【文章內(nèi)容簡介】 ? 程序存儲器具有三級加密保護(hù)。 ? 256 字節(jié)的內(nèi)部 RAM。 ? 32 條可編程 I/O 口線。 ? 三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 ? 中斷結(jié)構(gòu)具有 5 級（ 6 級）中斷源和兩個(gè)優(yōu)下級。 ? 可編程全雙工串行通訊。 ? 空閑維持低功耗和掉電狀態(tài)保護(hù)存儲數(shù)據(jù)。 并且 89C52 單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 靠性高、靈活性好 ,故本系統(tǒng)選擇采用 89C52單片機(jī)。 圖 1 AT89C52 引腳圖 VCC: +5V 電源輸入 GND：接地 P0 口是一個(gè)雙向 8 位三態(tài) I/O 口，每個(gè)口可獨(dú)立控制。使用時(shí)需外接上拉電阻。 P1 口是一個(gè)準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口，它的功能是單一的，只能用作數(shù)據(jù)的輸入或者輸出。 P2 口是一個(gè)準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口，輸出時(shí)，從 端口可輸出 CPU 寫到鎖存器上的信號。當(dāng)該接口用做數(shù)據(jù)輸入接口是，應(yīng)先向該位寫 1，然后，讀該位即可讀入輸入數(shù)據(jù)。 P3 口是具有第二功能的準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。 ALE/PROG：地址所存 /編程信號線。當(dāng) P0 口工作在第二功能時(shí)從該端口可復(fù)用工作，某時(shí)刻該端口可以送出地址信號 A0~A7，而另外的時(shí)刻該端口傳送的是數(shù)據(jù)信號 D0~D7。蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 利用 ALE 可以將地址信號 A0~A7鎖存到地址鎖存器。 EA /VPP：該控制信號線也具有雙重功能，是允許訪問片外 ROM/編程高電壓引線。 PSEN ：程序存儲器允許輸出控制端，常用作片外 ROM 的讀控制信號，低電平有效。 RESET：復(fù)位引腳，當(dāng)該端加上超過 24 個(gè)時(shí)鐘周期的高電平時(shí)，可是 8051 復(fù)位。 X X2：外接時(shí)鐘引腳。 X1 為片內(nèi)振蕩電路的輸入端， X2 為片內(nèi)振蕩電路的輸出端。 溫度傳感器的選擇 采用熱敏電阻式傳感器和 ADC0809 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 第四章 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件總體設(shè)計(jì)方案 (1)該制冷系統(tǒng)由 89C52單片機(jī)系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)。 (2)選用熱敏電阻式溫度傳感器和 ADC0809 轉(zhuǎn)換器。 (3)溫度設(shè)置信號由脈沖電路產(chǎn)生，為簡化系統(tǒng)，通過導(dǎo)線分別與單片機(jī) 、 引腳相連，以中斷方式工作。 (4)利用交流固態(tài)繼電器控制制冷壓縮機(jī)工作狀態(tài)。 (5)兩位顯示器溫度的共陽 LED 七段碼由 P0 口驅(qū)動(dòng)。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 2 系統(tǒng)總電路圖 溫度傳感器的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)溫度傳感器由：熱敏電阻式傳感器和 ADC0809 轉(zhuǎn)換器 （ 1）熱敏電阻式傳感器： 熱敏電阻 式傳感器 的阻值一般隨溫度升高而減小稱具有負(fù)的溫度系數(shù)。由于 導(dǎo)體和半導(dǎo)體的阻值隨溫度的變化而變化，因此電阻值就對應(yīng)于外界溫度。 圖 3 熱敏電阻式傳感器 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 （ 2） ADC0809 轉(zhuǎn)換器 : 圖 4ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ? IN0～ IN7—— 8 路模擬輸入，通過 3 根地址譯碼線 ADDA、 ADDB、 ADDC來選通一路。 ? D7～ D0—— A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端，為三態(tài)可控輸出，故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。 8 位排列順序是 D7為最高位， D0為最低位。 ? ADDA、 ADDB、 ADDC—— 模擬通道選擇地址信號， ADDA為低位， ADDC為高位。地址信號與選中通道對應(yīng)關(guān)系如表 1 所示。 地 址 選中通道 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 ADDC ADDB ADDA 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 表 1 地址信號與選中通道的關(guān)系 ? VR(+)、 VR()—— 正、負(fù)參考電壓輸入端，用于提供片內(nèi) DAC 電阻網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電壓。在單極性輸入時(shí)， VR(+)=5V， VR()=0V；雙極性輸入時(shí)， VR(+)、 VR()分別接正、負(fù)極性的參考電壓。 ? ALE—— 地址鎖存允許信號，高電平有效。當(dāng)此信號有效時(shí)， A、 B、 C 三位地址信號被鎖存，譯碼選通對應(yīng)模擬通道。在使用時(shí)，該信號常和 START 信號連在一起，以便同時(shí)鎖存通道地址和啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。 ? START—— A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號，正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開始 A/D 轉(zhuǎn)換。如正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)又接到新的啟動(dòng)脈沖，則原來的轉(zhuǎn)換進(jìn)程被中止，重新從頭開始轉(zhuǎn)換。 ? EOC—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，高電平有效。該信號在 A/D 轉(zhuǎn)換過程中為低電平，其余時(shí)間為高電平。該信號可作為被 CPU 查詢的狀態(tài)信號，也可作為對 CPU 的中斷請求信號。在需要對某個(gè)模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下， EOC 也可作為啟動(dòng)信號反饋接到 START端，但在剛加電時(shí)需由外電路第 一次啟動(dòng)。 ? OE—— 輸出允許信號，高電平有效。當(dāng)微處理器送出該信號時(shí)， ADC0808/0809 的輸出三態(tài)門被打開，使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線被讀走。在中斷工作方式下，該信號往往是 CPU 發(fā)出的中斷請求響應(yīng)信號。 工作時(shí)序與使用說明 : 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 ADC0809 的工作時(shí)序如圖 5 示。當(dāng)通道選擇地址有效時(shí)， ALE 信號一出現(xiàn)，地址便馬上被鎖存，這時(shí)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號緊隨 ALE 之后 (或與 ALE 同時(shí) )出現(xiàn)。 START 的上升沿將逐次逼近寄存器 SAR 復(fù)位，在該上升沿之后的 2μ s 加 8 個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi) (不定 )， EOC 信號將變低電平，以指示轉(zhuǎn)換操作正在進(jìn)行中，直到轉(zhuǎn)換完成后 EOC 再變高電平。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降?EOC 信號后，便立即送出 OE信號，打開三態(tài)門，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 圖 5 ADC0809 工作時(shí)序 模擬輸入通道的選擇可以相對于轉(zhuǎn)換開始操作獨(dú)立地進(jìn)行 (當(dāng)然，不能在轉(zhuǎn)換過程中進(jìn)行 )，然而通常是把通道選擇和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換結(jié)合起來完成 (因?yàn)?ADC0809 的時(shí)間特性允許這樣做 )。這樣可以用一條寫指令既選擇模擬通道又啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在與微機(jī)接口時(shí)，輸入通道的選擇可有兩種方法，一種是通過地址總線選擇，一種是通過數(shù)據(jù)總線選擇。 如用 EOC 信號去產(chǎn)生中斷請求，要特別注意 EOC 的變低相對于啟動(dòng)信號有 2μ s+8 個(gè)時(shí)鐘周期的延遲，要設(shè)法使它不致產(chǎn)生虛假的中斷請求。為此，最好利用 EOC 上升沿產(chǎn)生中斷請求，而不是靠高電平產(chǎn)生中斷請求。 （ 3）溫度傳感器如圖 6 所示 : 溫度傳感器大致工作原理 :熱敏電阻 式傳感器 的阻值一般隨溫度變化而產(chǎn)生變化 ,通過IN0 將模擬信號輸入，通過 ADC0809 轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成 8 位二進(jìn)制數(shù)字信號輸出。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 6 溫度傳感器 單片機(jī)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) AT89C52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的高增益反相放大器 , 振蕩器產(chǎn)生的信號送到 CPU, 作為 CPU 的時(shí)鐘信號 ,驅(qū)動(dòng) CPU 產(chǎn)生執(zhí)行指令功能的機(jī)器周期。引腳 XTAL1和 XTAL2 是此放大器的輸人端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器 , 振蕩電路的連接如圖所示圖 8 所示，外接石英晶體或陶瓷諧振器以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路 , 接在放大器的反饋回路中。對外接電容 C1 和 C2 的值雖然沒有嚴(yán)格的要求 , 但電容的大小多少會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振圈內(nèi)部振蕩的接法的快速性和溫度穩(wěn)定性。外接石英晶體時(shí) , C1 和 C2一般?。?40pF10pF），外接的是石英晶體 , 所以， C C2 選擇標(biāo)稱值 30pF。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 系統(tǒng)振蕩電路如圖 7 示： 圖 7 蕩電路 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)復(fù)位是使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài) , 并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。 其主要功能是： ? 把程序計(jì)數(shù)器 PC 值初始化，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。 ? 當(dāng)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)，也需要復(fù)位來重新啟動(dòng)單片機(jī)。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從 RST引腳輸人到芯片的施密特觸發(fā)器中的 若 RST 高電平有效且有效地時(shí)間為 24個(gè)振蕩周期即兩個(gè)機(jī)器周期則 CPU 響 并且復(fù)位。 復(fù)位又分為：上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位 a)上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路電容充電實(shí)現(xiàn)的。只要電源的上電時(shí)間不超過1ms，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，所以接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 b)按鍵手動(dòng)復(fù)位分為電平方式和脈沖方式。 復(fù)位電路作用非常重要。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能否復(fù)正常運(yùn)行，首先要確保是否能成功復(fù)位。 本次設(shè)計(jì)中，我采用了按鍵電平復(fù)位方式的復(fù)位電路，同時(shí)選用晶振值為： 12MHZ，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可將電阻值分別定為 100Ω 和 ，電容值為 10μ F，這樣，這樣就能保證復(fù)位信號高電電平持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期。即可使系統(tǒng)正常運(yùn)行。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 系統(tǒng)復(fù)位電路如圖 8 示： 圖 8 復(fù)位電路 按鍵接口的設(shè)計(jì) 一個(gè)電壓信號通過機(jī)械觸點(diǎn)時(shí)，機(jī)械觸點(diǎn)會斷開或者閉合，但是由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會馬上接通，在斷開時(shí)也不會立即斷開。因?yàn)樵陂]合和斷開的瞬間都有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)的時(shí)間長短由按鍵的機(jī)械特性決定。 按鍵輸入電路由按鍵 K1 和 K2 組成。這 2 個(gè)按鍵分別連接到單片機(jī)的輸入引腳 P32和 P33。鍵 K1 為“升溫”控制鍵； K2 為“降溫”控制鍵，分別對應(yīng)于 2 個(gè) LED 顯示器，用于設(shè)置兩位溫度值。 當(dāng)按鍵 K K2 按下時(shí)，相應(yīng)的單片機(jī)輸入引腳 P32 和 P33 只能監(jiān)測到低電平。因?yàn)镻32 和 P33 只高電平有效所以需要要將按鍵與一個(gè)反相器串接后再與單片機(jī)相連。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 為防止按鍵按下時(shí)的抖動(dòng)，還需要設(shè)計(jì)一個(gè)消抖電路。消抖電路由一個(gè)電阻和按鍵 K串接在＋ 5V 和地之間，一個(gè)電容和按鍵并聯(lián)構(gòu)成。 參數(shù)的確定： 按鍵的抖動(dòng)時(shí)間常數(shù)為 τ 。 RC 消抖電路的時(shí)間常數(shù)取 τ ＝ 10ms，其計(jì)算公式為： τ ＝ RC 經(jīng)驗(yàn)取電容值為： C= f,根據(jù)式 1 得： R=τ /C=10KΩ 按鍵輸入電路如圖 9 示： 圖 9 按鍵接口電路 顯示電路的設(shè)計(jì) 顯示電路由 兩位顯示器溫度的共陽 LED 七段碼由 P0口驅(qū)動(dòng)。 共陽極數(shù)碼管中 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接一起 ,即為共陽極接法，簡稱共陽數(shù)碼管。通常 ,公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸入端為低電平時(shí)，該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 10 顯示電路 總體方案示意圖 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 本次設(shè)計(jì)的總體方案如圖 11 所示： 圖 11 總體方案示意圖 系統(tǒng)總電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)由單片機(jī)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、按鍵接口電路、傳感器測溫電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、 LED 溫度顯示電路等組成。 系統(tǒng)總電路圖見附件 第五章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主程序模塊以及其流程圖 主程序主要包括設(shè)置、顯示默認(rèn)調(diào)節(jié)溫度為 20℃和進(jìn)行系統(tǒng)初始化（設(shè)定中斷、定時(shí)方式等）工作。 流程圖如圖 12所示： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 12 主程序模塊流程圖 主程序模塊程序代碼： ORG 0030H MAIN: MOV R7, 20H ；上電后默認(rèn)設(shè)定溫度 20℃ ACALL DISPLAY ；顯示默認(rèn)設(shè)定值 MOV TCON, 05H MOV TMOD, 02H ；循環(huán)定時(shí)方式 MOV TH0, 0CEH ；延時(shí) 100μ s MOV TL0, 0CEH SETB TR