【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 統(tǒng) 的 語(yǔ) 言，它是一種 結(jié) 構(gòu) 化語(yǔ) 言，可 產(chǎn)生 壓縮 代 碼 。 C語(yǔ)言結(jié) 構(gòu)是以括 號(hào) { }而不是子和特殊符 號(hào) 的 語(yǔ) 言。 C可以 進(jìn) 行 許多機(jī)器 級(jí) 函 數(shù) 控制而不用 匯編語(yǔ) 言。與 匯編相 比，有如下優(yōu) 點(diǎn) ： 對(duì)單 片機(jī)的指令系 統(tǒng) 不要求了解， 僅 要求 對(duì) 51的 內(nèi) 存 結(jié) 構(gòu)有初步了解寄存器分配、不同 內(nèi) 存的尋 址及 數(shù) 據(jù) 類 型等 細(xì)節(jié) 可由 編譯 器管理程序有 規(guī) 范的 結(jié) 構(gòu)，可分 為 不同的函 數(shù) 。這 種方式可使程序 結(jié) 構(gòu)化 將可變 的 選擇與 特殊操 作組 合在一起的能力，改善了程序的可 讀 性 編 程及程 序調(diào)試時(shí)間顯著縮 短， 從 而提高效率提供的 庫(kù) 包含 許 多 標(biāo) 準(zhǔn)子程序，具有 較強(qiáng) 的 數(shù) 據(jù) 處 理能 將 已 編 好程序可容易的植入新程序，因 為 它具有方便的模 塊 化 編 程技 術(shù) C語(yǔ) 言作 為 一種非常方便的 語(yǔ) 言而得到 廣泛 的支持， C語(yǔ) 言程序本 身并不依 賴于 機(jī)器硬件系 統(tǒng) ，基本上不做修改就可根據(jù) 單 片機(jī)不同較快 地移植 過(guò)來(lái) 。 51 的匯編語(yǔ) 言非常像其它 匯編語(yǔ) 言。指令系 統(tǒng) 比第一代微 處 理器要 強(qiáng) 一些。51的不同存 儲(chǔ)區(qū) 域使得其復(fù) 雜 一些。 盡 管懂得 匯編語(yǔ) 言不是你的目的，看懂一些可 幫 助你了解影 響 任何 語(yǔ) 言效率的 51特殊 規(guī) 定。例如，懂得 匯編語(yǔ) 言指令就 可以使用在 片內(nèi) RAM 作 變 量的 優(yōu)勢(shì) ，因 為 片外 變 量需要幾 條 指令才能 設(shè) 置累加器和 數(shù) 據(jù)指 針進(jìn) 行存取。要求使用 浮點(diǎn) 和 啟 用函 數(shù)時(shí)只 有具 備匯編編程經(jīng)驗(yàn) 才能 避免生 成龐 大的、效率低的程序， 這 需要考 慮簡(jiǎn)單 的算 術(shù)運(yùn) 算或先算好的查表法。 最好的 單 片 機(jī) 編 程者 應(yīng) 是 由匯編轉(zhuǎn) 用 C而不是原 來(lái) 用 過(guò)標(biāo) 準(zhǔn) C語(yǔ) 言的人。 由此 來(lái) 看， 單 片機(jī)有 著 微 處 理器所不具 備 的功能，它可 單獨(dú)地 完成 現(xiàn) 代 工業(yè)控制所要求的智能化控制功能， 這 是 單 片機(jī)最大的特征。 系 統(tǒng)選擇 本系 統(tǒng) 以 MCS51單 片機(jī)成 員 中的 AT89C51為 控制核心。 AT89C51 是美 國(guó)ATMEL 公司生 產(chǎn) 的低功耗，高性能 CMOS 8 位 單 片機(jī)， 片內(nèi) 含 4k bytes 的可系 統(tǒng)編 程的 Flash 只 讀 程序 內(nèi) 存，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存 儲(chǔ) 技 術(shù)生 產(chǎn) ，兼 容標(biāo) 準(zhǔn) 8051 指令系 統(tǒng) 及引 腳 。它集 Flash 程序 內(nèi) 存既可 在線編 程 （ ISP）也可用 傳統(tǒng)方 法 進(jìn) 行 編 程及通用 8位微 處 理器 于單 片芯片中， ATMEL 公司的功能強(qiáng)大 ，低價(jià)位 AT89C51 單 片機(jī)可 為 您提供 許 多高性價(jià)比的 應(yīng) 用 場(chǎng) 合，它 靈 活 應(yīng) 用于各種控制 領(lǐng) 域。 主要性能 參數(shù) ： （ 1）與 MCS51產(chǎn) 品指令系 統(tǒng) 完全兼容 （ 2） 4K 字 節(jié) 在系 統(tǒng)編 程 （ ISP） Flash 閃 速 內(nèi) 存 （ 3） 1000 次擦 寫 周期 （ 4） 的工作 電壓 范 圍 （ 5）全 靜態(tài) 工作模式： 0Hz— 33MHz （ 6）三 級(jí) 程序加 密鎖 （ 7） 256?8字體 內(nèi) 部 RAM （ 8） 32 個(gè) 可 編 程 I/O 口 線 （ 9） 3個(gè) 16 位 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 （ 10） 5 個(gè) 中 斷 源 （ 11）全 雙 工串行 UART 通道 （ 12）低功耗 空閑 和掉 電 模式 （ 13）中 斷可從空閑 模 喚醒 系 統(tǒng) （ 14）看 門 狗 （ WDT） 及 雙數(shù) 據(jù)指 針 （ 15）掉 電標(biāo)識(shí) 和快速 編 程特性 （ 16） 靈 活的在系 統(tǒng)編 程（ ISP— 字 節(jié) 或 頁(yè)寫 模式） 其 內(nèi)部結(jié) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu)如 圖 ： AT89C51引 腳 功能介 紹 源引 腳 Vcc和 GND Vcc： 電 源 電壓， GND(10 腳 )：接地端。 路引 腳 XTALl 和 XTAL2 XTAL2(18 腳 )：接外部 晶體和微 調(diào)電 容的一端。在 內(nèi) 它是振 蕩電 路反相放大器的 輸 出端，振 蕩電 路的 頻 率就是晶體的固有 頻 率。要 檢 查 單 片機(jī)的振 蕩電 路是否正確工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有 脈沖 信 號(hào)輸 出。 XTAL 1(19 腳 )：接外部晶體的微 調(diào)電 容的另一端。在 片內(nèi) 它是振 蕩電 路反相放大器的 輸 入端。若需采用外部 時(shí)鐘電 路 時(shí) ， 該 引 腳輸 入外部 時(shí)鐘脈沖 如 圖， 所示。 圖 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 號(hào) 引 腳 RST RES(8 腳 )“ RST 是復(fù)位信 號(hào)輸 入端，高 電平 有效。 當(dāng) 此 輸 入端保 持兩個(gè) 機(jī)器周期 (24 個(gè)時(shí)鐘 振 蕩 周期 )的 高 電平時(shí) ，可以完成復(fù)位操作。 (輸 入 /輸 出 ) P0、 P P2 和 P3 標(biāo) 準(zhǔn) 51單 片機(jī)，如 805 803 AT89C5 AT89S5 P89C51 等有 4 個(gè) I/O(輸入 /輸 出 )口，分 別為： P0 口 (39— 32 腳 )： P0 口是一 個(gè) 漏極 開(kāi) 路的 8位 雙向 埠。作 為 漏極八路的 輸出端口，每次 能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) Ls 型 TTL 負(fù)載 。 當(dāng) P0口作 為輸 入口使用 時(shí) ，其先向 鎖存器 (地址 80H)寫 入全 1，此 時(shí) P0口的全部引 腳懸 空，叫作 為 高阻抗 輸 入。 P1 口 (1— 8腳 )： P1 口是一 個(gè)帶 上拉 電阻 的 8位準(zhǔn) 雙向 I/O端口每一 位能驅(qū)動(dòng) (吸 收 成輸 出 電 流 )4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載 。 在 P1 口作 為輸 入口使用 時(shí) ， 應(yīng) 先向 P1 口 鎖 存器 (地址 90H)寫 入全 1,上拉 電阻 接成高 電平 。 P2 口 (21— 28 腳 )： P2口是一 個(gè)帶內(nèi) 部上接 電阻 的 8位準(zhǔn) 雙向 埠。 P2口的每一 位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL負(fù)載 。 P3 口 (21— 28 腳 )： P3口是一 個(gè)帶內(nèi) 部上接 電阻 的 8位準(zhǔn) 雙向 埠。 P3口的每一 位能驅(qū)動(dòng) (吸收或 輸 出 電 流 )4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載 。 P3口與其它的 I/O 埠有很大區(qū)別 ，它除作 為 — 般準(zhǔn) 雙向 I/O 口外，每 個(gè) 引 腳還 具有 專門 的功能， 見(jiàn) 表 31。 圖 AT89S51單 片機(jī)晶振接法 圖 外部 時(shí)鐘電 路 表 31 端口引腳功能 P1 口也是一 個(gè) 準(zhǔn) 雙向 口，作通用 I/O 口使用。其 電 路 結(jié)構(gòu)見(jiàn) 圖 。 輸 出 驅(qū)動(dòng) 部分 內(nèi) 部有上拉 負(fù)載電阻 與 電 源相 連 。 實(shí)質(zhì)上 拉 電阻 是 兩個(gè)場(chǎng) 效 應(yīng)管 (FET)并在一起， — 個(gè) FET 為負(fù)載管 ，其 電阻 固定；另一 個(gè) FET 可工作在 導(dǎo) 通或截止 兩 種 狀態(tài) ，使其 總電阻 值 變 化近 為 0或阻值很大 兩 種情 況 。 當(dāng) 阻值近似 為0時(shí) ， 可將 引 腳快 速上拉至全高 電平 ， 當(dāng) 阻值很大 時(shí) ， P1 口 為 高阻 輸 入 狀態(tài) 。 當(dāng) P1 口 輸 出高 電平時(shí) ，能向外提供拉 電 流 負(fù)載 ，所以不必再接上拉 電阻 。在埠用作 輸 入 時(shí) ，也必 須先 向 對(duì)應(yīng) 的 鎖 存器 寫 入“ 1”，使 FET 截止。由于 片內(nèi)負(fù)載電阻較 大 ，約 20k— 40k，所以不 會(huì)對(duì)輸 入的 數(shù) 據(jù) 產(chǎn) 生影 響 。 溫度傳感器 DS18B20 集成式數(shù)字溫度傳感器 DS1820 的出現(xiàn)開(kāi)辟了溫度傳感器技術(shù)的新領(lǐng)域，它利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量。而可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器DS18B20 則是 DS1820 的更新產(chǎn)品，它在電壓、特性及封裝方面都更具有優(yōu)勢(shì)，給了用戶更多的選擇，讓用戶可以更方便的構(gòu)建適合自己的測(cè)溫系統(tǒng)。 DS18B20充分利用了單總線的獨(dú)特特點(diǎn)，可以輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，提供系統(tǒng)的抗干擾性，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便、而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量 。 DS18B20 簡(jiǎn)介 DS18B20 是美國(guó) DALLAS 公司最新推出的一種可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，與DS1820 相同， DS18B20 也能夠直接讀取被測(cè)物體的溫度值，但是與 DS1820 相比，DS18B20 的功能更強(qiáng)大些。它體積小，電壓使用范圍寬（ 3V5V），用戶還可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn) 912 位的溫度讀數(shù)，即具有可調(diào)的溫度分辨率，因此它的實(shí)用性和可靠性比同類產(chǎn)品更高。另外， DS18B20 有多種封裝可選，如 TO9 SOIC 及 CSP封裝。圖 即為 DS18B20 的管腳排列圖。 由圖 可見(jiàn)， DS18B20 只是一個(gè)數(shù)據(jù)輸入 /輸出口，屬于單總線專用芯片之一。 DS18B20 工作時(shí)被測(cè)溫度值直接以“單總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。其內(nèi)部采用在板溫度測(cè)量專用技術(shù)，測(cè)量范圍為 55℃~+125℃，在 10℃ ~+85℃時(shí)，精度為 ? ℃。每個(gè) DS18B20 在出廠時(shí)已具有唯一圖 P1口作通用 I/O口使用 圖 DS18B20的管腳排列圖 的 64 位序列號(hào)，因此一條總線上可以同時(shí)掛接多個(gè) DS18B20，而不會(huì)出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。另外用戶還可自設(shè)定非易失性溫度報(bào)警上下限值 TH和 TL（掉電后依然保存）。 DS18B20 在完 成溫度變換后，所測(cè)溫度值將自動(dòng)與存儲(chǔ)在 TH 和 TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較，如果測(cè)溫結(jié)果高與 TH 或低于 TL， DS18B20 內(nèi)部的告警標(biāo)志就會(huì)被置位，表示溫值超出了測(cè)量范圍，同時(shí)還有報(bào)警搜索命令識(shí)別出溫度超限D(zhuǎn)S18B20。 圖 DS18B20 的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖，它包括一個(gè)暫存 RAM和一個(gè)非易失性可擦除 2ERAM 。 其中暫存存儲(chǔ)器作用是在單線通信時(shí)確保數(shù)據(jù)的完整性，它包括 8個(gè)字節(jié)，頭兩個(gè)字節(jié)表示測(cè)得的溫度讀數(shù)，數(shù)據(jù)格式如下： S=1 時(shí)表示溫度為負(fù)， S=0 時(shí)表示溫度為正，其余低于以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示，最低位為 1時(shí)表示 ℃。溫度 /數(shù)字對(duì)應(yīng)關(guān)系如上表 所示。 DS18B20 內(nèi)部暫存存儲(chǔ)器的第 5 個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器，它主要用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。字節(jié)結(jié)構(gòu)如下： 其中 1R 、 0R 用于設(shè)置分辨率。 DS18B20 的硬件連接 DS18B20 與單片機(jī)的接口極其簡(jiǎn)單，只需將 DS18B20 的信號(hào)線與單片機(jī)的一位雙向端口相連即可。如圖 （ a） 所示。此時(shí)應(yīng)注意將 VDD、 DQ、 GND三線焊接牢固。另外也可用兩個(gè)端口，即接收口與發(fā)送口分開(kāi)，這樣讀寫操作就分開(kāi)了，不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題。如圖 （ b）所示。此圖是采用寄生電源方式，將圖 DS18B20內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 的 VDD 和 GND 接在一起。如若 VDD 脫開(kāi)未接好，傳感器將只送 +℃的溫度值。一般測(cè)溫電纜線采用屏蔽 4芯雙絞線，其中一對(duì)接地線與信號(hào)線，另一對(duì)接 VDD 和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 4 溫度 控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的 溫度 控制器 主要有以下幾部分：溫度檢測(cè) 數(shù)據(jù)采集 部分， LED數(shù)碼管顯示電路、報(bào)警及控制 輸出 部分 、單片機(jī)及按鍵電路設(shè)計(jì) 等幾個(gè)部分，下面分別加以介紹 溫度檢測(cè)部分 溫度傳感器有很多種 ， 如熱敏電阻，熱電偶， PN結(jié) ， 半導(dǎo)體溫度傳感器等。這里選用單總線數(shù)字輸出的集成半導(dǎo)體溫度傳感器 DS18B20，其特點(diǎn)： 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20 的雙向通訊 ； 測(cè)溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測(cè)溫分辨率 ℃ ； 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS1820 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫 ； 工作電源 :3～ 5V/DC。 溫度檢測(cè) 數(shù)據(jù)采集電路如圖 所示，由溫度傳感器 DS18B20 采集被控對(duì)象的實(shí)時(shí)溫度，提供給 AT89C51 的 I/O 口作為數(shù)據(jù)輸入。在本次設(shè)計(jì)中我們所控的對(duì)象為 室內(nèi)空氣 的溫度 。 GND1I/O2VCC3DS18B20U3DS18B20R8VCC 圖 溫度傳感器電路 圖 DS18B20 與單片機(jī)的接口 LED 數(shù)碼管 顯示 電路 顯示器分為數(shù)碼管和液晶顯示，我所采用是的數(shù)碼管顯示，其外形和引腳如下圖所示： LED 數(shù)碼有共陽(yáng)和共陰兩種，把這些 LED發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個(gè) 8 字加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)）而作為一個(gè)引腳，就叫共陽(yáng) 機(jī)極數(shù)碼管； 相反的，就叫共陰的 （如下圖所示） 那么應(yīng)用時(shí)這個(gè)腳就分別的接 VCC 和 GND。再把多個(gè)這樣的 8 字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。 基于單片機(jī)的 溫度 控制器 采用 7 段數(shù) LED 碼管顯示，這里采用 6個(gè)數(shù)碼管顯示溫度 ， 兩位顯示設(shè)定的最高溫度、兩位顯示設(shè)定的最低溫度、兩位顯示 室內(nèi) 的當(dāng)前溫度。 6位共陽(yáng)極數(shù)碼管采用掃描形式工作，其 8個(gè)數(shù)據(jù)為接在單片機(jī)