【導(dǎo)讀】在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著巨大的需求，而生活中溫度測量更是與人們息息相關(guān)。其進(jìn)行報(bào)警、顯示、控制等多種用途。利用51單片機(jī)技術(shù)的溫度檢測系統(tǒng)以其體積小，可靠性高而被廣泛采用。氣、土壤等多處的溫度檢測，并能夠?qū)崟r(shí)顯示顯示并可對報(bào)警的閥值進(jìn)行設(shè)置。首先，本文針對設(shè)計(jì)要求和實(shí)際進(jìn)行各個(gè)部分模塊的方案分析，并作出方案選擇。針對所選用的硬件方案在KeilC及Protues聯(lián)合調(diào)試下進(jìn)行了。在Protel中繪制了電路原理圖，繪制了印制電路板圖，并。最終制成了實(shí)物，完成了硬件制作。根據(jù)硬件的設(shè)計(jì)和檢測系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，本設(shè)。計(jì)對軟件和硬件也進(jìn)行了調(diào)試，并經(jīng)過反復(fù)的模擬運(yùn)行、調(diào)試，修改并簡化了軟件系統(tǒng)，最終形成了一套完整的系統(tǒng)。課題背景及意義........

　　

【正文】 第 15 頁 共 53 頁 蜂鳴器工作，滅掉表示不工作。 無源蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路比較復(fù)雜，而此處使用有源蜂鳴器接三極管放大即能滿足報(bào)警要求，故選擇無源蜂鳴器方案。 51 單片機(jī)的選擇方案 由于任務(wù)書要求使用的是 51 單片機(jī)，所以 微 控制 器 （ MCU）的選擇范圍就比較好確定了，主要有 89C51 和 89S52 是目前較常用的 51 系列， 89S52 對 89C51 的 一個(gè)顯著區(qū)別是 51 的 flash 存儲(chǔ)器只有 4K， 52 有 8K， 而由于 我仿真編程生成的 hex 文件較大，經(jīng)試驗(yàn) 52 單片機(jī)才能裝下，故選擇 52 單片機(jī)。而 52 單片機(jī)中主要廠商型號是 ATmel和 STC，因?yàn)?STC 內(nèi)置 EEPROM 在這里用不上，且 STC 的零售價(jià)格要高 一些 ，所以最終確定的單片機(jī)方案是 Atmel的 89S52 單片機(jī)。 它具有 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 、 1000 次擦寫周期 、 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz、 三級加密程序存儲(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 、 看門狗定時(shí)器 、 雙數(shù)據(jù)指針 、 掉電標(biāo)識(shí)符。 AT89S52 芯片的引腳 與功能 圖 AT89S51 引腳圖 AT89S52芯片的引腳功能 ： ① P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫 “1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(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 第 16 頁 共 53 頁 內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來接收指令字節(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。 ② 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 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)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下 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)。 表 引腳號第二功能 引腳號 第二功能 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） ③ 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 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 位地址訪問外部數(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。 ④ P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(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 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。 表 P3 口引腳第二功能 引腳號 第二功能 引腳號 第二功能 RXD（串行輸入） T0（定時(shí)器 0 外部輸入） TXD（串行輸出） T1（定時(shí)器 1 外部輸入） INT0(外部中斷 0) WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) INT1(外部中斷 1) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 此外， P3 口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。 RST—— 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 第 17 頁 共 53 頁 ALE/PROG—— 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 對 FLASH 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈 沖（ PROG）。 PSEN—— 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號，當(dāng) AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP—— 外部訪問允許，欲使 CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為 00HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 FLASH 存儲(chǔ) 器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 第 18 頁 共 53 頁 3 硬件電路 下面將從各硬件及軟件的要求設(shè)計(jì)各個(gè)部分的電路，包括 52 的 IO 口、液晶電路、LED 電路、 18B20 電路 、 時(shí)鐘電路及蜂鳴器電路。 AT89S52 的各輸入輸出口電路 除了 P2 口需要接 18B20 和 LED 外，其他的 IO 均接 的上拉電阻，以提高帶負(fù)載的能力。 圖 AT89S52 的 IO 口電路 圖 18B20 電路 因?yàn)?18B20 的 引腳 為三極管狀，故將其 設(shè)置為 NPN 管腳。 Q1 表示 A 路 18B20； Q2表示 B 路 18B20； Q3 表示 C 路 18B20。 圖 18B20 電路 圖 LED 燈電路 LED 燈接在 P2 口，需加上 1K 的限流電阻。 P2 口給低電平就亮。 這四個(gè) LED 分別為： LED0 表示蜂鳴器工作狀態(tài)； LED1 表示 A 路超限報(bào)警； LED2 表示 B 路超限報(bào)警；LED3 表示 C 路超限報(bào)警。 P 1_ 0P 1_ 1P 1_ 2P 1_ 3P 1_ 4P 1_ 5P 1_ 6P 1_ 7R E S TP 3_ 0P 3_ 1P 3_ 2P 3_ 3P 3_ 4P 3_ 5P 3_ 6P 3_ 7A T A L 2A T A L 1GND P 2_ 0P 2_ 1P 2_ 2P 2_ 3P 2_ 4P 2_ 5P 2_ 6P 2_ 7P S E NA L EEAP 0_ 7P 0_ 6P 0_ 5P 0_ 4P 0_ 3P 0_ 2P 0_ 1P 0_ 0V C CU2A T 89 S 52V C CP 0_ 0P 0_ 1P 0_ 2P 0_ 3P 0_ 4P 0_ 5P 0_ 6P 0_ 7V C CP 2_ 0P 2_ 1P 2_ 2P 2_ 3P 2_ 4P 2_ 5P 2_ 6P 2_ 7GNDA T A L 1A T A L 2P 3_ 0P 3_ 1P 3_ 2P 3_ 3P 3_ 4P 3_ 5P 3_ 6P 3_ 7R E S TP 1_ 0P 1_ 1P 1_ 2P 1_ 3P 1_ 4P 1_ 5P 1_ 6P 1_ 7V C CP 0_ 0P 0_ 1P 0_ 2P 0_ 3P 0_ 4P 0_ 5P 0_ 6P 0_ 712345678J P 1P0P 0_ 0P 0_ 1P 0_ 2P 0_ 3P 0_ 4P 0_ 5P 0_ 6P 0_ 7123456789J7P3123456789J4P0123456789J5P1V C CV C CP 1_ 0P 1_ 1P 1_ 2P 1_ 3P 1_ 4P 1_ 5P 1_ 6P 1_ 7P 3_ 0P 3_ 1P 3_ 2P 3_ 3P 3_ 4P 3_ 5P 3_ 6P 3_ 7123456789J 10 0C O N 9B2C1E3Q1D S 18 B 20V C CP 2_ 5Q2D S 18 B 20V C CP 2_ 6Q3D S 18 B 20V C CP 2_ 7 第 19 頁 共 53 頁 D3LED 3D2LED 2D1LED 1R31KR21KR11KV CCP 2_3P 2_2P 2_1D0LED 0R01KP 2_0Y112MHZC330C430ATAL1ATAL2S1SWPBS2SWPBS3SWPBP3_1P3_2P3_3S0SWPB P3_0 圖 LED 燈電路 圖 按鍵及時(shí)鐘電路 ① 按鍵一端接 P3 口，另一端接地，所以 P3 接到低電平表示按鍵按下 。 ② 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，輸入端為芯片引腳 1XTAL ，輸出端為引腳2XTAL 。而在芯片外部 1XTAL 和 2XTAL 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。晶體震蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)運(yùn)行速度也就快，但反過來運(yùn)行速度快對存儲(chǔ)器的速度要求就高，對印制電路板的工藝要求也高，所以，這里使用震蕩頻率為 12MHz 的石英晶體。震蕩電路產(chǎn)生的震蕩脈沖并不直接是使用，而是經(jīng)分頻后再為系統(tǒng)所用，震蕩脈沖經(jīng)過二分頻后才作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號。需要注意的是：電路 板時(shí)，振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機(jī)靠近，以減小寄生電容的存在 ， 更好的保障振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。 圖 按鍵及時(shí)鐘電路 圖 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位電路分為上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式： ①上電復(fù)位：在加電之后通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng) CCV 的上升時(shí)間不超過 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的初始化電路原理圖。 RST 上的電壓必須保證在閥值電壓以上足夠長時(shí)間，滿足復(fù)位操作的要求。 ②按鍵復(fù)位：程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài) 時(shí)，為了擺脫困境，也需按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端，復(fù)位信號是高電平有效。按鍵復(fù)位又分按鍵脈沖復(fù)位（圖 ）和按鍵電平復(fù)位。電平復(fù)位將復(fù)位端通過電阻與 CCV 相 第 20 頁 共 53 頁 S4SWPBC210UR810KRESTVCCA1B2CLK8MR9Q713Q612Q511Q410Q36Q25Q14Q03U174 H C 16 4GND VCCVo Rs RW ED0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7BL1GNDL C D 11602V C CGNDV C CGND12345J2C O N 512