【正文】 理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長(zhǎng)通信距離。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)由集成溫度傳感器、單片機(jī)、LED數(shù)碼管、三極管驅(qū)動(dòng)電路及一些其他外圍器件組成。系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu)如下：通過修改程序可方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I/O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。圖32 AT89C51單片機(jī)引腳圖（1） 與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容（2） 4K字節(jié)可重擦寫FLASH閃速存儲(chǔ)器（3） 1000次擦寫周期（4） 全靜態(tài)工作：0Hz24MHz（5） 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定（6） 1288位內(nèi)部RAM（7） 32個(gè)可編程I/O口線（8） 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（9） 6個(gè)中斷源（10） 可編程串行UART通道（11） 低功耗閑置和掉電模式 VCC：供電電壓。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL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)/地址的低八位。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。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。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。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。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。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（計(jì)時(shí)器0外部輸入） T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、晶振、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。AT89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單﹑可靠。時(shí)鐘電路復(fù)位電路AT89C51I/0口圖33 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖1. 時(shí)鐘電路在AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1(18)和XTAL2(19)引腳外接石英晶體(簡(jiǎn)稱晶振)，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖34所示圖34 AT89C51內(nèi)部時(shí)鐘電路2. 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。s才能完成復(fù)位操作。圖35為上電自動(dòng)復(fù)位電路，只要VCC上升時(shí)間不超過1ms，通過在VCC和RESET引腳之間加一個(gè)10181。圖35 AT89C51復(fù)位電路DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體器件公司推出的單總線數(shù)字化智能集成溫度傳感器。 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源，因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單可靠性更高。 DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)溫度，經(jīng)過單片機(jī)處理后顯示當(dāng)前溫度值，并與設(shè)定溫度值的上下限值作比較，若高于設(shè)定上限值或低于設(shè)定下限值則控制風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整。所有鎖存器共用一個(gè)鎖存使能（LE）端和一個(gè)輸出使能（OE）端。每一位數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g和dp端都各自連接在一起，用于接收單片機(jī)的P0口產(chǎn)生的顯示段碼。本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)掃描方式。CPU從字段輸出口送出字型碼時(shí)，所有數(shù)碼管接收到相同的字型碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管亮，則取決于COM端。在輪流點(diǎn)亮數(shù)碼管的位掃描過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間極為短暫。動(dòng)態(tài)方式的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的，即耗電省，在動(dòng)態(tài)掃描過程中，任何時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管是處于工作狀態(tài)的。下圖是該模塊電路：圖38 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)模塊本設(shè)計(jì)選用獨(dú)立式鍵盤接法，實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī)I/O口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此I/O 口與地短路迫使I/O 口為低電平。在軟件中通過軟件延時(shí)來消除按鍵的機(jī)械抖動(dòng)。由于單片機(jī)的工作頻率高達(dá)12MHz，在執(zhí)行程序時(shí)不斷將當(dāng)前溫度和設(shè)定動(dòng)作溫度進(jìn)行比較判斷，當(dāng)超過設(shè)定溫度值范圍時(shí)及時(shí)的轉(zhuǎn)去執(zhí)行超溫處理和欠溫處理子程序，控制風(fēng)扇實(shí)時(shí)的切換到關(guān)閉、弱風(fēng)、大風(fēng)三個(gè)狀態(tài)。主程序流程圖如圖41所示。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。圖42 DS18B20程序流程圖程序?qū)崿F(xiàn)的功能是將從DS18B20讀取的二進(jìn)制溫度值轉(zhuǎn)換為七段碼在LED上顯示出來。具體流程圖如圖43第一位送位選給低第一位送形延時(shí)10ms顯示第二位送位選給低第三位送位選給低第四位送位選給低第二位送形第三位送形第四位送形延時(shí)10ms顯示延時(shí)10ms顯示延時(shí)10ms顯示結(jié)束圖43 數(shù)碼管顯示電路流程圖硬件設(shè)計(jì)上為通過3個(gè)按鍵，由按鍵掃描子程序KEYSCAN子程序提供軟件支持。再按一次設(shè)置鍵K2，進(jìn)入溫度下限設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)按下“加”鍵K2，加一，按下“減”鍵K3，減1。再按一次設(shè)置鍵K3退出上下限溫度設(shè)置狀態(tài)。在本系統(tǒng)中風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)調(diào)速。當(dāng)外界溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)或自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)外界溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高或是自動(dòng)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)輸出口輸出不同占空比的PWM信號(hào)，控制電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)還能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度和當(dāng)前的檔位，并能通過鍵盤調(diào)節(jié)當(dāng)前的設(shè)置溫度。首先考慮的是溫度檢