【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單元，功能強(qiáng)大 AT89C52 單片適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。 如圖 23 所示。 主要性能參數(shù)： 與 Mcs51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 8 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃速存儲(chǔ)器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作： 0HZ24MHZ 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 256X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè)可編程 I/0 口線 3 個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器 8 個(gè)中斷源 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度控制系統(tǒng) 10 可編程串行 UART 通道 低功耗空閑和掉電模式 圖 23 AT89C52 引腳圖 AT89C52 功能特性 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8 字節(jié) FLASH 閃速存儲(chǔ)器， 256 字竹內(nèi)部RAM , 32 個(gè) I/O 口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89c52 可降至 OHz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電上作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器．串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位 . 功能引腳說(shuō)明： Vcc:電源電壓 GND:地 P0： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 1/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)．每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0 寫“ 1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部 上拉電阻。 在 FLASH 由編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字 節(jié)， 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度控制系統(tǒng) 11 校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口： PI 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， Pl 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 IIL 與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ) , FLASH 編程和程序校驗(yàn)期間， Pl接收低 8 位地址。 表 1 和 的第二功能 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯電路。對(duì)端口 P2 寫“ l，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ llt ）。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOvx@DPTR 指令）時(shí)， P2 送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 、如執(zhí)行 MOVX@RI 指令）時(shí)， P2口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 FLASH 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 ?P3 口： P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。 P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL) . P3 口除了作為一般的 I/0 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 23所示： 表 23 P3口第二功能表 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口〕 TXD（串行輸出口〕 INTO（外中斷 0〕 INTO（外中斷 l) TO （定時(shí)／計(jì)數(shù)器 0 ) Tl （定時(shí)／計(jì)數(shù)器 l ) 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） 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度控制系統(tǒng) 12 數(shù)碼管介紹 LED 數(shù)碼管 LED 數(shù)碼管是將 8 個(gè)發(fā)光二極管封裝而成的，每段為一發(fā)光二極管，其字形結(jié)構(gòu)如圖 24 (a)所示。選擇不同字段發(fā)光，可顯示出不同的字形，例如，當(dāng) a、b、 c、 d、 e、 f、 g 字段亮?xí)r，顯示出字符“ 8”；當(dāng) a、 f、 g、 c、 d 字段亮?xí)r，顯示出字符“ 5”。圖 24(b)所示為單個(gè) LED 數(shù)碼管的引腳排列圖，圖中 引腳是單個(gè) LED 數(shù)碼管的公共端。 （ a）字型結(jié)構(gòu)圖 （ b）引腳排列 圖 24 數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 數(shù)碼管顯示控制 共陽(yáng)極數(shù)碼管 —— 內(nèi)部 8個(gè) LED 的陽(yáng)極連接在一起作為公共引出端； 只有在公共端接高電平時(shí)，該數(shù)碼管才會(huì)亮。 共陰極數(shù)碼管 — — 內(nèi)部 8個(gè) LED 的陰極連接在一起作為公共引出端； 只有在公共端接低電平時(shí)，該數(shù)碼管才會(huì)亮。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度控制系統(tǒng) 13 圖 25 LED數(shù)碼管引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 數(shù)碼管字型編碼 表 24數(shù)碼管編碼規(guī)則 表 25 LED數(shù)碼管字型編碼表 顯示字符 共陰極字型碼 共陽(yáng)極字型碼 顯示字符 共陰極字型碼 共陽(yáng)極字型碼 0 3FH C0H 8 7FH 80H 1 06H F9H 9 6FH 90H 2 5BH A4H A 77H 88H 3 4FH B0H B 7CH 83H 4 66H 99H C 39H C6H 5 6DH 92H D 5EH A1H 6 7DH 82H E 79H 86H 7 07H F8H F 71H 8EH 數(shù)碼管顯示方法 （ 1）動(dòng)態(tài)顯示。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 b p g f e d c b a 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度控制系統(tǒng) 14 —— 一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管的顯示方式。 即在某一時(shí)段，只選中一位數(shù)碼管的“位選端”，并送出相應(yīng)的字型編碼，在下一時(shí)段按順序選通另外一位數(shù)碼管，并送出相應(yīng) 的字型編碼。依此規(guī)律循環(huán)下去，即可使各位數(shù)碼管分別間斷地顯示出相應(yīng)的字符。這一過(guò)程稱為動(dòng)態(tài)掃描顯示。 （ 2）靜態(tài)顯示。 —— 指數(shù)碼管顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。 各位數(shù)碼管相互獨(dú)立，公共端恒定接地（共陰極）或 +5V（共陽(yáng)極）。每個(gè)數(shù)碼管的八個(gè)位段分別與一個(gè)八位 I/O 端口相連。 I/O端口只要有字型碼輸出，數(shù)碼管就顯示給定字符，并保持不變，直到 I/O 口輸出新的段碼。 數(shù)碼管的字型編碼 （ 3）動(dòng)態(tài)掃描優(yōu)缺點(diǎn) :可以節(jié)省 I/O 端口資源；硬件電路也 較簡(jiǎn)單。 :顯示穩(wěn)定度不如靜態(tài)顯示方式；占用了更多的 CPU 時(shí)間。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度控制系統(tǒng) 15 3 硬件電路的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)由 DS18B20 溫度傳感器芯片測(cè)量當(dāng)前的溫度并將轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送入單片機(jī)。然后通過(guò) A89C52 單片機(jī)驅(qū)動(dòng) 6 位共陽(yáng)極 7 段 LED 數(shù)碼管顯示測(cè)量溫度值。 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由 3 個(gè)模塊組成：主控制器 、 測(cè)溫電路 、顯示電路 、按鍵調(diào)節(jié)模塊、升降溫模塊 。數(shù)字溫度計(jì)總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 31所示。 圖 31 數(shù)字溫度計(jì)電路結(jié)構(gòu)框圖 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)原理圖如圖 32 所示，控制器使用單片機(jī) AT89C52，溫度傳感器使用 DS18B20，用 6 位公陽(yáng) LED 數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示。該系統(tǒng)采用的是美國(guó) DALLAC 公司的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 作為溫度傳感器。 電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的1腳接地， 2腳作為信號(hào)線， 3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。本設(shè)計(jì) 采用電源供電方式， 口接單 線總線為保證在有效的DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管和 89S51的 來(lái)完成對(duì)總線的上拉。當(dāng) DS18B20 處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為 10 μs 。采用寄生電源供電方式是 VDD和主控制器 AT89C52 6 位顯示 DS18B20 降溫電扇 加熱器 設(shè)置按鈕 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度控制系統(tǒng) 16 GND 端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三 狀態(tài) 的。主機(jī) 圖 32基于 DS18B20的單總線數(shù)字溫度計(jì)電路原理圖 控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò) 3個(gè)步驟： （ 1） 初始化 ； （ 2） ROM 操作指令 ； 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度控制系統(tǒng) 17 （ 3） 存儲(chǔ)器操作指令。 引 腳連接 P0 口接顯示電路。 接 DS18B20， 和 引腳接繼電器電路的 電阻上， P1 口其他引腳懸空。 P2 口中 、 、 、 分別接到顯示電路的 電阻上， 接蜂鳴器電路，其他引腳懸空。 P3 口中 , 接串口電路。 軟件流程圖 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作就是軟件的設(shè)計(jì)，及程序的編寫與調(diào)試。 流程圖如下所示。 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20 的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每 1℃ 進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度 。 通過(guò)調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲(chǔ)中的整數(shù)部分與小數(shù)部分分開存放在不同的兩個(gè)單元中，然后通過(guò)調(diào)用顯示子程序顯示出來(lái) ，其程序流程見(jiàn)圖 34 所示。 初始化調(diào)用顯示程序1 s 到 ？初次上電 ?讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYYN發(fā) DS 18 B 20 復(fù)位命令發(fā)跳過(guò) ROM 命令發(fā)讀溫度命令讀操作 ， CRC 校驗(yàn)9 字節(jié)完 ？CRC 校驗(yàn)正確 ？移入溫度暫存器結(jié)束NYNY 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度控制系統(tǒng) 18 圖 34 主程序流程圖 圖 35 讀溫度流程圖 采用 6 位 LED 共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示溫度，顯示精度 ℃ ，測(cè)溫范圍55℃ +128℃ 采用 AT89C52 單片機(jī)， 12MHz 晶振。 程序采用單片機(jī)匯編語(yǔ)言編寫 程序 見(jiàn)附錄 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度控制系統(tǒng) 19 4 調(diào)試及性能分析 QTH2021XC 單片機(jī)實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)是啟東市微機(jī)應(yīng)用研究所最新推出的下載式單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，它針對(duì)我國(guó)高等院校及大中專工科專業(yè)中自動(dòng)控制、單片機(jī)、機(jī)電一體化等課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求而設(shè)計(jì)的。它具備完善全面的實(shí)驗(yàn)功能、強(qiáng)大的仿真功能，在仿真 P2 口、 P0 口作 I/O 使用時(shí)無(wú)須更換仿真卡，及其通用性和可擴(kuò)展性等特點(diǎn)；提供匯編、 C 語(yǔ)言二種演示程序；自帶 28 個(gè)鍵的鍵盤和八個(gè)八段數(shù)碼管。該型號(hào)實(shí)驗(yàn)儀自帶下載式 CPU和仿真監(jiān)控程序，不需要仿真器和編程工具，只需通過(guò) COM 口便可與 PC 機(jī)連接，直接調(diào)試實(shí)驗(yàn)程序。是廉價(jià)的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 溫度