【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （設(shè)計(jì)） 6 圖 31 STC89C52 引腳 STC89C52 主要 引腳 功能 說明 ： VCC(40 引腳 )：電源電壓。 VSS(20 引腳 )：接地。 P0 端口 (~)： P0 口是一個(gè)漏極開路的 8 位雙向 I/O 口。 P1 端口 (~)： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 另 外， 口和 還 具有引腳功能復(fù)用， 具體參數(shù)見表 31： 表 31 和 引腳功能復(fù)用 引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2） T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 捕獲 /重裝觸發(fā)控制方向） P2 端口 (~)： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻 8 位雙向 I/O 端口。 在訪問外部和 16 位地址存儲(chǔ)器時(shí)， P2 端口 送出高 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口引腳上的 信息 在整個(gè)訪問其不變。 對(duì)于 Flash ROM 編程和校檢期間， P2也 會(huì) 接受高位 的 地址和一些控制 信息 。 P3 端口 (~)： P3 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流方式 )4 個(gè) TTL 輸入。 P3 端 口 還 具有 一些其他復(fù)用 的 功能。如表32 所示 ： RST(9 引腳 )：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來 完 成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí) 之 后， RST 引腳 隨后 輸出 具有 96 個(gè)晶振周期的高電 合肥師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 表 32 P3 端口的復(fù)用功能 引腳號(hào) 復(fù)用功能 RXD XD (外部中斷 0) (外部中斷 1) T0(定時(shí)器 0 的輸入 ) T1(定時(shí)器 1 的輸入 ) (寫選通 ) (讀選通 ) 平 有效 。 另外 特殊寄存器 AUXR 上的 DISRTO 位 能夠 使此功能 處 于 無效 模式 。 在 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE（ 30 引腳）： 當(dāng) 地址鎖存控制信號(hào)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，輸出脈沖 由 鎖存低 8位地址 提供 。 在 大多數(shù)情況下 ， ALE 的輸出脈沖固定頻率為晶振六分之一 ， 具有 作為 時(shí)鐘 或 外部定時(shí)器 使用 的功能 。 XTAL1（ 19 引腳）：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（ 18 引腳） ： 振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)：指的是用最少的原器件組成的能夠工作的單片機(jī)系統(tǒng)。就用 52系列單片機(jī)來說，最小系統(tǒng)應(yīng)該包括單片機(jī)和晶振電路還有復(fù)位電路。如圖 32 所 示： 12345678RESET91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U689s52VCCVCC12Y130pFC530pFC61uFC4100KR7VCCS1SWPBF100FQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7RSRWE 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng) 合肥師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 溫度采集模塊 溫度傳感器的種類繁多，但是應(yīng)用在高精度和高可靠性的場(chǎng)合時(shí)， DS18B20 溫度傳感器當(dāng)仁不讓。 溫度傳感器的介紹 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器是美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1Wire，即單總線器件，它是世界上最早的支持 “一線總線”接口的溫度傳感器 [13]。它具有體積小、適用電壓寬、功耗低、抗干擾能力性能高、配處理器容易等優(yōu)點(diǎn)，它能夠直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（按 9 位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)進(jìn)行處理，還能在同一總線上可以掛接多個(gè)傳感器芯片，它 具有三引腳 TO92 小體積封裝形式。它的溫度測(cè)量范圍在 55~+125℃，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃，特別是在 10℃ ~+85 ℃范圍之間，精度更能達(dá)到177。 ℃。同樣的， DS18B20可編程溫度傳感器它包含 3 個(gè)管腳。 DS18B20 的引腳排列圖如圖 33 所示： 圖 33 DS18B20 的管腳圖 如上圖所示： GND 引腳為接地線； DQ 引腳為數(shù)據(jù)輸入 /輸出的接口，它經(jīng)過一個(gè)較弱的上拉電阻和單片機(jī)相連； VDD 引腳為電源接口，它既能夠由數(shù)據(jù)線提供電源，又能夠由外部提供電源，范圍 ~[14]。 DS18B20 具體特性如下： (1) DS18B20 采用了單總線技術(shù)，可通過串行 口 線，也可通過其他 I/O 口線與微機(jī)直接接傳感器 就能 直接輸出被測(cè)溫度值。 (2) DS18B20 中的器件都有各自的的序列號(hào)。 (3) 在實(shí)際的使用中不需要外接其他器件就能測(cè)溫。 (4) 溫度檢測(cè)范圍 為 55℃ ~+125℃。 (5) “ 0”功耗待機(jī)。 合肥師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 (6) 可自行設(shè)定溫度報(bào)警上下限值。 (7) 能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)連接功能，多個(gè) DS18B20 能夠并聯(lián)在統(tǒng)一的三線上，完成多點(diǎn)溫度測(cè)量。 (8) 負(fù)壓特性，當(dāng)電源接反時(shí)， DS18B20 不會(huì)燒壞 ，但不能夠測(cè)溫。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)大體是由： 64 位光刻 ROM、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 與 TL、配置寄存器 與 高速暫存器 這 4 個(gè)部分組合而成。 DS18B20 的工作原理 按照 DS18B20 的通訊協(xié)議，單片機(jī)控制 DS18B20 要完成溫度的轉(zhuǎn)換必須得經(jīng)過以下幾個(gè)步驟才能完成： (1) 讀寫時(shí)都必須對(duì) DS18B20 完成復(fù)位。 (2) 復(fù)位成功之后都會(huì)送出 ROM 命令。 (3) 最終會(huì)傳出 RAM 命令，這樣才能夠?qū)?DS18B20 實(shí)現(xiàn)實(shí)際控制。 復(fù)位時(shí)，先得取得單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)線 下拉 500μs再釋放，待 DS18B20 取到命令信號(hào)，等待 15~60μs左右后，再發(fā)出 60~240μs的存在低脈沖，最后主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。它的工作時(shí)序有初始化時(shí)序和寫時(shí)序還有讀時(shí)序。具體工作方法如圖 3 3 36所示。 (1) 初始化時(shí)序 總線上的一切傳輸過程均是以初始化開始的。主機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖。應(yīng)答脈沖讓主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，并準(zhǔn)備就緒。主機(jī)輸出低電平，且保持低電平的時(shí)間至少 480 微秒，從而產(chǎn)生復(fù)位脈沖。然后主機(jī)釋放總線， ? 上拉電阻 將總線拉高，延時(shí) 15~60 微秒后進(jìn)入接受模式，用來產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖。如果為低電平，就再延時(shí) 480 微秒。 響應(yīng)脈沖60~24 0等待15 60主機(jī) 最小48 0主機(jī)復(fù)位脈沖最小480 US 圖 34 初始化時(shí)序 (2) 寫時(shí)序 合肥師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 采樣15~ 45采樣15~ 4511主機(jī)寫1 時(shí) 序主機(jī)寫0 時(shí) 序 圖 35 寫時(shí)序 寫時(shí)序包含寫“ 0”時(shí)序與寫“ 1”時(shí)序。一切寫時(shí)序最少要 60 微秒，并且在兩次獨(dú)立的寫時(shí)序當(dāng)中最少要 1 微秒的恢復(fù)時(shí)間。兩者都是從總線拉低開始。寫“ 1”時(shí)序：主機(jī)先輸出 低電平，延時(shí) 2 微秒后釋放總線再延時(shí) 60 微秒。寫“ 0”時(shí)序：主機(jī)先輸出低電平，延時(shí) 60 微秒后釋放總線再延時(shí) 2 微秒。 (3) 讀時(shí)序 主機(jī)采樣主機(jī)采樣454511主機(jī)寫1 時(shí) 序主機(jī)寫0 時(shí) 序 圖 36 讀時(shí)序 總線器件只在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序的時(shí)候，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。因此，在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，定要馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，從而使從機(jī)可以夠傳輸數(shù)據(jù)。一切讀時(shí)序至少要 60 微秒，而在兩次獨(dú)立的讀時(shí)序當(dāng)中至少需要 1 微秒的恢復(fù)時(shí)間。每個(gè)讀時(shí)序均靠主機(jī)發(fā)起，且至少拉低總線 1 微秒。主機(jī)在讀時(shí)序的時(shí)候一定要釋放總線，且在時(shí)序開始后的 15 微秒中采樣總線狀態(tài)。主機(jī)輸出低電平延時(shí) 2 微秒后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式，再延時(shí) 12 微秒后讀取總線當(dāng)前電平，然后延時(shí) 50 微秒。 溫度 顯示器 模塊 LCD1602 可以顯示為 162 的數(shù)字和字符內(nèi)容，即能夠顯示兩行，每一行具有 16 個(gè)液晶模塊。 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用， LCD1602 引腳如圖 37 所示： 合肥師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 圖 37 LCD1602 引腳圖 1602 具有標(biāo)準(zhǔn)的 16 引腳腳接口，各個(gè)引腳功能如下： 第 1 腳： GND 為電源地 第 2 腳： VCC 接 5V 電源正極 第 3 腳：液晶顯示偏壓（調(diào)節(jié)對(duì)比度） 第 4 腳：寄存器選擇 第 5 腳： R/W 讀 /寫 第 6 腳：使能端 第 7~14 腳：數(shù)據(jù)總線，與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線相連 第 15 腳：背光板電源，串聯(lián) 1 個(gè)滑動(dòng)變阻器 第 16 腳：背光板電源地 LCD1602 和單片機(jī) STC89C52 的連接電路非常簡(jiǎn)單， RS、 RW、 EN 分別接主控單片機(jī)的 、 、 腳， DB0~DB7 接到主控單片機(jī)的 P0 數(shù)據(jù)接口。 VSS 端接地， VDD供電，電路如圖 38 所示： 圖 38 LCD1602 液晶顯示電路 電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示模塊 LED（ Light Emitting Diode）是發(fā)光二極管的縮寫。 LED 顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，所以在顯示器前面冠以“ LED”。 LED 顯示器在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。四位共 合肥師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 陽數(shù)碼管如圖 39 圖所示： 圖 39 四位共陽數(shù)碼管 常用的 LED 顯示器為 8 段。每一段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管這種顯示器有共陰和共陽級(jí)兩種。了解 LED 的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。本設(shè)計(jì)所應(yīng)用的就是四位共陽極數(shù)碼管。 LED 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼 管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù) LED 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 L298N 芯片 本次設(shè)計(jì)采用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)為 L298N 芯片，該芯片的圖形如圖 310 所示： 圖 310 L298N 芯片實(shí)物圖 L298N 是一款單片集成的高電壓、高電流、雙路全橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)用于連接標(biāo)準(zhǔn)TTL 邏輯電平，驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載（諸如繼電器、線圈、 DC 和步進(jìn)電機(jī)）。 L298N 提供兩個(gè)使能輸入端，可以在不依賴于輸入信號(hào)的情況下，使能或禁用 L298N 器件 [15]。 使用 L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，本設(shè)計(jì)就是讓該芯片驅(qū)動(dòng)一臺(tái)直流電機(jī)。 合肥師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 圖 311 L298N 管腳圖 芯片簡(jiǎn)要說明： 驅(qū)動(dòng)芯片：全新原裝 L298N 雙 H 橋驅(qū)動(dòng)芯片 驅(qū)動(dòng)部分端子供電范圍 VMS： +5V~+30V 驅(qū)動(dòng)部分峰值電流： 2A 邏輯部分端子供電范圍 VSS： ~ 邏輯部分工作電流范圍： 0~47mA 控制信號(hào)輸入電壓范圍：高電平 ~ 低電平 0V 最大功耗： 20W 存儲(chǔ)溫度： 25℃ ~+130℃ 當(dāng) L298N 的 ENA 通道為低電平時(shí)候， IN1 通道和 IN2 通道的輸入信號(hào)是無效的。電機(jī)始終處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng) ENA 為高電平的時(shí)候 IN1 和 IN2 的信號(hào)輸出才是有效的。當(dāng) IN1輸出為高電平而 IN2 的輸出頻率為低電平的時(shí)候。電機(jī)會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng) IN1 輸出為低電平，而 IN2 輸出為高電平時(shí)候，電機(jī)會(huì)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。具體功能整理后如下表 33 所示： 表 33 L298N 功能表 IN1 IN2 ENA 電機(jī)狀態(tài) X X 0 停止 1 0 1 順時(shí)針 0 1 1 逆時(shí)針 0 0 0 停止 1 1 0 停止 直 流電機(jī) 本設(shè)計(jì)采用直流電機(jī)， 直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。 直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍寬泛。直流電機(jī)里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過轉(zhuǎn)子 合肥師范學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 上的線圈產(chǎn)生安培力，當(dāng)轉(zhuǎn)子上的線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場(chǎng)方向?qū)⒏淖?，因此此時(shí)轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機(jī)能保持一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng) [16]。電機(jī)轉(zhuǎn)速控制原理圖如圖 312 所示： 圖 312 電機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 PWM 調(diào)速原理 脈寬調(diào)制（ PWM）基本原理： P