【正文】 況下，內(nèi)部禁止中央處理器 CPU訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其他端口，為了避免可能對端口產(chǎn)生的意外寫入：激活閑散模式的那條指令后面的一條指令不應(yīng)是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。程序會首先影響中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序，并緊隨 RETI 指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入閑散工作模式，那條指令后面的一條指令。閑散模式可由任何允許的中斷請求或硬件復(fù)位終止。在閑散工作模式狀態(tài)，中央處理器 CPU 保持睡眠狀態(tài)，而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。 IDL 是閑散等待方式，當(dāng) IDL=1，激活閑散工作狀態(tài)，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。這兩種方式是控制專用寄存器 PCON 中的 PD 和 IDL 位來實(shí)現(xiàn)的。由于外部時鐘信號是通過一個 2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。采用外部時鐘的電路如圖示。10PF 。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30PF177。 外接石英晶體及電容 C1，C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。 時鐘震蕩器 ： AT89C52中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。 XTAL1：震蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。如 EA 端為高電平， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。欲使中央處理器僅訪問外部程序存儲器， EA端必須保持低電平。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。此外，這個引腳會微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時， 應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。如果必要，可對特殊寄存器區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置禁止ALE操作。即使不訪問外部存儲器， ALE 以時鐘震蕩頻率的 1/16 輸端口引腳 第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) 出固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時鐘或用于定時目的。當(dāng)震蕩器工作時， RET 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 P3 口除了作為一般的 I/O 口外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示 表 P3 口 第二功能 P3 口還接收一些用于閃爍存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。 P3 口 ： P3 口是一組帶有內(nèi)部電阻的 8位雙向 I/O 口， P3口輸出緩沖故可驅(qū)動 4 個 TTL 電路。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口線上的內(nèi)容在整個運(yùn)行期間不變。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 P2 口 ： P2 口是一個內(nèi)部帶有上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2的輸出緩沖級可驅(qū)動 4 個 TTL 電路。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時輸出一個電流。 P1 口 ： P1 口一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1的輸出緩沖級可驅(qū)動 4 個 TTL 電路。 P0 口還能夠在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，并在這時激活內(nèi)部的上拉電阻。作為輸出口時，每一個管腳都能夠驅(qū)動 8 個 TTL 電路?？删幊檀型ǖ? 3個 16位定時器 /計(jì)數(shù)器 256 8位內(nèi)部 RAM 全靜 態(tài)工作： 0Hz24MHz 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 與 MCS51 兼容 采用 52 單片機(jī)控制，軟件編程的自由度大，通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡單，安裝方便。 DS18B20 的最大 優(yōu)點(diǎn)是之一是采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì) DS18B20 和微控制器 AT89C52 構(gòu)成的溫度測量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號，可直接與計(jì)算機(jī)連接。 圖 總體設(shè)計(jì)方案流程圖 采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20 測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。 主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案 主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想為： 溫度傳感器測量出來的溫度值由單片機(jī)采集出來，然后單片機(jī)再將采集出的溫度數(shù)據(jù)處理后，通過串行口發(fā)送給 PC 機(jī)。加之單片機(jī)的計(jì)算能力有限，難以進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。 D. 張邑鵬：負(fù)責(zé)元件的采購和設(shè)計(jì)方案的制定。 B．俞彬：負(fù)責(zé)撰寫“課程設(shè)計(jì)報(bào)告書”，協(xié)助電路的焊接和調(diào)試。 開始日期 2020 年 4 月 1 4 日 完成日期 2020 年 6 月 20 日 主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) 主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) 一、設(shè)計(jì)目 的 設(shè)計(jì)以單片機(jī)為從機(jī)，利用溫度傳感器對環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)測，將結(jié)果通過標(biāo)準(zhǔn)串行口傳送通信給微機(jī)主機(jī)，由微機(jī)跟蹤顯示目標(biāo)狀態(tài)；若超過設(shè)定值，則從機(jī)目標(biāo)狀態(tài)以某種現(xiàn)場變化為提示，主機(jī)則以某種直觀警方式為提示。主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) 題目 主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) 任務(wù)與要求 設(shè)計(jì)主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng)，要求： 設(shè)計(jì)以單片機(jī)為從機(jī)，利用溫度傳感器對環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)測，將結(jié)果通過標(biāo)準(zhǔn)串行口傳送通信給微機(jī)主機(jī)，由微機(jī)跟蹤顯示目標(biāo)狀態(tài)；若超過設(shè)定值，則從機(jī)目標(biāo)狀態(tài)以某種現(xiàn)場變化為提示，主機(jī)則以某種直觀警方式為提示。設(shè)計(jì)硬件電路，編寫 PC 機(jī)和單片機(jī)的控制程序，寫出設(shè)計(jì)報(bào)告及詳細(xì)說明。 二、組內(nèi)分工初定 ：負(fù)責(zé)電路的焊接和調(diào)試。 C. 張鋒：負(fù)責(zé)程序的編寫，完善“課程設(shè)計(jì)報(bào)告書”。 三、使用電子元件及個數(shù) 單片機(jī) AT89C52 芯片 1片 液晶顯示器 LCD1602 1個 MAX232 芯片 1片 通訊接口 RS232 1個 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 1個 單片機(jī)插座、 16 腳插座 各 1 個 晶振、電解電容、 LEDRED 各 1 個 按鍵、導(dǎo)線、電阻、電容 若干 四、設(shè)計(jì)方案 現(xiàn)代化集中管理需要對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、制表、打印、繪圖、報(bào)警等 ,同時 ,又要求對現(xiàn)場裝置進(jìn)行實(shí)時控制，完成各種規(guī)定操作，達(dá)到集中管理的目的。因此在功能比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，通常以 PC 機(jī)為 主機(jī) ，單片機(jī)為 從機(jī) ，由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)的采集及對裝置的 控制，而由 主機(jī) 完成各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理及對單片機(jī)的控制。其總體方案流程圖如下所示。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。這樣，測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單，體積也不大。 系統(tǒng)的主要硬件 單片機(jī) ☆主要特性： 8K字節(jié)可編程閃爍存儲器 數(shù)據(jù)保留時間： 10年 三級程序存儲器鎖定 32可編程 I/O線 DS18B20 AT89C52 MAX232 PC 機(jī) 溫度感應(yīng) 采集處理 串口傳輸 監(jiān)控報(bào)警 主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) 8個中斷源 低功耗的閑置和掉電模式 ☆單片機(jī) AT89C52的引腳說明： AT89C52 引腳圖 ☆ 引腳描述 ： VCC： 電源電壓 GND：地 P0 口 ： P0 口是一組 8位漏極開路雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。當(dāng) “1” 被寫入 P0口時，每個 管腳都能夠作為高阻抗輸入端。 P0 口在閃爍編程時， P0 口接收指令，在程序校驗(yàn)時，輸出指令，需要接電阻。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時可主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) 作為輸入口。閃爍編程時和程序校驗(yàn)時， P1 口接收低 8位地址。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時，可作為輸入口。在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。閃爍編程或校驗(yàn)時， P2 口接收高位地址和其它控制信號。對 P3口寫如 “1” 時，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為 輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用電阻輸出電流。 RST： 復(fù)位輸入。 ALE/PROG ：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖時，閃爍存儲器編程時，這個引腳還用于輸入編程脈沖。這個位置后只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被應(yīng)用。 PSEN： 程序儲存允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C51 由外部程序存儲器讀取指令時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 EA/VPP： 外部訪問允許。需要注意的是：如果加密位 LBI 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。閃爍存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電壓 VPP，當(dāng)然這必 須是該器件是使用 12V編程電壓 VPP。 XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自然震蕩器。對外接電容 C1， C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩(wěn)定性、 起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。10PF ，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇 40PF177。用戶也可以采用外部時鐘。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2則懸空。 主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) 圖 內(nèi)部振蕩電路 圖 閑散節(jié)電模式 AT89C52 有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是閑散模式和掉電工作模式。 PD 是掉電模式，當(dāng) PD=1 時，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。如需要同時進(jìn)入兩種工作模式，即 PD 和 IDL 同時為 1，則先激活掉電模式。此時，片內(nèi)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器和所有特殊 功能寄存器的內(nèi)容保持不變。終止閑散工作模式的方法有兩種，一是任何一條被允許中斷的事件被激活， IDL 被硬件清除，即刻終止閑散工作模式。二是通過硬件復(fù)位也可將閑散工作模式終止。 ☆ 掉電模式 ： 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在中指掉電模式前被凍結(jié)。 模式 程序存儲器 ALE PSEN P0 P1 P2 P3 閑散模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 閑散模式 內(nèi)部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 表 閑散和掉電模式外部引腳狀態(tài)。為了使單片機(jī)正常工作，被鎖存的 EA 電平與這個引腳當(dāng)前輯電平一致。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。 ☆引腳排列： DS18B20 的 3腳封裝如下圖所示。 圖 DS18B20 封裝 ☆內(nèi)部結(jié)構(gòu)： DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ☆性能特點(diǎn)： 1）獨(dú)特的單線接口，既可通過串行口線，也可通過其它 I/O 口線與微機(jī)接口， 無需變換其它電路，直接輸出被測溫度值； 2） DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可用并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn) 組網(wǎng)多點(diǎn)測溫； 3） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形 如一只三極管的集成電路內(nèi)； 4）適應(yīng)電壓范 圍更寬，電壓范圍： ~； 主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) 5)DS18B20 不需要備份電源，既可用數(shù)據(jù)線供電，也可采用外部電源供電； 6）測量范圍為 55℃ ~+125℃，固有測溫分辨率為 ℃； 7）可編程的分辨率為 9~12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、 ℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫； 8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時可 傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有較強(qiáng)的抗干擾糾錯能力； 9）警告搜索命令能識別和尋址溫度在編訂的極限之外的器件（溫度警告情況）； 10）應(yīng)用范 圍包括恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)類產(chǎn)品、溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)； 11） DS18B20 具有負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能 正常工作。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時，溫度寄存器 的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 圖 DS18B20 測溫原理框圖 主從式溫度監(jiān)測報(bào)警與控制系統(tǒng) ☆相關(guān)控制接口介紹： 1）溫度傳感器 DS18B20 加電后，處在空閑狀態(tài)，要啟動溫度測量和模數(shù)轉(zhuǎn)換，處理器需要向其發(fā)出 Convert T[44h]命令，轉(zhuǎn)換完