【正文】 盤顯示控制芯片，串 行數(shù)據(jù)傳輸數(shù)碼顯示驅(qū)動(dòng)芯片等， 來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。 按鍵部分 實(shí)現(xiàn) 的主要 原理 是 單片機(jī)讀取與按鍵相連接的 I/O 口狀態(tài)，來判定按鍵是否按下，達(dá)到系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置的目的。鍵盤分兩大類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。每按一次鍵，鍵盤自動(dòng)提供被按 鍵的讀數(shù)，同時(shí)產(chǎn)生一 個(gè) 選通脈 沖通知微處理器，一般還具有反彈跳和同時(shí)按鍵保護(hù)功能。 非編碼鍵盤：只簡(jiǎn)單地提供鍵盤的行列與矩陣，其他操作如 按 鍵的識(shí)別，決定按鍵的讀數(shù)等 都 靠軟件完成，故硬件 設(shè)計(jì) 較為簡(jiǎn)單，但占用 CPU 較多時(shí)間 ， 非編碼鍵盤 有：獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu) 兩種 。矩陣鍵盤工作 的 原理：行線通過上拉電 阻接到 +5V 上。列線電平為低，則行線電平為低；列線電平為高，則行線電平為高。 獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu) ， 獨(dú)立式按鍵就是 按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O口線，每根 I/O 口線的按鍵 的 工作狀態(tài) ， 不會(huì)影響其他 I/O 口線 上 的工作狀態(tài)。 當(dāng) 輸入口線內(nèi)部已有上拉電阻，外電路的上拉電阻可省去。 優(yōu)點(diǎn)：電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。因此，此鍵盤 適 用于按鍵西南科技大 學(xué)本科生畢業(yè)論文 16 較少或操作速度較高的場(chǎng)合。 在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中 ， LCD 得到越來越廣泛的應(yīng)用。 JDL162A 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中： 第 1 腳： VSS 接地 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源 。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。當(dāng)RS 和 RW 共同為低電平時(shí) ， 可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí) ， 可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。異步串行通信以字符為單位，即一個(gè)字符接一個(gè)字符的傳送。在 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)中，收發(fā)信號(hào)中的“ 0”為＋ 3V～＋ 15V，“ 1”為－ 3V～－ 15V，但單片機(jī) 采用的是正邏輯的 TTL 電平，所以需要通過 專用芯片 MAX232C 實(shí)現(xiàn) EIA 電平與 TTL電平轉(zhuǎn)換。芯片內(nèi)部有一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的 +5V 電壓轉(zhuǎn)換為 RS232C 接口所需的 177。12V 的單電源系統(tǒng)。 串口通信 電路如 圖 37 所示 ： 西南科技大 學(xué)本科生畢業(yè)論文 18 1234567891110J1C 1+1VDD2C 13C 2+4C 25V E E6T 2O U T7R 2I N8R 2O U T9T 2I N10T 1I N11R 1O U T12R 1I N13T 1O U T14GND15V C C16U1M A X 23 2C P E1uFC61uFC11uFC21uFC4V C C1uFC5R X DT X D 圖 37 串口通信 硬件連接 圖 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì) 因?yàn)閱纹瑱C(jī) 的 工作電源為 +5V，且底層電路功耗很小。這種集成穩(wěn)壓器只有輸入、輸出和公共引出端三個(gè)端口，故稱 為三端穩(wěn)壓器。 三端穩(wěn)壓器由啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護(hù)電路等部分組成。圖中極性電容 C C8用于儲(chǔ)備功率，當(dāng)電源開關(guān)時(shí)也能起到緩沖作用。另外，還 可以接 一個(gè) 400 歐姆的電阻和一個(gè)發(fā)光二極管，目的是為了檢測(cè)電路是否通電。 通過繼電器的閉合來控制大功率設(shè)備的開與關(guān) ，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。而單片機(jī) I/O 口輸出的電流無法直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器 ，所以設(shè)計(jì)了蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，具體電路連接如圖 310西南科技大 學(xué)本科生畢業(yè)論文 20 所示： Q1D1V C CS pe a k e r1K R31KR2O U T _1 圖 310 報(bào)警電路 總體電路原理圖及印刷電路板圖 根據(jù)系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的功能，使用 Protel DXP 進(jìn)行原理圖與 PCB 設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)功能， 可以將系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為若干個(gè)子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，如溫度采集子程序，數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序、執(zhí)行子程序。本章從 設(shè)計(jì)思路、 軟件系統(tǒng)框圖出發(fā)， 先 介紹整體的 思路后，再逐一分析各模塊程序算法 的實(shí)現(xiàn)， 最終編寫出滿足任務(wù)需求的程序。從功能上可 將其 分為溫度 信號(hào)采集及A/D 轉(zhuǎn)換、 數(shù)據(jù)處理、 人機(jī)交互、執(zhí)行四大部分 進(jìn)行設(shè)計(jì) ，軟件系統(tǒng)框圖如圖 41所示： 圖 41 軟件系統(tǒng)框圖 溫度 信號(hào)采集子程序，主要完成溫度 信號(hào)采集與 A/D 功能 ，由于數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是采用單總線結(jié)構(gòu)，所以 軟件 設(shè)計(jì)需要 根據(jù)單總線協(xié)議 來 完成 溫度 數(shù)據(jù) 采集 、 A/D 轉(zhuǎn)換和 傳輸。 數(shù)據(jù)處理子程序，當(dāng)單片機(jī)收到溫度傳感器發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù) 處理子程序?qū)υ摂?shù)據(jù)進(jìn)行處理， 主要是 把采集到的二 進(jìn)制的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 十進(jìn)制溫度數(shù)據(jù) 。按鍵子程序 是完成按鍵識(shí)數(shù)據(jù)處理子程序 人機(jī)交互子 程序 溫度采集子程序 控制執(zhí)行 子程序 西南科技大 學(xué)本科生畢業(yè)論文 22 別功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。 LCD 顯示子程序的功能是 ， 實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)處理 后 的十進(jìn)制溫度 數(shù)據(jù) ，使用LCD 顯示出來。 執(zhí)行子程序 ， 該子程序所實(shí)現(xiàn)的功能，是把 按鍵子程序設(shè)置的系統(tǒng)溫度限定值與數(shù)據(jù)處理子程序處理后的當(dāng)前溫度值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果， 執(zhí)行 單片機(jī)的I/O 口輸出的 狀態(tài)。主程序流程圖如圖 42 所示： 圖 42 主程序流程圖 溫度采集子程序 1wire 單總線是 Maxim 全資子公司 Dallas 的一項(xiàng)專有技術(shù)，與目前多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)溫度限值設(shè)置子程序 第 X 路溫度采集子程序 執(zhí)行 子程序 顯示子程序 數(shù)據(jù)處理子程序 設(shè)置鍵按下？ N Y 初 始化 X=1 采集下路？ N Y 開始 返 回 X=X+1 西南科技大 學(xué)本科生畢業(yè)論文 23 串行數(shù)據(jù)通信方式不同，它采用單根信號(hào)線 ， 既傳輸時(shí)鐘又傳輸數(shù)據(jù) 。它具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 節(jié)省 I/O 口資源、成本低廉、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)， 1wire 單總線適用于單個(gè)主機(jī)系統(tǒng) ， 能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備，當(dāng)只有一個(gè)從機(jī)位于總線上時(shí)，系統(tǒng)可按照單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作，而當(dāng)多個(gè)從機(jī)位于總線上時(shí)，系統(tǒng) 則 按照多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng) 進(jìn)行 操作 。 軟件系統(tǒng)可分為 命令序列、信號(hào)方式、信號(hào)類型和時(shí)序。 初始化 ： 基于單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始 的 ，初始化過程由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成，應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道總線上有從機(jī)設(shè)備且 準(zhǔn)備就緒。 ROM 命令 ： 主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后 ， 發(fā)出 ROM 命令，這些命令與一個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一 64 位 ROM 代碼相關(guān)，允許主機(jī)在單總線上連接多個(gè)從機(jī)設(shè)備，指定操作一個(gè)從機(jī)設(shè)備。從機(jī)設(shè)備可 以 支持 5 種 ROM 命令。 DS18B20 有 5個(gè) ROM 操作命令 ，如表 41 所示 ： 西南科技大 學(xué)本科生畢業(yè)論文 24 表 41 ROM 指令表 指令 代碼 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18 溫度傳感器 ROM 中的編碼 匹配 ROM 55H 接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng) DS18B20，使之 做 出響應(yīng) 搜索 ROM 0FCH 用于確定掛在同一總線上 DS18B20 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64位 ROM 地址 跳 過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單點(diǎn)測(cè)溫 報(bào)警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后 只有溫度超過設(shè)定值上限值和下限值的溫度傳感器才做出響應(yīng) 功能命令 ： 在主機(jī)發(fā)出 ROM 命令以訪問某個(gè)指定的 DS18B20 后， 接著就可以發(fā) DS18B20 支持的某個(gè)功能命令，這些命令允許主機(jī)寫入或讀出 DS18B20 暫存器、啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機(jī)的供電方式。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1 。并且發(fā)送 的 所有 命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前，這一點(diǎn)與多數(shù)串行通信格式不同。 單總線上的所有通信都是以初始化序列開始，包括主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖及從機(jī)的應(yīng)答脈沖。當(dāng)從機(jī)發(fā)出響應(yīng)主機(jī)的應(yīng)答脈沖時(shí)，即向主機(jī)表明它處于總線上，且工作準(zhǔn)備就緒。接著主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入接收模式，當(dāng)總線被釋放后， 連接 +5V 電源的 上拉電阻將單總線拉高，在單總線器件檢測(cè)到上升沿后，延時(shí) 15~60 微秒，接著通過拉低總線 60~240 微秒，以產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。 寫時(shí)隙 ： 寫時(shí)隙包括兩種： “寫 1”和“寫 0”。 所有寫時(shí)隙至少需要 60 微秒，且在兩次獨(dú)立的寫時(shí)隙之間至少需要 1 微秒 的恢復(fù)時(shí)間， 寫時(shí)隙，均起始于主機(jī)拉低，產(chǎn)生寫1 時(shí)隙的方式，主機(jī)在拉低總線后，接著必須在 15 微秒之內(nèi)釋放總線，由 上拉電阻將總線拉至高電平； 而產(chǎn)生寫 0 時(shí)隙的方式。 在寫時(shí)隙起始后 15~60 微秒期間，單總線器件采樣總線電平狀態(tài)；如果在此期間采樣到 高電平，則邏輯 1 被寫入該器件，如果為 0，則寫入邏輯 0。所以在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù) 的 命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)隙，以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。 讀時(shí)隙都由主機(jī)發(fā)起；至少拉低總線 1 微秒， 在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)隙之后 ， 單總線器件才開始在總線上發(fā)送 0 或 1 。 若發(fā)送 0，則拉低總線。由上拉電阻將總線拉回至空閑高主機(jī)復(fù)位 480us 從機(jī)等待 15us60us 主機(jī)接收 480us 從機(jī)應(yīng)答 60240us 西南科技大 學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 電平狀態(tài)，從機(jī)發(fā)出的數(shù)據(jù)在起始時(shí)隙之后，保持有效時(shí)間 15 微秒，因而主機(jī)在讀時(shí)隙期間必須釋放總線。 溫度采集子程序流程圖如圖 44 所示： 圖 44 溫度值采集子程序流程圖 數(shù)據(jù)處理子程序 設(shè)置 分辨率為 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 16 位 溫度 數(shù)據(jù)， 其中包括 了溫度的符號(hào)位。 二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1， 再乘于 就 可得到實(shí)際溫度。數(shù)據(jù)處理時(shí)，把數(shù)據(jù) 取出來 ， 放在一個(gè)整型變量中。 DS18B20 采集的數(shù)據(jù)有四位小數(shù)，精度可達(dá)到 。通過數(shù)據(jù)處理后， 把16 位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 成 帶 四 個(gè)小數(shù)位的十進(jìn)制數(shù)據(jù)。 整數(shù)寄存器 除以 100 商存入百位 寄存器 余數(shù)存入整數(shù)寄存器 除以 10 商存入十位 寄存器 余數(shù)存入個(gè)位寄存器 小數(shù)寄存器 把小數(shù)部分 逐次與 00H~ 0FH 比較 若相等時(shí)進(jìn)行相應(yīng)置位 保 存 整數(shù)寄存 器 返 回 返 回 開始 開始 整數(shù)部分 計(jì)算程序 保存數(shù)據(jù) 小數(shù)數(shù)據(jù) 計(jì)算程序 保存數(shù)據(jù)1 開 始 返 回 西南科技大 學(xué)本科生畢業(yè)論文 28 顯示子程序 JDL162A 液晶顯示屏可以和單片機(jī) AT89S51 接口直接連接，液晶顯示屏是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志是否為低電平，低電平表示不忙，高電平 則此指令失效。 對(duì)液晶顯示屏的操作首先是初始化。 N=0，當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針 減 一，且光標(biāo) 減 一。 JDL162A 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。S： 屏幕上所有文字是否左移或者右移。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表 示關(guān)顯示