LCD1602 簡介 LCD12864 是一款特別經(jīng)典的點(diǎn)陣式 LCD，由于其強(qiáng)大的功能以及高性價(jià)比因而被廣泛運(yùn)用于日常生活中各種各樣的人機(jī)交互 場合， LCD12864 的實(shí)物圖見圖 39 所示。 LCD12864是帶中文字庫的液晶顯示器，滿屏?xí)r可以顯示 4行 8列共 32個(gè)漢字，也能顯示英文字母的大小寫、專用的符號，多樣的圖案和曲線等，而且每個(gè)字符都對應(yīng)相應(yīng)的 ASCII 碼。如果我們想顯示中文字符，只需要設(shè)定顯示字符位置，即設(shè)定顯示地址，再寫入中文字符編碼即可。顯示 ASCII 字符過程與顯示中文字符過程相同。不過在顯示連續(xù)字符時(shí)，只需設(shè)定一次顯示地址，由模塊自動對地址加 1指向下一個(gè)字符位置，否則，顯示的字符中將會有一個(gè)空的 ASCII 字符位置。 圖 27 LCD12864 實(shí)物圖１２ 3． 硬件電路詳細(xì)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是關(guān)于 電子溫控方式的電冰箱控制 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，硬件電路主要包括：單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、整流電路設(shè)計(jì)、穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)、測溫電路、過欠電壓檢測電路等，以下則是硬件電路的詳細(xì)介紹。 顯示電路設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中采用 LCD12864 作為人機(jī)交互界面 [2]，用來顯示設(shè)定轉(zhuǎn)速值以及實(shí)際轉(zhuǎn)速值，以下是對該顯示電路的簡單介紹。 在原理圖設(shè)計(jì)時(shí)將 LCD12864 的 A0A7 接到單片機(jī)的 P0 口，因?yàn)?P0口內(nèi)部并沒有自帶的上拉電阻，因此需要外加 1KΩ的排阻， LCD12864 的第三管腳是液晶顯示器清晰度的調(diào)整端，接正電源時(shí)清晰度最低，接地時(shí)清晰度最高。清晰度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”，這里通過一個(gè) 10KΩ的電位器來調(diào)整液晶顯示器的清晰度，因?yàn)椴还苁墙拥剡€是接電源都會使得 LCD12864 的清晰度比較方便系統(tǒng)的調(diào)試，電路圖如圖 43 所示。 LCD12864 的 EN、 RW、RS、 RET、 PSB 管腳分別連接到 單片機(jī)的 ，通過對 管腳的操作就能對LCD12864 進(jìn)行顯示控制。 圖 31 LCD12864 顯示電路圖 重慶航天職業(yè) 技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)論文 １３ 矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì) 矩陣鍵盤的電路圖如圖 32 所示，采用的是 4*4 的非編碼鍵盤。圖中列線通過串接上拉電阻接入單片機(jī)的高四位 I/O 口 [3]作為輸入端，而行線接單片機(jī)第四位 I/O 口作為輸出端。那么，如果按鍵沒有被按下的話，行線跟列線之間是不會倒通的。如果第 N 行第 M列的按鍵被按下的話，那么第 N 行與第 M列之間就會導(dǎo)通。通常我們都是在行線上逐行追加一個(gè)掃描信號（一般選用低電平）用來判斷按鍵的具體位置。 圖 32 矩陣鍵盤電路圖 整流電路設(shè)計(jì) 把交流電變成直流電的過程，稱為整流。通常的整流電路有單相全波整流、單相半波整流、單相橋式整流、倍壓整流及多相整流等幾種 [4]。雖然單相橋式整流電路所需的二極管個(gè)數(shù)是全波整流電路的雙倍，但是由于電路中兩只二極管一起分擔(dān)反向電壓，所以每只二極管只需承受一半的電壓，而且其流過的電流也比較小，因此在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中被廣泛使用。 本系統(tǒng)采用的是單相橋式整流電路，如圖 33 所示。變壓器將 220V 的交流電降壓成12V 的交流電，再通過單相橋式整流電路，整成直流電。 重慶航天職業(yè) 技術(shù) 學(xué)院畢業(yè)論文 １４ 圖 33整流電路 由于圖中變壓器的額定功率是 5W，工作頻率是 50HZ，且次級電壓為 +12V，因此整流二極管只需要用普通的二極管就行。這里使用的是 IN4007，整流出來的直流電壓是 +16V，濾波電路用一個(gè) 2200uF 的電解電容和一個(gè)瓷片 104 電容。 基本穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì) 基本穩(wěn)壓電路如圖 34 所示，由于電路對電壓的穩(wěn)定性要求較高，所以穩(wěn)壓電路中使用的是 LM2940 系列的穩(wěn)壓芯片 ，其 內(nèi)含靜態(tài)電流降低電路、電流限制、過熱保護(hù)、電池反接和反插入保護(hù)電路 。 LM2940 的 1腳為輸入端， 2腳接地， 3腳為輸出端。