【正文】 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 8EH 71H 7 F8H 07H 滅 FFH 00H 8 80H 7FH 2. LED 顯示器動態(tài)顯示方式 并排使用的多位數(shù)碼管稱為 LED 顯示器。在段碼字節(jié)中代碼位與發(fā)光二極管的對應(yīng)關(guān)系如下： 段碼 Ｄ７ Ｄ６ Ｄ５ Ｄ４ Ｄ３ Ｄ２ Ｄ１ Ｄ０ 段名 dp g f e d c b a 段碼的值與數(shù)碼管的公共引腳的接法有關(guān)。 ＬＥＤ 顯示器原理 １． 段碼 所謂段碼就是 為數(shù)碼管顯示提供的各段狀態(tài)組合，即字形代碼。 ２． 共陽極接法。 在使用中，為了給發(fā)光二極管加驅(qū)動電壓，它們應(yīng)有一個公共引腳，公共引腳共有如下兩種接法： １． 共陰極接法。每段工作電流為５－１ＭＡ，一只數(shù)碼管的７段ＬＥＤ全亮 需要電流為３５－７０ＭＡ。 2. 機(jī)械性能好，體積小，重量輕，價格低廉；能與ＣＯＭＳ和ＴＴＬ電路配合使用；使用壽命長。 通過數(shù)碼管中的發(fā)光二極管的亮暗組合，可以顯示多組數(shù)字、字母以及其他符號。 LED 顯示器 概述 LED 是 Light Emiting Diode (發(fā)光二極管 )的縮 寫，發(fā)光二極管是能將電信號轉(zhuǎn)換成光信號的電致發(fā)光器件。 XTAL1： 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù) 存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 PSEN： 外部程序存儲器的選通信號。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，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） 第 頁 6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時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)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH編程和校驗(yàn)時， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個內(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)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 （ 2） 管腳說明： VCC： 供電電壓。 可編程串行通道 兩個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器 壓力傳感器 AD 轉(zhuǎn)換器 AT89S51 單片機(jī) 上位機(jī) 顯示器 第 頁 5 128*8 位內(nèi)部 RAM 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 與 MCS51 兼容 如圖 所示。 第 頁 4 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖 1 所示，控制器采用單片機(jī) AT89C51，壓力 傳感器采用 PCF8591，用 4 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn) 壓力 顯示。 從以上兩種方案，很 容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡單，故采用了方案二。單片機(jī) AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 方案一： 考慮到用 壓力 傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以使用電阻 應(yīng)變片 之類的器件利用其感 壓力 效應(yīng)，感 壓力 電路比較 麻煩，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，才可以滿足設(shè)計(jì)要求。 調(diào)節(jié) 壓力 的超調(diào)量小于 30%。 （ 4）抗干擾性和可靠性設(shè)計(jì)。 （ 2）系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)幾配置，主要軟件的功能、結(jié)構(gòu)框圖。主要表現(xiàn)在兩個方面：一是硬件板設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)（如 PC 總線），配置各種通用的模板，以便擴(kuò)充功能時，只需增加功能模板就能實(shí)現(xiàn)；二是軟件功能模塊或控制算法采用標(biāo)準(zhǔn)模塊結(jié)構(gòu)，用戶使用時不需要二次開發(fā)，只需各種功能模塊，靈活地進(jìn)行控制系統(tǒng)組態(tài)。 （ 3）實(shí)時性強(qiáng) 選用高性能的 89C51 單片機(jī)的實(shí)時性，表現(xiàn)在內(nèi)部和外部事件能及時地響應(yīng)，并做出相應(yīng)的處理。其次是設(shè)計(jì)可靠的控制方案，并具有各種安全保護(hù)措施，如報警、事故預(yù)測、事故處理和不間斷電源等。 第 頁 2 第一章 總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 一般系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則包含安 全性（穩(wěn)定抗干擾性），操作的便利性（人性化），實(shí)時性，通用性和經(jīng)濟(jì)性。 由 PCF8591 組建的 壓力 測量單元體積小，便于攜帶、安裝。 而傳統(tǒng)的 壓力 計(jì)也有反應(yīng)速度慢、讀數(shù)麻煩、測量精度不 高、誤差大等缺點(diǎn)而下面利用集成溫度傳感器 PCF8591 設(shè)計(jì)并制作了一款基于 89C51 的 4 位數(shù)碼管顯示的數(shù)字溫度計(jì)，其電路簡單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化，易于實(shí)現(xiàn)。而 電阻應(yīng)變片 測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的 壓力 ，需要比較多的外部硬件支持。本文討論的 數(shù)字壓力 計(jì) 壓力 控制系統(tǒng) 89C51單片機(jī)提取 PCF8591轉(zhuǎn)化成 壓力 變化通過單片機(jī)內(nèi)部 A/D轉(zhuǎn)化電路轉(zhuǎn)化成數(shù)值并由數(shù) 字顯示 電路顯示出來。 數(shù)字壓力 計(jì)本身可由電源提供電壓，用 數(shù)字壓力 傳感器檢測 壓力 ，因此 數(shù)字壓力 計(jì)屬 于壓力 系統(tǒng)。 數(shù)字壓力 計(jì)的出現(xiàn)，給人類的生活帶來了很多方便，使人類不管是在生活還是在工業(yè)方面都有了很多便利之處。 第 頁 1 基于 89C51 的 4 位數(shù)碼管顯示的數(shù)字溫度計(jì) 前 言 單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了壓力 檢測和 壓力 控制。隨著 壓力 控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣性，各種適用于不同場合的智能 壓力 控制器應(yīng)運(yùn)而生。但是 數(shù)字壓力 計(jì)主要應(yīng)用還是在生產(chǎn)過程、實(shí)驗(yàn)室及研究所。控制理論從經(jīng)典理論、現(xiàn)代理論已經(jīng)發(fā)展到更先進(jìn)的控 制理論，控制系統(tǒng)也由簡單的控制系統(tǒng)、大系統(tǒng)發(fā)展到今天的復(fù)雜系統(tǒng)。 在我們?nèi)粘Ｉ罴案鞣N生產(chǎn)中，經(jīng)常要用到 壓力 的檢測及控制，傳統(tǒng)的測 壓元件有電阻 應(yīng)變片等 。其缺點(diǎn)如下： 1． 硬件電路復(fù)雜； 2． 軟件調(diào)試復(fù)雜； 3． 制作成本高。其中 壓力 傳感器 PCF8591，它集 壓力 測量、 A／ D 轉(zhuǎn)換于一體 ， PCF8591 是一款具有 I2C 總線結(jié)構(gòu)的器件。同時， PCF8591的輸出為數(shù)字量，可以直接與單片機(jī)連接，無需后級 A／ D 轉(zhuǎn)換，控制簡單。 （ 1）安全可靠 首先要選用高性能的 89C51 單片機(jī)，保證在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能正常運(yùn)行。 （ 2）操作維護(hù)方便 操作方便表現(xiàn)在操作簡單、直觀形象和便于掌握且不強(qiáng)求操作工要掌握計(jì)算機(jī)知識才能操作。 （ 4）通用性好 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮能適應(yīng)不 同的設(shè)備和各種不同設(shè)備和各種不同控制對象，并采用積木式結(jié)構(gòu)，按照控制要求靈活構(gòu)成系統(tǒng)。 （ 5）經(jīng)濟(jì)效益高 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 （ 1）系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、 （ 2）方案論證評審 硬件和軟件的分別細(xì)化設(shè)計(jì) 硬件和軟件的分別調(diào)試 系統(tǒng)的組裝 （ 3）離線仿真和 調(diào)試階段 第 頁 3 系體的總體方案設(shè)計(jì)和框圖設(shè)計(jì) （ 1）系統(tǒng)的主要功能、技術(shù)指標(biāo)、原理性方框及文字說明。 （ 3）保證性能指標(biāo)要求的技術(shù)措施。 （ 5）工藝要求 壓力 數(shù)碼管顯示。 供電電壓：交流 5Ｖ。 方案二：由于本設(shè)計(jì)是測 壓力 電路，首先要選用高性能的 AT89C51 單片機(jī)，保證在惡劣的工業(yè)環(huán)境下能正常運(yùn)行。測溫傳感器使用二極管結(jié)電壓變化的數(shù)值來轉(zhuǎn)化成溫度的變化，在將隨被測溫度變化的 S 電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。 考慮到方案中制作數(shù)字溫度計(jì)，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。 圖 總體設(shè)計(jì)方框圖 第二章 硬件設(shè)計(jì) 主要器件說明 主控制器 單片機(jī) AT89S51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 （ 1） 主要特性： 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 三級程序存儲器鎖定 32 可編程 I/O 線 5 個中斷源 低功耗的閑置和掉電模式 GND： 接地。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST： 復(fù)位輸入。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 EA/VPP： 當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2： 來自反向振蕩器的輸出。由條形發(fā)光二極管組成“ 8”字形的 LED 顯示器，也稱數(shù)碼管。 數(shù)碼管能夠被廣泛應(yīng)用與其具有的許多特點(diǎn)是分布開的，其中包括 ： 1. 發(fā)光響應(yīng)快，亮度強(qiáng)，高頻特性好；而且隨著材料的不同，數(shù)碼管還能發(fā)出紅、黃、綠、藍(lán)、橙等多種顏色。 3. 工作電壓低，驅(qū)動電流適中。這樣大的電流需要由驅(qū)動電路來提供，因此，使用時要注意數(shù)碼管的驅(qū)動問題。把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成陰極公共引腳，使用時 第 頁 7 陰極公共陰極接地，這樣陽極上加高電平的發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而加低