【正文】 28 第 28 頁(yè) 共 54 頁(yè)
。然后等待溫度設(shè)定，剛開(kāi)始會(huì)給液晶屏的溫度由程序已經(jīng)設(shè)定好初始化數(shù)據(jù)，然后對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，檢測(cè)判斷系統(tǒng)運(yùn)行鍵是否按下，若 檢測(cè)到相關(guān)的鍵盤有按下，則相當(dāng)于給單片機(jī)一個(gè)輸入指令，說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行，則依次調(diào)用各個(gè)相關(guān)模塊，并執(zhí)行相應(yīng)的程序指令，循環(huán)控制直到系統(tǒng)停止運(yùn)行。主模塊的功 能是為其余幾個(gè)模塊構(gòu)建整體框架及初始化工作數(shù) 據(jù)采集模塊的作用是將轉(zhuǎn)換的數(shù)字量采集并儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)處理模塊是將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的處理，下面就介紹本系統(tǒng)幾個(gè)主要的程序模塊。即整個(gè)控制軟件由許多獨(dú)立的小模塊組成，它們之間通過(guò)軟件接口連接，遵循模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)關(guān)系緊湊，模塊之間數(shù)據(jù)關(guān)系松散的原則，按功能形成模塊化結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)的軟件由三大模塊組成：主程序模塊、功能實(shí)現(xiàn)模塊和運(yùn)算控制模塊。 三、準(zhǔn)確性 準(zhǔn)確性；準(zhǔn)確性 準(zhǔn)確性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有重要意義，尤其是測(cè)量系統(tǒng)，系統(tǒng)要進(jìn)行一定量的運(yùn)算，算法的正確性和準(zhǔn)確性對(duì)結(jié)果有著直接的影響，因此在算法的選擇、計(jì)算的精度等方面都要符合設(shè)計(jì)的要求。 二、實(shí)時(shí)性 實(shí)時(shí)性是電子測(cè)量系統(tǒng)的普遍要求；即要求系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)外部事件的發(fā)生，并及時(shí)給出處理結(jié)果。系統(tǒng)的軀體是硬件，靈魂則是軟件，硬件電路在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)好之后，軟件是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的主要方式，而且測(cè)控系統(tǒng)的性能 27 第 27 頁(yè) 共 54 頁(yè) 很大程度上是由軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。具體 PCB圖見(jiàn)附錄二。具體系統(tǒng)原理圖見(jiàn)附錄一。各個(gè)模塊電路通過(guò)主機(jī)電路控制，協(xié)調(diào)一致的進(jìn)行工作。對(duì)該端口寫(xiě)“ 1”，可通過(guò)內(nèi)部上拉電阻將其端口拉至高電平，此時(shí)可作為輸入口使用，這是因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某一引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。溫度傳感器的單總線 (1Wire)與單片機(jī)的 I／ O連接， 是單片機(jī)的高位地址線。假設(shè)單片機(jī)系統(tǒng)所用的晶體管晶振頻率為 12MHZ，根據(jù) DS18B20 的初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序，分別編寫(xiě)三個(gè)子程序：INTI 為初始化子程序， WRITE 為寫(xiě)子程序， READ 為讀子程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)均由最低位開(kāi)始，實(shí)際在實(shí)驗(yàn)中不用這種方式，只要在數(shù)據(jù)線上加一個(gè)上拉電阻 ，另外兩個(gè)引腳分別接電源和地。由于單線只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。當(dāng) DS18B29 處于寫(xiě)存儲(chǔ)器和溫度 A/D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟 時(shí)間最大為 10us。 ⑧ 延時(shí) 30微秒。 ⑥ 延時(shí) 15微秒。 ④ 延時(shí) 15微秒。 ② 延時(shí) 2微秒。 ⑦ 最后將數(shù)據(jù)線拉高。 ⑤ 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。 ③ 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。 （ 2） DS18B20 的 寫(xiě)操作 ： 圖 58 DS18B20 寫(xiě)時(shí)序 具體步驟： ① 數(shù)據(jù)線先置低電平 “0” 。 ⑧ 若 CPU 讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平 “0” 后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的 高電平算起（第（ 5）步的時(shí)間算起）最少要 480 微秒。 ⑦ 延時(shí)等待（如果初始化成功則在 15 到 60毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由 DS18B20 所返 回的低電平 “0” 。 ④ 延 時(shí) 750微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從 480 到 960 微秒）。 具體步驟： 圖 57 DS18B20 初始化時(shí)序 ① 先將數(shù)據(jù)線置高電平 “1” 。以下選取初始化子程序的說(shuō)明其設(shè)計(jì)。 圖 55 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 56 DS18B20 管腳排列 DS18b20 初始化操作流程 DS18b20 單線通信功能是分時(shí)完成的，且有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因而時(shí)序很重要，對(duì)其操作的程序設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按照時(shí)序的先后次序與 延時(shí)時(shí)間，才能保障對(duì)其操作的可靠實(shí)現(xiàn)。64 位 ROM 的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X^8＋ X^5＋ X^4＋ 1）。主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、 23 第 23 頁(yè) 共 54 頁(yè) 非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 （ 8）負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 （ 6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。固有測(cè)溫分辨率為 ℃。 （ 2）在使用中不需要任何外圍元件 （ 3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： +~ + V。其管腳圖如圖 39 所示。對(duì)于我們普通的電子愛(ài)好者來(lái)說(shuō)， DS18B20的優(yōu)勢(shì)更是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開(kāi)發(fā)溫度相關(guān)的小產(chǎn)品的不二選擇。 DS18b20 溫度傳感器 DS18B20 的簡(jiǎn)介 溫度傳感器的種類眾多，在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí) DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器當(dāng)仁不讓。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 54 是 1602 的內(nèi)部顯示地址。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上 所有文字是否左移或者右移。（說(shuō)明：1為高電平、 0為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 第 15～ 16腳：空腳 。 第 6腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信。 第 5腳： RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 2腳： VDD 接 5V 正電源。 管腳功能 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符。 （ 3）體積小、重量輕，液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。 常見(jiàn)的寄存器 表 52 符號(hào) 地址 功能介紹 B F0H B寄存器 ACC E0H 累加器 PSW D0H 程序狀態(tài)字 IP B8H 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器 P3 B0H P3 口鎖存器 IE A8H 中斷允許控制寄存器 P2 A0H P2 口鎖存器 SBUF 99H 串行口鎖存器 SCON 98H 串 行口控制寄存器 P1 90H P1 口鎖存器 TH1 8DH 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1（高 8位） TH0 8CH 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1（低 8位） TL1 8BH 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0（高 8位） TL0 8AH 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0（低 8位） TMOD 89H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器方式控制寄存器 TCON 88H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器控制寄存器 DPH 83H 數(shù)據(jù)地址指針（高 8位） DPL 82H 數(shù)據(jù)地址指針（低 8位） SP 81H 堆棧指針 LCD1602 液晶屏 1602 液晶屏的優(yōu)點(diǎn) 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （ 1）顯示高質(zhì)量：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。 對(duì)圖進(jìn)行進(jìn)一步的分析，我們已知，對(duì)并行 I/O口的讀寫(xiě)只要將數(shù)據(jù)送入到相應(yīng) I/O 口的鎖存器就可以了，那么對(duì)于定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行 I/O 口等怎么用呢？ 在單片機(jī)中有一些獨(dú)立的存儲(chǔ)單元是用來(lái)控制這些器件的，被稱之為特殊功能寄存器（ SFR）。 單片機(jī)內(nèi)部寄存器 通過(guò)前面的介紹，我們已知道了單片機(jī)的內(nèi)部有 ROM、有 RAM、有并行 I/O 口，還有其他內(nèi)部寄存器，我們做簡(jiǎn)要介紹 圖 51 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 從圖中我們可以看出，在 51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè) CPU 用來(lái)運(yùn)算、控制，有四個(gè)并行I/O 口，分別是 P0、 P P P3，有 ROM，用來(lái)存放程序，有 RAM，用來(lái)存放中間結(jié)果， [1] 郭天祥 .51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程 .北京：電子工業(yè)出版社 ,2021:24~25 19 第 19 頁(yè) 共 54 頁(yè) 此外還有定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行 I/O 口，中斷系統(tǒng)，以及一個(gè)內(nèi)部的時(shí)鐘電路。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào) 將不出現(xiàn)。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。作為輸入口，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)輸出電流（ IIL）。 P3口的輸 出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè) TTL 邏輯門電路。當(dāng) EPROM 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 口同時(shí)接收高 8 位地址和一些控制信號(hào)。在這種情況下， P2 口使用強(qiáng)大的 內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出 1時(shí)。作為輸入口，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)輸出電流（ IIL）。 P2口的輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè) TTL 邏輯門電路。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)， P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（ IIL）。 P1 口的輸出緩沖能接受或輸出 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。在這種模式下， P0 口具有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)對(duì) 0 端口寫(xiě)入 1 時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。 17 第 17 頁(yè) 共 54 頁(yè) GND：接地。 51 單片機(jī)常用管腳功能 89C51 是一種高性能低功耗的采用 CMOS 工藝制造的 8位微控制器，它提供下列標(biāo)準(zhǔn)特征 ： 4K 字節(jié)的程序存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)的 RAM,32 條 I/O 線， 2個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 , 一個(gè) 5 中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口 , 片上震蕩器和時(shí)鐘電路。 （ 16） 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)； （ 17） 一個(gè)全雙工 UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行 I/O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之 間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信； （ 18） 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。5 個(gè)中斷源， 2個(gè)優(yōu)先級(jí)（ 52 有 6個(gè)） ； （ 6） 一個(gè)全雙工串行通信口 ； （ 7） 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為 64kB； （ 8） 外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為 64kB； （ 9） 邏輯操作位尋址功能雙列直插 40PinDIP 封裝 ； （ 10） 單一 +5V 電源供電 ； （ 11） CPU 由運(yùn)算和控制邏輯組成，還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器 ； （ 12） RAM 用存放可以讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果欲顯示的數(shù) 據(jù) （ 13） ROM 用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格 ； （ 14） I/O 口：