【正文】 測溫電路 鍵盤與顯示模塊對鍵盤和顯示模塊有下面兩種方案： 方案一：采用液晶顯示屏和通用矩陣鍵盤。但由于只需顯示三位溫度值，信息量比較少，且由于液晶是以點(diǎn)陣的模式顯示各種符號，需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫，編程工作量大，控制器資6 3 系統(tǒng)方案論證 源占用較多，其成本也偏高。按鍵采用單列 3 按鍵進(jìn)行溫度設(shè)定。同時(shí)數(shù)碼管采用 BCD 編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。2. 溫度測量模塊采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫,因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。3. 顯示用 LED 數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)溫度值，用三個(gè)單鍵實(shí)現(xiàn)溫度值的設(shè)定。系統(tǒng)的基本框圖如圖 33 所示。數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果就顯示到數(shù)碼管上。DS18B20 可以被編程，所以箭頭是雙向的。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上， Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外，AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后。DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。在 Flash 編程時(shí)，此引腳(PROG)也用作編程輸入脈沖。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)。這一位置“1” ，MOVX 或 MOVC 指令時(shí)有效。這個(gè) (地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位) 的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。當(dāng) AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時(shí)，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，PSEN 將不被激活。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令。在Flash 編程期間，EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個(gè)TTL 邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在 Flash 編程時(shí)，；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。 P1 口： . I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 .邏輯電平。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。表 41 P1 口第二功能引腳號 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)編程使用) MISO(在系統(tǒng)編程使用) SCK(在系統(tǒng)編程使用)P2 口： . I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個(gè) 。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)。在這種應(yīng)用中， 1。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。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。在 Flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些控制信號。由運(yùn)算器、定時(shí)控制部件和專用寄存器三大部分組成。它以算術(shù)邏輯單元 ALU 為核心，功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳輸操作。為了乘除運(yùn)算的需要。單片機(jī)指令系統(tǒng)中的布爾指令集、存儲器中的位地址空間與 CPU 中的位操作構(gòu)成了片內(nèi)的布爾功能系統(tǒng)，它可對位(bit)變量進(jìn)行布爾處理，如置位、清零、求補(bǔ)、測試轉(zhuǎn)移及邏輯“與” 、 “或”等操作。 運(yùn)算部件中的累加器 ACC 是一個(gè) 8 位的累加器(ACC 也可簡寫為 A)。 單片機(jī)的程序狀態(tài) PSW，是一個(gè) 8 位寄存器，它包含了程序的狀態(tài)信息。對指令進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，完成一系列定時(shí)控制的微操作，用來控制單片機(jī)各部分的運(yùn)行。(3)專用寄存器專用寄存器組也稱為特殊功能寄存器，主要用與表示當(dāng)前要執(zhí)行的指令的內(nèi)存地址、存放操作數(shù)和知識指令執(zhí)行后的狀態(tài)等。 AT89S52 的時(shí)鐘及復(fù)位電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時(shí)所需的時(shí)鐘信號。在執(zhí)行指令時(shí)，CPU 首先要到程序存儲器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，并由時(shí)序電路產(chǎn)生一系列控制信號去完成指令所規(guī)定的操作。單片機(jī)復(fù)位電路有多種，根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常由兩種基本形式：上電自動復(fù)位、手動開關(guān)復(fù)位。外因是射頻干擾，它是以空間電磁場的形式傳遞在機(jī)器內(nèi)部的導(dǎo)體(引線或零件引腳) 感生出相應(yīng)的干擾，可通過電磁屏蔽和合理的布線/ 器件布局衰減該類干擾；電源線或電源內(nèi)部產(chǎn)生的干擾，它是通過電源線或電源內(nèi)的部件耦合或直接傳導(dǎo)，可通過電源濾波、隔離等措施來衰減該類干擾。 XTAL2XTAL1GNDC1C2 AT89S52 GNDXTAL1XTAL2205。178。202。214。208。191。 AT89S52圖 42 內(nèi)部振蕩電路 圖 43 外部振蕩電路(1) 上電自動復(fù)位上電自動復(fù)位要求接通電源后，自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。對于 CMOS 型單片機(jī)，只要接一個(gè)電容至 VCC 即可。RST .起振時(shí)間，振蕩器的起振時(shí)間于頻率有關(guān)。RC 時(shí)間12 4 系統(tǒng)的硬件介紹及設(shè)計(jì) 常熟越大，上電視 RST 端的高電平時(shí)間越長。常用的手動開關(guān)復(fù)位電路如圖 45 所示。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行之中時(shí)；按下復(fù)位鍵也能是 RST 持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。 VC RST VC RRST圖 44 上電自動復(fù)位 圖 45 手動開關(guān)復(fù)位 單總線數(shù)字式溫度計(jì) DS18B20 介紹 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線” 接口的溫度傳感器，即單總線器件。現(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。測溫范圍 －55℃～＋125℃，固有測溫分辨率 ℃。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。它們分別是：ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8 位是單線系列編碼，后面 48 位是芯片唯一的序列號哦，最后 8 位是以上 56 位的 CRC 碼（冗余校驗(yàn)） 。DS18B20 共 64 位 ROM.RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20 共9 個(gè)字節(jié) RAM,每個(gè)字節(jié)為 8 位。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第 8 個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓那個(gè)用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在RAM 都存在鏡像，方便操作。該系統(tǒng)的顯示電路見圖 47。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是 P 型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是 N 型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會被推向 P 區(qū)，在 P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量， 發(fā)光的原理。 它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。此外，LED可分為共陰極和共陽極兩種，如圖 48 所示。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元(多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示)。本次設(shè)計(jì)中為了外觀整齊，提高焊接的可靠性，選擇 4 位數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。表 43 7 段 LED 數(shù)碼管顯示字型表顯示字符 共陰極字符碼 共陽極字符碼 顯示字符 共陰極字符碼 共陽極字符碼0 3FH C0H C 39H C6H1 06H F9H D 5EH A1H2 5BH A4H E 79H 86H3 4FH B0H F 71H 8EH4 66H 99H P 73H 8CH5 6DH 92H U 3EH C1H6 7DH 82H T 31H CEH7 07H F8H Y 6EH 91H8 7FH 80H H 76H 89H9 6FH 90H L 38H C7HA 77H 88H 不顯示 00H FFHB 7CH 83H數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。靜態(tài)驅(qū)動是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動，、十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。(2) 動態(tài)顯示驅(qū)動數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)顯示筆劃“a，b，c ，d，e，f，g，dp”的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1~2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。所以本設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立按鍵式鍵盤，方案如下圖所示。原理圖如圖 410，PNP 型三極管驅(qū)動蜂鳴器，當(dāng) 輸出高電平時(shí)蜂鳴器發(fā)聲。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原則應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設(shè)計(jì)的，應(yīng)可靠實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。(2) 各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，子程序化。(3) 程序存儲區(qū)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)要合理規(guī)劃，既能節(jié)約內(nèi)存容量，又使操作方便。各個(gè)功能程序運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行結(jié)果以及運(yùn)行要求都要設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移，運(yùn)行，控制都可通過狀態(tài)標(biāo)志條件來控制。(6) 實(shí)現(xiàn)全面軟件抗干擾設(shè)計(jì)。 程序流程圖介紹流程圖是流經(jīng)一個(gè)系統(tǒng)的信息流、觀點(diǎn)流或部件流的圖形代表。這種過程既可以是生產(chǎn)線上的工藝流程，也可以是完成一項(xiàng)任務(wù)必需的管理過程。這些過程的各個(gè)階段均用圖形塊表示，不同圖形塊之間以箭頭相連，代表它們在系統(tǒng)內(nèi)的流動方向。 流程圖是揭示和掌握封閉系統(tǒng)運(yùn)動狀況的有效方式。 程序流程圖的作用程序流程圖是人們對解決問題的方法、思路或算法的一種描述。 繪制流程圖的步驟 為了便于識別，繪制流程圖的習(xí)慣做法是：一般用橢圓表示“開始” 與“結(jié)束”，行動單片機(jī)的可調(diào)溫度控制器 19方案普通工作環(huán)節(jié)用矩形表示，問題判斷或判定（審核/審批/評審）環(huán)節(jié)用菱形表示，箭頭代表工作流方向，流程圖實(shí)例圖，輸入輸出為平行四邊形。簡單易用，業(yè)內(nèi)應(yīng)用較廣泛。 系統(tǒng)程序流程圖在主程序中，當(dāng)系統(tǒng)上電完成定義寄存器等初始化操作后，首先判斷是否要調(diào)整溫度設(shè)定值，也就是判斷四個(gè)按鍵是否有按下，若有按鍵按下則修改對應(yīng)的溫度上下限值，執(zhí)行設(shè)置鍵、選擇鍵、上限加、上限減、下限加、下限減的操作。在這之后，程序?qū)⒈容^采集的溫度值是否高于上限設(shè)定值或低于下限設(shè)定值，溫度值若低于下限則啟動暖風(fēng)機(jī)給溫室加熱，若高于上限值則停止暖風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。再判斷有無按鍵按下，開始下一個(gè)循環(huán)周期的工作。讀溫度讀報(bào)警溫度設(shè)定判斷是否超限 報(bào)警開始初始化啟動 DS18B20LED 顯示圖 51 系統(tǒng)程序流程圖20 5 系統(tǒng)的軟件介紹及設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)對于 51 系列單片機(jī)，現(xiàn)有四種語言支持，即匯編、PL/M、C 和 BASIC。一個(gè)新變量名定義之后可在程序中作變量使用，非常易學(xué)，根據(jù)解釋的行可以找到錯誤而不是當(dāng)程序執(zhí)行完才能顯示出來。BASIC 為簡化使用變量，所有變量都用浮點(diǎn)值。當(dāng)前已經(jīng)很少使用此語言了。它很像PASCAL，是一種結(jié)構(gòu)化語言，但它使用關(guān)鍵字去定義結(jié)構(gòu)。PL/M 總是來說是\”高級匯編語言\” ，可詳細(xì)控制著代碼的生成。C 語言是一種源于編寫 UNIX 操作系統(tǒng)的語言，它是一種結(jié)構(gòu)化語言，可產(chǎn)生壓縮代碼。與匯編相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：對單片機(jī)的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對 51 的存儲器結(jié)構(gòu)有初步了解，寄存器分配、不同存儲器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細(xì)節(jié)可由編譯器管理程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分為不同的函數(shù)。提供的庫包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，將已編好程序容易的植入新程序，因?yàn)樗哂蟹奖愕哪K化編程技術(shù)，C 語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持，C 語言程序本身并不依賴于機(jī)器硬件系統(tǒng)，基本上不做修改就可根據(jù)單片機(jī)的不同較快的移植過來。指令系統(tǒng)