【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 行和或者串行模式的在線編程，使得每一次的程序下載與調(diào)試不必將單片機(jī)從 PCB 板上拔下，這樣不僅使程序調(diào)試變得更加方便，其次還會(huì)大大延長(zhǎng)單片機(jī)與 PCB 板的壽命。 由于本次設(shè)計(jì)需要有定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)的功能，而單片機(jī)其內(nèi)部時(shí)鐘只能作為其內(nèi)部程序運(yùn)行的基準(zhǔn)而不能滿足設(shè)計(jì)的要求，所以外接了一個(gè)時(shí)鐘芯片來(lái)滿足本次設(shè)計(jì)的要求。 [10] 市面上的主流的時(shí)鐘芯片有 DS130 DS130 PCF848 SB2068 等等 。這些芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ，價(jià)格低廉，而實(shí)時(shí)時(shí)鐘 電路 DS1302 是 DALLAS 公司的一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通 晶振。 在顯示方面采用一個(gè)液晶顯示屏來(lái)顯示主要的參數(shù)，液晶顯示屏相對(duì)于 LED數(shù)碼管雖然編程方面更加繁瑣，但是相對(duì)的其還具有更多的優(yōu)點(diǎn)，其除了可以順利的顯示數(shù)字之外，還可以對(duì)顯示的數(shù)字進(jìn)行簡(jiǎn)單的注釋，使得人機(jī)操作界面變得更加友好，其次在有關(guān)網(wǎng)站上也可以順利的查找到有關(guān) DS1302 的信號(hào)顯示程序，本次 顯示界面除 了有溫度的顯示還需要有時(shí)間的顯示，定時(shí)操作信號(hào)的顯示，采用 LCD 顯示屏使操作顯得更加方便。 [6] 在鍵盤(pán)的選擇上，有兩種選擇：一是采用獨(dú)立式按鍵鍵盤(pán)，第二種是采用矩陣式鍵盤(pán)。矩陣式一般鍵盤(pán)采用 4*4 式鍵盤(pán)，而本次設(shè)計(jì)中并不需要如此多的功能按鍵，所以本次設(shè)計(jì)，選擇了獨(dú)立式按鍵，本次總共使用了 6 個(gè)按鍵。其中按鍵 1 的功能是系統(tǒng)的復(fù)位，按鍵 2 的功能是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間校準(zhǔn)功能，按鍵3 實(shí)現(xiàn)的功能是實(shí)現(xiàn)燒水溫度的設(shè)置功能，按鍵 4 實(shí)現(xiàn)的功能是燒水定時(shí)功能的設(shè)置，按鍵 5 與按鍵 6 分別是“ +”“ — ”功能鍵。 然后本次設(shè)計(jì)中還加 入了一個(gè)發(fā)光二極管與蜂鳴器。 發(fā)光二極管用來(lái)顯示繼電器的閉合狀況，使得加熱電路的通斷能夠被更直接的觀察。 而加入蜂鳴器的作用是在進(jìn)行某項(xiàng)操作時(shí)進(jìn)行指示作用，還有在達(dá)到燒水溫度或者定時(shí)時(shí)間到的時(shí)候起到報(bào)警作用。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 8 第三章 主要元件介紹 單片機(jī)系統(tǒng)模塊介紹 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在線可編程Flash 存儲(chǔ)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 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在線可編程，亦適于常規(guī)編程器。在一 個(gè)芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在線可編程 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。 [1] AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8K 字節(jié)的 Flash， 256 字節(jié)的 RAM， 32 位 I/O 口，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， 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。 AT89S52 單片機(jī)的主要性能 ?? 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 ?? 1000 次擦寫(xiě)周期 ?? 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz ?? 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 ?? 32 個(gè)可編程 I/O 口線 ?? 三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ?? 八個(gè)中斷源 ?? 全雙工 UART 串行通道 ?? 低功耗空閑和掉電模式 ?? 掉電后中斷可喚醒 ?? 看門(mén)狗定時(shí)器 ?? 雙數(shù)據(jù)指針 ?? 掉電標(biāo)識(shí)符 AT89S52 管腳功能說(shuō)明 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 9 AT89S52 引腳如圖 所示。 圖 AT89S52 引腳結(jié)構(gòu)圖 VCC ：電源 GND : 接地 P0 口： 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(xiě)“ 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)， P0 口需要外部上拉電阻。 表 P1 口第二功能 P1 口： 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(xiě)“ 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 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 10 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)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如表 所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 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(xiě)“ 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）。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)。 P3 口： P3 口是一個(gè)有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫(xiě)“ 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)。 表 P3 口第二功能 RST：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?？撮T(mén)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 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 11 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)。當(dāng)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 ， EA 應(yīng)該接VCC。在 flash 編程期間， EA 也接收 12V的 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。 [7] 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)是指運(yùn)用最少的元件使單片機(jī)運(yùn)行的系統(tǒng)，一般包括一下的幾個(gè)部分：晶振電路、復(fù)位電路、電源電路和串口電路。 晶振是電路中常用用的時(shí)鐘元件 ,全稱是叫晶體震蕩器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機(jī) 內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 [2] 晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 而晶振由于會(huì)與單片機(jī)的 XTAL1 與 XTAL2 腳構(gòu)成的振蕩電路中會(huì)產(chǎn)生諧波，從而降低電路時(shí)鐘振蕩器的穩(wěn)定性，所以一般會(huì)匹配兩個(gè) 30pf 的電容來(lái)消減諧波對(duì)于電路穩(wěn)定性的影響。 晶振電路如圖 ： ， XTAL1 和 XTAL2 分別是放大器的輸入、輸出端 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 12 圖 晶振電路 系統(tǒng)復(fù)位有兩種方式：上電復(fù)位與手動(dòng)復(fù)位。 [3] 上電復(fù)位：上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路， RST 端為高電平，自動(dòng)復(fù)位；電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓時(shí)，電容充電電流為零，電容相當(dāng)于開(kāi)路， RST 端為低電平，程序正常運(yùn)行。 手動(dòng)復(fù)位：首先經(jīng)過(guò)上電復(fù)位，當(dāng)按下按鍵時(shí)， RST 直接與 VCC 相連，為 圖 復(fù)位電路 高電平形成復(fù)位，同時(shí)電解電容被短路放電；按鍵松開(kāi)時(shí)， VCC 對(duì)電容充電， 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 13 充電電流在電阻上， RST 依然為高電平，仍然是復(fù)位 ，充電完成后，電容相當(dāng)于開(kāi)路， RST 為低電平，正常工作。 [5] 一般采用手動(dòng)復(fù)位，其對(duì)于上電復(fù)位方式更加方便，不需要切斷電源便可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位電路如圖 所示 溫度檢測(cè)模塊 DS18B20 的主要功能及特點(diǎn) DS18B20 溫度傳感器是美國(guó)達(dá)拉斯 (DALLAS)半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、 A/D 轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器等做在一個(gè)很小的集成電路芯片上。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供處理器 處理。 [8] DS18B20 具有以下特性： 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。 每個(gè)設(shè)備都有一個(gè)唯一的 64 位序列碼，存儲(chǔ)在 ROM 中。 簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布式測(cè)溫應(yīng)用。 在使用中不需要任何外圍元件。 可以從數(shù)據(jù)線供電。電源范圍為 ~ 。 測(cè)溫范圍 － 55℃～＋ 125℃。 在 — 10℃～＋ 85℃間，測(cè)溫分辨率為 ℃。 溫度計(jì)分辨率可由用戶選擇， 9 至 12 位之間。 在 750 毫秒內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換為 12 位字。 用戶可自定義非易失性報(bào)警的設(shè)置。 報(bào)警搜索命令定義和存儲(chǔ)的設(shè)備，其溫 度不收程序限制（溫度報(bào)警狀態(tài)）。 采用 8 引腳 SOP 和 3 引腳 TO 92 封裝。 軟件與 DS1822 兼容。 其引腳如圖 所示： 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 14 圖 DS18B20引腳圖 引腳說(shuō)明： GND 接地 DQ 輸入 /輸出數(shù)據(jù) VDD 電源電壓 NC 無(wú)連接 DS18B20 的極限使用條件 各引腳對(duì)地電壓： ~+ 工作溫度： 55℃ ~125℃ 儲(chǔ)存溫度： 55℃ ~+125℃ 焊接溫度參見(jiàn) JSTD020A 的規(guī)格 *以上指出的器件在進(jìn)行正常焊接操作時(shí)所需 要的環(huán)境條件，可能還有部分為能說(shuō)明但是在操作規(guī)格中已經(jīng)暗示器件可正常運(yùn)行的環(huán)境。長(zhǎng)期工作在極限條件下可能會(huì)影響器件的可靠性。 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 的內(nèi)部存儲(chǔ)資源分為 8 個(gè)字節(jié)的 ROM， 9個(gè)字節(jié)的高速暫存器 RAM，3個(gè)字節(jié)的 EEPROM。如圖 所示。 南京工程學(xué)院康尼學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ) 15 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 每只 DS18B20 都有一個(gè)唯一存儲(chǔ)在 ROM 中的 64 位編碼。最前面 8 位是單線系列編碼，接著的 49位是唯一的序列號(hào)，最后 8位是以上 56 位的 CRC 編碼。當(dāng)一條總線上皆有多 個(gè) DS18B20 時(shí)，就通過(guò)序列號(hào)對(duì)其加以區(qū)分。 主機(jī)操作 ROM 的指令有 5種： 33H—— 讀 ROM。讀 DS18B20 溫度傳感器 ROM 中