【正文】 Document 前面的“ +”號，再雙擊 test 前面的圖標(biāo)。 （ 8）在彈出的對話框中選擇“ Schematic Document”圖標(biāo)并單擊 OK 按鈕。 （ 6）雙擊 Document 文件夾。 （ 4）用鼠標(biāo)單擊 OK 按鈕即可進(jìn)入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫管理窗口。 （ 2）進(jìn)入 Protel 99 SE 主窗口后，執(zhí)行菜單命令 File/New。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 24 頁 共 45 頁 控制電路圖 鍵盤 電路設(shè)計(jì) 電路的設(shè)計(jì) 此電路利用 單片機(jī)的管腳檢測高低電平，當(dāng)有按鍵按下，則單片機(jī)管腳就有低電平，則判斷是哪個(gè)按鍵按下了 ?？梢院喕蜏p輕微型計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)。它們優(yōu)點(diǎn)是，需要的元件很少 .從而使得裝配成本低，可靠性高和占空間少。 L297 是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器 (包括環(huán)形分配器 )。 圖 312 外部電源供電 圖 313 寄生電源供電 電機(jī)控制 電路設(shè)計(jì) 電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中 89C51 對 電機(jī)的可控制是 通過軟件的 PWM 來 控制電機(jī)的 轉(zhuǎn)速 。若采用外部電源給器件供電，外部電源接 VCC 引腳通過 VD2 向器件供電，如圖 313 所示。在 I/O 線呈低電平時(shí)，該由電容 C 上的電壓繼續(xù)向器件供電。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 23 頁 共 45 頁 圖 311 讀“ 0”和讀“ 1”時(shí)隙 測溫電路設(shè)計(jì) DS1B20 低壓供電，電源范圍 3 ~ 5V，可以本地供電，也可以接從數(shù)據(jù)線上竊取電源（寄生式供電）。因而主機(jī)在讀時(shí)隙期間，必須釋放總線。若發(fā)送“ 0”，則拉低總線當(dāng)發(fā)送“ 0”時(shí)， DS18B20在該時(shí)隙結(jié)束后，釋放總線，由上拉電阻將總線拉回至空閑高電平狀態(tài)。讀時(shí)隙如圖 311所示，在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)隙之后， DS18B20器件才開始在總線上發(fā)送“ 0”或“ 1”。且在兩次獨(dú)立的讀時(shí)隙之間，至 少需要 1μs的恢復(fù)時(shí)間。所以在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)隙，以便 DS18B20能夠傳輸數(shù)據(jù)。在寫 0時(shí)隙期間，微控制器在整個(gè)時(shí)隙中將總線拉低：而寫 1時(shí)隙期間，微控制器將總線拉低，然后在時(shí)隙起始后 15μs之內(nèi)釋放總線。所有的寫時(shí)隙必須 在 60 ~ 120μs完成，且在每個(gè)循環(huán)之間至少需要 1μs的恢復(fù)時(shí)間。在每個(gè)時(shí)隙，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。 1．復(fù)位和應(yīng)答脈沖時(shí)隙 每個(gè)通信周期起始于微處理器發(fā)出的復(fù)位脈沖，其后緊跟 DS18B20 發(fā)出的應(yīng)答脈 沖，如圖 39 所示。與 DS18B20 的通信，是通過操 作時(shí)隙完成單總線上的數(shù)據(jù)傳輸。所有的 DS18B20 器件要求采用嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 表 34 溫度和數(shù)字量的關(guān)系 ● DS18B20 的通信協(xié)議 數(shù)字式溫度傳感器和模擬傳感器最大的區(qū)別，是將溫度信號直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，然后通過串行通行的方式輸出。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 21 頁 共 45 頁 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 ● DS18B20 中的溫度傳感器對溫度的測量及處理 DS18B20 測量溫度時(shí)使用特有的溫度測量技術(shù)，將被測溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號，測量結(jié)果存入溫度寄存器中。第六、七、八個(gè)字節(jié)用于內(nèi)部計(jì)算。 暫存存儲(chǔ)器包含了 8 個(gè)連續(xù)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)是測得 的溫度信息，第一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個(gè)字節(jié)是溫度的高八位。 R1 和 R0 的設(shè)置組合與溫度分辨率有關(guān)，具體關(guān)系見表 33。 ●程序設(shè)置寄存器，可用來設(shè)置分辨率位數(shù)，該寄存器是 DS1820 所沒有的。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 使電壓、特性及封裝有更多的選擇，可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測溫系統(tǒng)。 2℃，適用于對性能要求不高，成本控制嚴(yán)江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁 共 45 頁 格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。 DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色！DS1822 與 DS18B20 軟件兼容，是 DS18B20 的簡化版本?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。 DS18B20 可以程序設(shè)定 9~12 位的分辨率，精度為177。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 DS1822 的精度較差為177。 DS18B DS1822 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器 同DS1820 一樣， DS18B20 也 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55℃ ~ +125℃，在 10~+85℃范 圍內(nèi) ,精度為177。新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。一線總線具備能與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字通訊、布線簡煉、接收簡單、使用方便、精度高、性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜等多方面優(yōu)點(diǎn)，是工業(yè) 現(xiàn)場系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高級境界。 按鍵 AN AN AN AN4 功能設(shè)定如下表 32 所示： 表 32 按鍵功能表 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 45 頁 按鍵 功能設(shè)定 AN1 功能切換 AN2 按鍵按下時(shí)， 開始進(jìn)行計(jì)價(jià)，再按下則結(jié)束 AN3 設(shè)定 增加 AN4 設(shè)定 減小 AN5 模擬脈沖 按鍵 都是 采用軟件查詢方式； 溫度測量電路 本次設(shè)計(jì)采用的測溫元件選用 DALLAS 公司的 一線溫度傳感器 。 。 1位顯示器由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管 a~g控制七個(gè)筆畫（段）的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開頭有些失真，但控制簡單，使用方便。常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)如圖 3－ 4（ a）所示。LED是屬于電流控制器件，使用時(shí)必須加限流電阻。 圖 33 復(fù)位電路 溫度顯示模塊 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的顯示電路采用 LED動(dòng) 態(tài)顯示方式，顯示內(nèi)容有 電機(jī)的速度 和電機(jī)的表面溫度 。當(dāng)振蕩頻率為 12MHz時(shí)，典型值為 C=10uf， R=。 10MHz時(shí)約為 1ms， 1MHz時(shí)約為 10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位， RST在上電進(jìn)應(yīng)保持 20ms以上的高電平。在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在 RST端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長，就可以使 MCS51有效的復(fù)位。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 共 45 頁 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的復(fù)位方式是 電容 復(fù)位方式。此時(shí) ALE、 PSEN、 P0、 P P P3口都 輸出高電平。 圖 32 CMOS 型單片機(jī)時(shí)鐘電路 框圖 復(fù)位電路 計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使中央處理器 CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。圖中 SYS為晶振或陶瓷諧振器，振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率主要由SYS參數(shù)確定（晶振上標(biāo)明的頻率）。振蕩器工作受 /PD端控制，由軟件置“ 1” PD（即特殊功能寄 存器 ）使 /PD＝ 0，振蕩器停止工作，整個(gè)單片機(jī)也就停止工作，以達(dá)到節(jié)電目的。AT89C51是屬于 CMOS8位微處理器，它的時(shí)鐘電路在結(jié)構(gòu)上有別于 NMOS型的單片機(jī)。 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 四、 芯片擦除： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制 信號組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 (11)XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 (9)/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號。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)器周期的高電平江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 45 頁 時(shí)間。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表 3－ 1 所示： 表 31 P3口的第二功能 引 腳 第二功能 信 號 名 稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部中斷 0 請求 INT1 外部中斷 1 請求 T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)輸入 T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 計(jì)數(shù)輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 (4)P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 二、 管腳說明： (1)VCC：供電電壓 ； (2)GND：接地 ； 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 共 45 頁 (3)P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏 極 開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 可編程串行通道 178。 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 178。 128*8位內(nèi)部 RAM 178。 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 178。 與 MCS51 兼容 178。 STC89C52是一種低電壓，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K bytes的可反復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），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) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash存儲(chǔ)單元， 它 是一種高效微控制器， 兼容 ATMEL的AT89C52單片機(jī)， STC89C52單片機(jī)為很多嵌入式控 制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案 ，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)功能要求以及單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)思 路（如圖 2－ 1）對 單片機(jī)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，要使單片機(jī)能準(zhǔn)確的接受與發(fā)送數(shù)據(jù)，在受到外部各種干擾后，能及時(shí)恢復(fù)繼續(xù)工作，所以整個(gè)單片機(jī)部分分為時(shí)鐘電路、開關(guān)復(fù)位電路以及單片機(jī)三個(gè)部分。 把兩 個(gè)發(fā)光管的共陽極接電源，再分別串限流電阻接單片機(jī)的控制管腳。 4． 電機(jī)控制 電路 是通過 L298 達(dá)林頓管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通過單片機(jī)給出 PWM 波來進(jìn)行速度控制。 3．鍵盤及顯示 電路 設(shè)計(jì) 鍵盤采用軟件查詢的方法來設(shè)計(jì)。由于 其具有抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格低廉、易于與微處理器接口等諸多優(yōu)點(diǎn)。另一方面，用單片機(jī)來作為控制系統(tǒng)的核心，有著控制穩(wěn)定、成本低廉、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)生活 中有一定的實(shí)用價(jià)值！ 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 硬件部分設(shè)計(jì)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在 選擇的機(jī)型基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。 從實(shí)用的角度看，評價(jià)一個(gè)系統(tǒng)實(shí)用價(jià)值的重要標(biāo)準(zhǔn)，就是這個(gè)系統(tǒng)對社會(huì)生活和科技觀念有多大的貢獻(xiàn)。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 9 頁 共 45 頁 第二章 系統(tǒng)總體分析與設(shè)計(jì) 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能是：（ 1）對 電機(jī)表面 溫度 進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并用數(shù)碼管顯示檢測的結(jié)