【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 統(tǒng)各個(gè)模塊的工作。 （ 2）溫度溫度傳感器 DS18B20：負(fù)責(zé)溫度與數(shù)字量的轉(zhuǎn)化。其精度可精確到小數(shù)點(diǎn)后四位。 （ 3）驅(qū)動(dòng)模塊：采用固態(tài)繼電器控制加熱 4000W 加熱器設(shè)備的方式。固態(tài)繼電器采用低電壓輸入方式，一般為 DC 3～ 10V，本設(shè)計(jì)用 +5V 輸入方式。 這樣控制部分與大功率部分實(shí)現(xiàn)隔離，可抑制干擾。實(shí)現(xiàn)以弱控強(qiáng)。 數(shù)字控制器 執(zhí)行器 恒溫裝置 測(cè)量與變送裝置 給定值 輸出值 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 圖 22 系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu) 框圖 （ 4）鍵盤輸入模塊：用 4*1 獨(dú)立的鍵盤?？梢詫?shí)現(xiàn)人工對(duì)溫度上、下限值的設(shè)定。 （ 5） LCD 顯示模塊：采用常用的 LCD1602 顯示溫度傳感器采集到的溫度，并且顯示采值時(shí)的時(shí)間，以及溫度上下限值。 （ 6）紅、藍(lán)色 LED，蜂鳴器：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的報(bào)警功能。當(dāng)溫度超過(guò)用戶設(shè)定的上、下限值時(shí)系統(tǒng)將報(bào)警。 LED 燈在單片機(jī)的控制下點(diǎn)亮，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，通知用戶采取相應(yīng)的措施。 系統(tǒng)主要元件介紹 本設(shè)計(jì)采用采用總線型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。由 P0 口作數(shù)據(jù)線， P0 口和 P2 口共同作地址線。P2口地址高 8位， P0 口地址低 8位 。 AT89S52 單片機(jī) 簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)采用的 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上8K 字節(jié) Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 單片機(jī)主要功能特點(diǎn)有：與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容； 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器； 256 字節(jié) RAM； 1000 次擦寫周期；全靜態(tài)操作：三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器； 32 位可編程 I/O 口線；雙數(shù)據(jù)指針；三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器；八個(gè)中斷源（一個(gè) AT89S52 DS18B20 采溫度 聲光報(bào)警 LCD 顯示模塊 驅(qū)動(dòng)模塊 鍵盤輸入模塊 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)）；全雙工 UART 串行通道；片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路；看門狗定時(shí)器；掉電標(biāo)識(shí)符； 0Hz～ 33Hz， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止，掉電后中斷可喚醒 [12]。引腳圖如圖 23 所示。 1234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 04 03 93 83 73 63 53 43 33 23 13 02 92 82 72 62 52 42 32 22 1V C CP 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7P 2 . 7 / A D 1 5P 2 . 6 / A D 1 4E A / V D DA L E / P R O GP S E NP 2 . 0 / A D 8P 2 . 1 / A D 9P 2 . 2 / A D 1 0P 2 . 3 / A D 1 1P 2 . 4 / A D 1 2P 2 . 5 / A D 1 3V s sX T A L 1X T A L 2R D / P 3 . 7W R / P 3 . 6T 1 / P 3 . 5T 0 / P 3 . 4I N T I / P 3 . 3I N T 0 / P 3 . 2T X D / P 3 . 1R X D / P 3 . 0R E S TP 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 1 . 0 圖 23 AT89S52 單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)示意圖 VCC：電源（ +5V）。 GND：地。 P0 口： 本次設(shè)計(jì)中 P0 口與 P2 口共同實(shí)現(xiàn) LCD 顯示功能。 P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P0 端口寫 “ 1” 時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程 序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫 “ 1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8位地址（如 MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 P1 口：本次設(shè)計(jì) P1 口中 到 接 4 個(gè)按鍵。按鍵 P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫 “ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。 在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 P1 口第二功能有， ： T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入，時(shí)鐘輸出） ： T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） ： MOSI（在系統(tǒng)編程用） ： MISO（在系統(tǒng)編程用） ： SCK（在系統(tǒng)編程用） P3 口：本設(shè)計(jì)中 P3 口將用于接收溫 度 信號(hào)。 P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫 “ 1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。本次設(shè)計(jì) P3口中 將用于接收發(fā)送溫度型號(hào)。 P3 引腳號(hào)第二功能有， ： RXD（串行輸入） ： TXD（串行輸出） ： INT0（外部中斷 0） ： INT1（外部中斷 1） ： T0（定時(shí)器 0 外部輸入） ： T1（定時(shí)器 1 外部輸入） ： WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） ： RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RESET：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 看門狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無(wú)效。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時(shí)，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。 然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置“ 1”， ALE 操作將無(wú)效。這一位置“ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC 指令時(shí)有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。 AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將不被激活 。 EA/VPP：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 Vcc。在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 Vpp 電壓。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 1602 液晶顯示器 液晶顯示模塊具有體積小 、 功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，因此，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用 的信息顯示器件了。 本系統(tǒng)采用 LCD1602 液晶顯示模塊，它可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符，采用單 +5V 電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中 VSS 為地電源， VDD 接 5V 正電源， VEE 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，可通過(guò)一個(gè) 10KΩ的電位器調(diào)整對(duì)比度。 RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 RW 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和 RW 共同 為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 D0~D7河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線 [13]。 LCD1602 管腳圖在 Proteus 中的代替元件 如圖 24 所示 。 圖 24 LCD1602 芯片管腳圖 1602 的接口與管腳功能表如表 21 所示。 表 21 接口引腳及其功能 引腳號(hào) 符號(hào) 狀態(tài) 功能 1 Vss — 電源地 2 Vdd — 電源 +5V 3 VEE — 液晶驅(qū)動(dòng)電源 4 RS 輸入 寄存器選擇 5 R/W 輸入 讀、寫操作 6 E 輸入 使能信號(hào) 7 DB0 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（ LSB） 8 DB1 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 9 DB2 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 10 DB3 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 11 DB4 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 12 DB5 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 13 DB6 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 14 DB7 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（ MSB） 15 LEDA 輸入 背光 +5V 16 LEDK 輸入 背光地 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)存儲(chǔ)了 160 個(gè)點(diǎn)陣字符圖形，這些字符 有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“ A”。 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如 表 22所示。 表 22 1602 液晶模塊指令表 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 — 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L — — 置功能 0 0 0 0 1 DL N F — — 置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址（ ACG） 置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址（ ADD） 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址（ AC） 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù) 從 CGRAM 或 DDRRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù) 1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都 可以 通過(guò)