【正文】 ) 溫度采集電路部分(5) 晶閘管控制部分(6) 存儲部分 良好的設(shè)計(jì)方案可以減少軟件設(shè)計(jì)的工作量，提高軟件的通用性，擴(kuò)展性和可讀性。(2) 明確各模塊之間的數(shù)據(jù)流傳遞關(guān)系，力求數(shù)據(jù)傳遞少，以增強(qiáng)各模塊的獨(dú)立性，便于軟件編制和調(diào)試。(4) 按照開發(fā)式軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將各模塊有機(jī)的結(jié)合起來，即成一個(gè)較完善的系統(tǒng)。第2章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)主要思路是通過對單片機(jī)編程將由溫度傳感器DS18B20采集的溫度外加驅(qū)動電路顯示出來，包括對繼電器的控制，進(jìn)行升溫。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路本系統(tǒng)采用的單片機(jī)為STC89C52RC。主要特性如下：增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.工作電壓：～（5V單片機(jī)）/～（3V單片機(jī)）工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)片上集成512字節(jié)RAM通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。即定時(shí)器T0、TT2外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART工作溫度范圍：40～+85℃（工業(yè)級）/0～75℃（商業(yè)級）PDIP封裝STC89C52RC單片機(jī)的工作模式掉電模式：典型功耗,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序空閑模式：典型功耗2mA正常工作模式：典型功耗4Ma～7mA掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備STC89C52RC引腳圖STC89C52RC引腳功能說明VCC（40引腳）：電源電壓VSS（20引腳）：接地P0端口（～，39～32引腳）：P0口是一個(gè)漏極開路的8位雙向I/O口。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在Flash ROM編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。P1端口（～，1～8引腳）：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。此外，（）和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體參見下表：在對Flash ROM編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1接收低8位地址。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。P2作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個(gè)電流（）。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行“MOVX R1”指令）時(shí)，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不會改變。P3端口（～，10～17引腳）：P3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。在對Flash ROM編程或程序校驗(yàn)時(shí)，P3還接收一些控制信號。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能無效。ALE/（30引腳）：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。如果需要，通過將地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。否則，ALE將被微弱拉高。（29引腳）：外部程序存儲器選通信號（）是外部程序存儲器選通信號。/VPP（31引腳）：訪問外部程序存儲器控制信號。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定位RESET。在Flash編程期間，也接收12伏VPP電壓。XTAL2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。單片機(jī)XIAL1和XIAL2分別接30PF的電容，中間再并個(gè)12MHZ的晶振，形成單片機(jī)的晶振電路。圖21 單片機(jī)最小系統(tǒng) 鍵盤電路鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的主要輸入設(shè)備，單片機(jī)使用的鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。因此使用方便，但硬件較復(fù)雜。非編碼鍵盤中鍵的數(shù)量較少，硬件簡單，在單片機(jī)中應(yīng)用非常廣泛。圖22 按鍵功能圖按鍵電路圖如圖23所示。相對與數(shù)碼管顯示更靈活，顯示內(nèi)容更加豐富，人機(jī)交互頁面更加人性化?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字. 。LCD12864的基本特性（1） 、低電源電壓（VDD:++）（2）、顯示分辨率:12864點(diǎn) （3）、內(nèi)置漢字字庫，提供8192個(gè)1616點(diǎn)陣漢字(簡繁體可選) （4）、內(nèi)置 128個(gè)168點(diǎn)陣字符 （5）、2MHZ時(shí)鐘頻率 （6）、顯示方式：STN、半透、正顯 （7）、驅(qū)動方式：1/32DUTY，1/5BIAS （8）、視角方向：6點(diǎn) （9）、背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/5—1/10 （10）、通訊方式：串行、并口可選 （11）、內(nèi)置DCDC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓 （12）、無需片選信號，簡化軟件設(shè)計(jì)（13）、工作溫度: 0℃ +55℃ ,存儲溫度: 20℃ +60℃管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC+5V電源正3V0對比度（亮度）調(diào)整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7——DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,表示DB7——DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7——DB0R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式（見注釋1）16NC空腳17/RESETH/L復(fù)位端，低電平有效（見注釋2）18VOUTLCD驅(qū)動電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）（見注釋3）20KVSS背光源負(fù)端（見注釋3）*注釋1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平，也可以將模塊上的J8和“VCC”用焊錫短接。*注釋3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接?！?忙標(biāo)志:BF 字型產(chǎn)生ROM（CGROM）提供8192個(gè)此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。DFF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF和RST信號控制的?！?字型產(chǎn)生RAM(CGRAM)● 地址計(jì)數(shù)器AC地址計(jì)數(shù)器是用來貯存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由設(shè)定指令暫存器來改變，之后只要讀取或是寫入DDRAM/CGRAM的值時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值就會自動加一，當(dāng)RS為“0”時(shí)而R/W為“1”時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值會被讀取到DB6——DB0中。此模塊提供硬體光標(biāo)及閃爍控制電路，由地址計(jì)數(shù)器的值來指定DDRAM中的光標(biāo)或閃爍位置。 指 令 碼功 能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0這個(gè)指令不改變DDRAM 的內(nèi)容顯示狀態(tài)開/關(guān)0000001DCBD=1: 整體顯示 ONC=1: 游標(biāo)ONB=1:游標(biāo)位置反白允許進(jìn)入點(diǎn)設(shè)定00000001I/DS指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時(shí),設(shè)定游標(biāo)的移動方向及指定顯示的移位游標(biāo)或顯示移位控制000001S/CR/LXX設(shè)定游標(biāo)的移動與顯示的移位控制位。 指 令 碼功 能令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0初始值R1R0＝00，第一次設(shè)定為反白顯示，再次設(shè)定變回正常睡眠模式0000001SLXXSL=0：進(jìn)入睡眠模式SL=1：脫離睡眠模式擴(kuò)充功能設(shè)定00001CLXREG0CL=0/1：4/8位數(shù)據(jù)RE=1: 擴(kuò)充指令操作RE=0: 基本指令操作G=1/0：繪圖開關(guān)設(shè)定繪圖RAM地址0010AC60AC50AC4AC3AC3AC2AC2AC1AC1AC0AC0設(shè)定繪圖RAM先設(shè)定垂直(列)地址AC6AC5…AC0再設(shè)定水平(行)地址AC3AC2AC1AC0將以上16位地址連續(xù)寫入即可該系統(tǒng)的LCD12864液晶硬件電路的復(fù)位電路采用上電復(fù)位，對比度的調(diào)節(jié)采用精密電位器調(diào)節(jié)。 圖27 液晶電路 溫度采集電路（1） DS18B20介紹 Dallas最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。℃。2℃。其DS18B20的管腳配置和封裝結(jié)構(gòu)如圖28所示。 （2）DS18B20的單線（1－wire bus）系統(tǒng)單線總線結(jié)構(gòu)是DS18B20的突出特點(diǎn)，也是理解和編程的難點(diǎn)。第二，DS18B20的輸出口是漏級開路輸出，這里給出一個(gè)微控制器和DS18B20連接原理圖。顯然，總線上的器件與（wired AND）關(guān)系。之所以提出這點(diǎn)，是因?yàn)橄喈?dāng)多的文獻(xiàn)資料上認(rèn)為，微控制器在讀取總線上數(shù)據(jù)之前的I/O口的置1操作是為了給DS18B20一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)的信號。如果當(dāng)前DS18b20發(fā)送0，即使微控制器I/O口置1，總線狀態(tài)還是0。（2）除了DS18B20發(fā)送0的時(shí)間段，其他時(shí)間其輸出口自動截止。2時(shí)，確保微控制器在寫1的時(shí)候DS18B20可以正確讀入。① DS18B20的復(fù)位時(shí)序，如圖29 圖29 DS18B20的復(fù)位時(shí)序圖② DS18B20的讀時(shí)序?qū)τ贒S18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過程。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要60us才能完成。圖210 DS18B20的讀時(shí)序③ DS18B20的寫時(shí)序?qū)τ贒S18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程。如圖211所示。當(dāng)DQ或VDD引腳為高電平時(shí)，這個(gè)電路便“取”的電源。為了使DS18B20能完成準(zhǔn)確的溫度變換，當(dāng)溫度變換發(fā)生時(shí)，DQ線上必須提供足夠的功率。第一種方法是發(fā)生溫度變換時(shí)，在 DQ 線上提供一強(qiáng)的上拉，這期間單總線上不能有其它的動作發(fā)生。 圖212 DS18B20供電方式1另一種方法是 DS18B20 工作在外部電源工作方式，如圖213 所示。此外，在單總線上可以并聯(lián)多個(gè) DS18B20，而且如果它們?nèi)坎捎猛獠侩娫垂ぷ鞣绞?，那么通過發(fā)出相應(yīng)的命令便可以同時(shí)完成溫度變換。因此， 在對DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。當(dāng)1Wire上所掛DS18B20超過8個(gè)時(shí)，就需要考慮微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。實(shí)際應(yīng)用中，測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC 和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。事實(shí)上，基于1Wire總線的產(chǎn)品還有很多種，如1Wire總線的E2PROM、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電子標(biāo)簽等。，讀取溫度傳感器的數(shù)值。 圖214 DS18B20電路 （1） I2C總線介紹 C總線結(jié)構(gòu)很簡單，只有兩條線，包括一條數(shù)據(jù)線（SDA）和一條串行時(shí)鐘線（SCL）。連接到總線的器件具有不同的地址，CPU根據(jù)不同的地址進(jìn)行識別，從而實(shí)現(xiàn)對硬件系統(tǒng)簡單靈活的控制。所以，C總線結(jié)構(gòu)的硬件結(jié)構(gòu)非常簡潔。（2）I2C的傳輸協(xié)議 I2C總線每傳送一位數(shù)據(jù)必須有一個(gè)時(shí)鐘脈沖。 圖216 C總線傳送數(shù)據(jù)時(shí)序圖 那么是不是所有C總線中的信號都必須符合上述的有效性呢？只有兩個(gè)例外，就是開始和停止信號。 停止信號：當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA發(fā)生從低到高的跳變，就定義為結(jié)束信號。每個(gè)字節(jié)必須是8位，但是傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)量不受限制，首先傳送的是數(shù)據(jù)的最高位。如果沒有接受到應(yīng)答位，主機(jī)則產(chǎn)生一個(gè)停止條件結(jié)束本次的傳送。當(dāng)主器件傳送一個(gè)字節(jié)后，在第9個(gè)SCL時(shí)鐘內(nèi)置高SDA線，而從器件的響應(yīng)信號將SDA拉低，從而給出一個(gè)應(yīng)答位。C總線的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議如下：（1）、主器件發(fā)出開始信號（2）、主器件發(fā)出第一個(gè)字節(jié)，用來選通相應(yīng)的從器件。方向位為“0”表示發(fā)送，方向位為“1”表示接受。圖218 C總線數(shù)據(jù)的傳送過程圖（4）、接下來主、從器件正式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，這時(shí)在I2C總線上每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不限，但每一個(gè)字節(jié)必須為8位（傳送的時(shí)候先送高位，再送低位）。數(shù)據(jù)的傳送過程如下圖218所示： （3）24C02簡介24C01/2402是一個(gè)1K/2K/4K/8K/16K