多功能數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作 車輛電子專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 多功能數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作 專業(yè) 系 專業(yè) 系 車車 輛輛 電電 子子 班班 級(jí)級(jí) 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 完成日期完成日期 2011 2011 11 11 1616 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一 課題名稱 多功能數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作 二 指導(dǎo)教師 章若冰 三 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 1 1 課題概述課題概述 1 溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一 物理 化學(xué) 生物等學(xué)科都離不開(kāi)溫度 在 工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中 溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一 傳統(tǒng)的 水銀或酒精溫度計(jì)來(lái)測(cè)量溫度 不僅測(cè)量時(shí)間長(zhǎng) 讀數(shù)不方便 而且功能單一 已經(jīng)不能 滿足人們?cè)跀?shù)字化時(shí)代的要求 因此提出一種新型的數(shù)字式溫度測(cè)量電路的設(shè)計(jì)方案 該 方案集成了基于 AT89S51 的兩位數(shù)碼管顯示溫度測(cè)量電路和通過(guò)編程的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí) 時(shí)鐘的顯示 修改 定時(shí)鬧鈴等功能的時(shí)鐘電路 2 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 溫度測(cè)量 能夠?qū)崟r(shí)顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度 2 時(shí)鐘功能 能夠作為時(shí)鐘使用 顯示當(dāng)前時(shí)間 3 鬧鐘功能 能夠在設(shè)定時(shí)間時(shí)鐘時(shí) 作為鬧鈴發(fā)生 4 時(shí)鐘設(shè)置功能 能夠設(shè)定時(shí)鐘 修改當(dāng)前時(shí)間 5 電源電池或直流穩(wěn)壓電源輸入 穩(wěn)壓至 9V 供電 6 完成控制器的原理圖和 PCB 板圖的設(shè)計(jì)和制作 7 完成軟件程序的編寫(xiě)與調(diào)試 8 對(duì)整機(jī)的調(diào)試 完成指定功能 設(shè)計(jì)要求 1 原理圖規(guī)范 2 PCB 板圖規(guī)范 布局合理 3 電路板制作工整 美觀 4 軟件流程圖標(biāo)準(zhǔn) 5 程序采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 可讀性強(qiáng) 3 3 設(shè)計(jì)參考書(shū) 設(shè)計(jì)參考書(shū) 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 電力電子技術(shù)與應(yīng)用 高等教育出版社 電機(jī)控制技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社 模擬電子技術(shù) 高等教育出版社 數(shù)字電子技術(shù) 高等教育出版社 單片機(jī) C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)北京航空航天大學(xué)出版社 單片機(jī)原理及應(yīng)用 中南大學(xué)出版社 傳感器與檢測(cè)技術(shù) 高等教育出版社 4 4 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求 小四 宋體小四 宋體 一 封面 二 任務(wù)書(shū) 三 中文摘要 四 外文摘要 五 目錄 六 正文 緒論 正文主體 結(jié)論 七 參考文獻(xiàn) 八 致謝 九 附錄 5 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程安排 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程安排 序序 號(hào)號(hào) 內(nèi)容內(nèi)容要求要求完成時(shí)間完成時(shí)間 1 師生見(jiàn)面 下發(fā)畢 業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 布 置畢業(yè)設(shè)計(jì) 2011 6 28 2 前期準(zhǔn)備 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料 的收集 設(shè)計(jì)方案的確 定 假期 3 元件選型參數(shù) 型號(hào) 數(shù)量2011 9 15 4 控制板原理圖設(shè)計(jì) 2011 9 30 5 控制板 PCB 板設(shè)計(jì) 與制作 2011 10 14 6 軟件程序編寫(xiě)調(diào)試 2011 10 31 7 整機(jī)調(diào)試完成批定功能2011 11 10 8 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)編 寫(xiě) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)在規(guī)定 時(shí)間前上交指導(dǎo)教師處 2011 11 25 9 畢業(yè)答辯及成績(jī)?cè)u(píng) 定 2011 年 12 月 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 6 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及論文要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及論文要求 小四 宋體小四 宋體 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯要求 答辯前三天 每個(gè)學(xué)生應(yīng)按時(shí)將畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)或畢業(yè)論文 專題報(bào)告等必要資料 交指導(dǎo)教師審閱 由指導(dǎo)教師寫(xiě)出審閱意見(jiàn) 學(xué)生答辯時(shí)對(duì)自述部分應(yīng)寫(xiě)出書(shū)面提綱 內(nèi)容包括課題的任務(wù) 目的和意義 所采 用的原始資料或參考文獻(xiàn) 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法 成果結(jié)論和評(píng)價(jià) 答辯小組質(zhì)詢課題的關(guān)鍵問(wèn)題 質(zhì)詢與課題密切相關(guān)的基本理論 知識(shí) 設(shè)計(jì)與計(jì) 算方法 實(shí)驗(yàn)方法 測(cè)試方法 鑒別學(xué)生獨(dú)立工作能力 創(chuàng)新能力 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求 文字要求 說(shuō)明書(shū)要求打印 除圖紙外 不能手寫(xiě) 文字通順 語(yǔ)言流暢 排版合理 無(wú)錯(cuò)別字 不允許抄襲 圖紙要求 按工程制圖標(biāo)準(zhǔn)制圖 圖面整潔 布局合理 線條粗細(xì)均勻 圓弧連接光 滑 尺寸標(biāo)注規(guī)范 文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě) 曲線圖表要求 所有曲線 圖表 線路圖 程序框圖 示意圖等不準(zhǔn)用徒手畫(huà) 必須按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 引言引言 當(dāng)今社會(huì)逐漸步入信息化時(shí)代 快節(jié)奏 高效率成為當(dāng)今時(shí)代的主題 人們?cè)谌?常的工作和生活中對(duì)各種信息量的需求也在不斷加大 為了滿足人們的這種需求 電子萬(wàn)年歷應(yīng)運(yùn)而生 電子萬(wàn)年歷整合了人們所需的日期 時(shí)間 氣溫 日程安 排等諸多常用信息 最大限度的方便了人們的信息獲取 可以對(duì)工作和生活做出 有效的安排 首先 電子萬(wàn)年歷是一種應(yīng)用非常廣泛的日常計(jì)時(shí)工具 數(shù)字顯示的日歷時(shí)鐘因 其一目了然的特點(diǎn)已經(jīng)越來(lái)越流行 特別是適合在家庭居室 辦公室 大廳 會(huì) 議室 車站和廣場(chǎng)等使用 為人們提供實(shí)時(shí)信息 其次 可以通過(guò)對(duì)電子萬(wàn)年歷的研究進(jìn)一步熟悉和掌握 51 單片機(jī)及其外圍電路的 應(yīng)用 加強(qiáng)自己的動(dòng)手能力 把理論和實(shí)際操作聯(lián)系起來(lái) 在實(shí)踐中達(dá)到理論知 識(shí)的融會(huì)貫通 并進(jìn)一步提高自身在電子技術(shù)方面的理論研究及實(shí)踐能力 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 摘 要 本課題設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)控制的數(shù)字式多功能溫度計(jì) 該溫度計(jì)以52單片機(jī)為主 控器 通過(guò)溫度傳感器DS1620來(lái)檢測(cè)溫度 并通過(guò)六位共陰極LED數(shù)碼管來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯 示 可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示 同時(shí)可以根據(jù)需要設(shè)置上下限報(bào)警溫度 當(dāng)溫度不 在設(shè)置范圍內(nèi)時(shí)可以報(bào)警 同時(shí)還具有時(shí)鐘顯示的功能 當(dāng)需要進(jìn)行時(shí)間顯示的時(shí)候可以 進(jìn)行快速切換顯示 具有使用方便 精度高 量程寬 靈敏度高 體積小 功耗低等優(yōu)點(diǎn) 適 用于我們?nèi)粘Ｉ詈凸?農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量 也可以當(dāng)做溫度處理模塊嵌入其它系 統(tǒng)中作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展 DS1620與AT89S52結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng) 該系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 抗干擾能力強(qiáng) 適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量 有廣泛的應(yīng)用前景 關(guān)鍵詞 關(guān)鍵詞 單片機(jī) 溫度檢測(cè) AT89S52 DS1620 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 ABSTRACT This project is a digital multi function thermometer based on MCU This system can easily achieve temperature acquisition and display This thermometer uses AT89S52 as microcontroller based controller detect temperature through the temperature sensor DS1620 and realize the temperature display by four common cathode LED and it can set upper and lower limits of temperature according to feed the need when the temperature is not set range it will ring It also has the function of the clock display It can switch the display fast when it is need It is easy to use with high precision wide range high sensitivity small size and low power consumption It is suitable for our daily lives and industrial and agricultural production in the temperature measurement temperature processing module can also be embedded as other systems the main system as the other auxiliary expansion DS1620 combined with the realization of the simplest AT89S51 temperature detection system the system is simple anti interference ability suitable for harsh environments spot temperature measurement a wide range of applications Keywords MCU Temperature Measurement AT89S52 DS1620 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 目 錄 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 引言 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 緒 論 1 1 1 課題意義及發(fā)展前景 1 1 2 多功能數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)的價(jià)值 2 1 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及性能指標(biāo) 2 第 2 章 系統(tǒng)方案論證 3 2 1 總體設(shè)計(jì)與分析及設(shè)計(jì)目標(biāo) 4 2 2 方案的選擇與設(shè)計(jì) 4 2 2 1 核心處理器的比較與選擇 5 2 2 2 溫度系統(tǒng)的比較與選擇 5 2 2 3 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)與芯片的比較與選擇 6 2 3 方案初步確定及硬件詳細(xì)設(shè)計(jì) 7 2 4 方案的拓展與最終確定及主控器件 10 2 5 電源電路的設(shè)計(jì) 13 第 3 章 系統(tǒng)器件選擇 16 3 1 主控芯片介紹和系統(tǒng)總流程圖 18 3 2 1 DS1620 簡(jiǎn)單介紹和性能特點(diǎn) 18 3 2 2 DS1620 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和測(cè)溫原理 19 3 2 3 DS1620 使用中的注意事項(xiàng)和控制方法 19 3 2 4 功能模塊流程圖 20 3 3 顯示元件的選擇 21 第 4 章 硬件各電路設(shè)計(jì) 22 4 1 AT89S51 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 23 4 2 按鍵輸入電路 24 4 3 顯示電路 25 4 4 測(cè)溫電路 26 4 5 控制電路 27 4 6 報(bào)警電路 28 4 7 整機(jī)電路及工作原理 29 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 5 章 軟件程序設(shè)計(jì) 30 5 1 系統(tǒng)總程序 31 第 6 章 系統(tǒng)調(diào)試 33 6 1 時(shí)間精度測(cè)試 38 第 7 章 操作指導(dǎo)書(shū) 41 7 1 操作技巧 43 7 1 1 展示時(shí)刻和溫度 44 7 1 2 設(shè)定北京時(shí)刻和提示鈴 46 7 2 問(wèn)題解答 48 7 1 1 鬧鈴器件工作時(shí)叫個(gè)不停 50 7 1 2 系統(tǒng)顯示不精準(zhǔn) 與北京時(shí)間和實(shí)際溫度不附 51 7 1 3 四位碼管有問(wèn)題 52 第 8 章 總結(jié)與體會(huì) 53 參考文獻(xiàn) 55 致謝 56 附錄 A 設(shè)計(jì)相關(guān)圖和表 57 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 1 第 1 章 緒 論 1 1 課題意義及發(fā)展前景 隨著科技的不斷發(fā)展 現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各種信息參數(shù)的準(zhǔn)確度和精確度的要求都有了幾 何級(jí)的增長(zhǎng) 而如何準(zhǔn)確而又迅速的獲得這些參數(shù)就需要受制于現(xiàn)代信息基礎(chǔ)的發(fā)展水 平 在信息采集 信息傳輸和信息處理中 傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品 尤其是 溫度傳感器技術(shù) 在我國(guó)各領(lǐng)域已經(jīng)引用的非常廣泛 可以說(shuō)是滲透到社會(huì)的每一個(gè)領(lǐng) 域 人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān) 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量溫度 在農(nóng)業(yè) 生產(chǎn)中也離不開(kāi)溫度的測(cè)量 因此研究溫度的測(cè)量方法和裝置具有重要的意義 測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器 溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 模擬集成溫度傳感器 智能集成溫度傳感器 計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù) ATE 的結(jié)晶 特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制 量 適配各種微控制器 MCU 社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來(lái)越高 現(xiàn)在的溫 度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式 從集成化向智能化 網(wǎng)絡(luò)化的方 向飛速發(fā)展 并朝著高精度 多功能 總線標(biāo)準(zhǔn)化 高可靠性及安全性 開(kāi)發(fā)虛擬傳感 器和網(wǎng)絡(luò)傳感器 研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度 計(jì)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比 其具有讀數(shù)方便 測(cè)溫范圍廣 測(cè)溫準(zhǔn)確 輸出溫度采用 數(shù)字顯示 主要用于對(duì)測(cè)溫要求比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所 或科研實(shí)驗(yàn)室使用 溫度的檢測(cè)與控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中比較典型的應(yīng)用之一 隨著傳感器在生產(chǎn)和生 活中的更加廣泛的應(yīng)用 利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)試與控制得 到更快的開(kāi)發(fā) 本設(shè)計(jì)為基于 DS1620 和 AT89S52 單片機(jī)的溫度測(cè)量及控制系統(tǒng)的硬件結(jié) 構(gòu)以及 C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線簡(jiǎn)單 結(jié)構(gòu)緊湊 體積小 重量輕 抗干擾能 力強(qiáng) 性價(jià)比高 擴(kuò)展方便 在大型倉(cāng)庫(kù) 工廠 智能化建筑等領(lǐng)域的多點(diǎn)溫度檢測(cè)中 有廣闊的應(yīng)用前景 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 1 2 多功能數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)的價(jià)值 此次的多功能數(shù)字溫度計(jì)不同于以往的傳統(tǒng)數(shù)字溫度計(jì) 它明顯改善了數(shù)字溫度計(jì)的 性能 包括溫度采集的速度和測(cè)量精度大幅度提高 測(cè)量溫度的范圍也得到了明顯的提 高 多功能數(shù)字溫度計(jì)還兼有時(shí)鐘顯示 鬧鈴和時(shí)鐘設(shè)置功能 所以更加符合市場(chǎng)需求 如果繼續(xù)提高測(cè)量精度 可以直接作為工業(yè)測(cè)溫儀器使用 由美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司新 研制的 DS1620 型高分辨力智能溫度傳感器 能輸出 13 位二進(jìn)制數(shù)據(jù) 其分辨力高達(dá) 0 03125 測(cè)溫精度為 0 2 隨著單片機(jī) 溫度傳感器和數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)等技術(shù)的 不斷發(fā)展 要實(shí)現(xiàn)更加高的精度 顯示速率快的數(shù)字溫度計(jì)將很快能夠?qū)崿F(xiàn) 1 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及性能指標(biāo) 本設(shè)計(jì)主要是介紹了單片機(jī)控制下的溫度檢測(cè)系統(tǒng) 詳細(xì)介紹了其硬件和軟件設(shè)計(jì) 并對(duì)其各功能模塊做了詳細(xì)介紹 其主要功能和指標(biāo)如下 1 溫度測(cè)量 利用溫度傳感器 DS1620 測(cè)量某一點(diǎn)環(huán)境溫度 2 測(cè)量范圍為 55 99 3 時(shí)鐘功能 能夠作為時(shí)鐘使用顯示當(dāng)前時(shí)間 4 時(shí)鐘設(shè)置功能 能夠設(shè)定時(shí)鐘修改當(dāng)前時(shí)間 5 用數(shù)碼管進(jìn)行實(shí)際溫度值顯示和時(shí)間顯示 6 鬧鐘功能 能夠在設(shè)定時(shí)間時(shí)鐘時(shí)作為鬧鈴發(fā)生 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 第 2 章 系統(tǒng)方案論證 2 1 總體設(shè)計(jì)分析 本課題設(shè)計(jì)的是以AT89S52單片機(jī) DS1620溫度傳感器 MAX7219數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 為核心 采用兩個(gè)四位數(shù)碼管顯示 輔以必要電路 共同構(gòu)成的一個(gè)具有多功能的數(shù)字 溫度計(jì) 該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的顯示時(shí)間 調(diào)整時(shí)間 鬧鐘報(bào)時(shí)并能夠?qū)r(shí)鐘所在的環(huán)境溫 度進(jìn)行測(cè)量顯示 主程序進(jìn)行初始化 其他的程序選擇模塊式的方式 首先對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試 當(dāng)模塊調(diào)試成功后 逐一的加入主程序中 最后完成整個(gè)軟件部分的設(shè)計(jì) 2 2 方案的選擇與設(shè)計(jì) 2 2 1 核心處理器的比較與選擇 方案一 采用FPGA控制 FPGA是一種高密度的可編程邏輯器件 自從Xilinx公司1985年推出第一片F(xiàn)PGA以來(lái) FPGA的集成密度和性能提高很快 其集成密度最高達(dá)500萬(wàn)門(mén) 片以上 系統(tǒng)性能可達(dá) 200MHz 由于FPGA器件集成度高 方便易用 開(kāi)發(fā)和上市周期短 在數(shù)字設(shè)計(jì)和電子生產(chǎn)中 得到迅速普及和應(yīng)用 并一度在高密度的可編程邏輯器件領(lǐng)域中獨(dú)占鰲頭 但是而基于 SRAM編程的FPGA 其編程信息需存放在外部存儲(chǔ)器上 需外部存儲(chǔ)器芯片 且使用方法復(fù)雜 保密性差 而其對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的多功能數(shù)字溫度計(jì)而言 實(shí)用FPGA有 點(diǎn)大材小用 成本太高 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 4 方案二 采用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī) AT89S52是一種低功耗 高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程 擦除只讀存儲(chǔ)器 FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory 8位CMOS微控制器 使用 高密度 非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造 并且與80C52引腳和指令系統(tǒng)完全兼容 芯片上的 FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲(chǔ)編程器對(duì)程序存儲(chǔ)器重復(fù)編程 AT89S52 以下簡(jiǎn)稱 89C52 將具有多種功能的8位 CPU與FPEROM結(jié)合在一個(gè)芯片上 為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了非常靈活而又價(jià)格適宜的方案 其性能價(jià)格比較高 ATMEL公司的功能強(qiáng)大 低價(jià)位AT89S51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合 單片 機(jī)廣泛用于智能產(chǎn)品 智能儀表 測(cè)控技術(shù) 智能接口等 具有操作簡(jiǎn)單 實(shí)用方便 價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn) 而其中AT89S52以MCS 52為內(nèi)核 是單片機(jī)中最典型的代表 應(yīng)用于 各種控制領(lǐng)域 經(jīng)過(guò)對(duì)比以及我們?cè)谌粘＝虒W(xué)中采用的是采用AT89S52 同時(shí)為提高我們對(duì)外圍電路的焊 接等技術(shù) 提高綜合能力 我們選擇使用AT89S52單片機(jī) 設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)目標(biāo) 該設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn) 1 顯示準(zhǔn)確的北京時(shí)間 時(shí) 分 2 可以調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間 時(shí) 分 3 可以調(diào)節(jié)鬧鈴時(shí)間 時(shí) 分 可以開(kāi)啟或關(guān)閉鬧鈴 4 能顯示當(dāng)前日期對(duì)應(yīng)的時(shí)間和溫度 設(shè)計(jì)結(jié)果要求 完成電路的設(shè)計(jì) 硬件電路應(yīng)該設(shè)計(jì)出原理圖并畫(huà)出 PCB 板圖 完成軟件程序的 編寫(xiě) 包括流程圖和部分源代碼 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 2 2 2 溫度系統(tǒng)的比較與選擇 方案一 采用DS18b20溫度傳感器 DS18b20 數(shù)字溫度計(jì)以 9 位數(shù)字量的形式反映器件的溫度值 DS18b20 通過(guò)一個(gè)單線接口發(fā)送或接收信息 因此在中央微處理器和 DS18b20 之間僅需一條連接線 加上地線 用于讀寫(xiě)和溫度轉(zhuǎn)換的電源可 以從數(shù)據(jù)線本身獲得 無(wú)需外部電源 因?yàn)槊總€(gè) DS18b20都有一個(gè)獨(dú)特的 片序列號(hào) 所以多只 DS18b20 可以同時(shí)連在一根單線總線上 這樣就可以 把溫度傳感器放在許多不同的地方 這一特性在 HVAC 環(huán)境控制 探測(cè)建筑 物 儀器或機(jī)器的溫度以及過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制等方面非常有用 方案二 采用DS1620溫度傳感器 DS1620是一種半導(dǎo)體溫度測(cè)控芯片 9位溫度數(shù)據(jù)值 測(cè)溫范圍 55 125 0 5 的溫度測(cè)量精度 通過(guò)三線串行接口與CPU連接 可作為 熱傳感器使用 用三個(gè)溫控觸發(fā)端控制加熱或制冷裝置 可用作熱繼電器 DS1620的外圍接線簡(jiǎn)單 使用靈活 根據(jù)兩方案的比較 從我們的實(shí)際情況出發(fā) 我們采用DS1620溫 度傳感器 2 2 3 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片的比較與選擇 方案一 采用CS7219數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 CS7219是一種串行接口的8位數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)器 它與通用微 處理器只有3根串行線相連 最多可驅(qū)動(dòng)8個(gè)共陰數(shù)碼管和64個(gè)發(fā)光二極管 它內(nèi)部有可存儲(chǔ)顯示信息的8 8靜態(tài)RAM 動(dòng)態(tài)掃描電路 以及段位驅(qū)動(dòng)器 串行接口的傳輸速率可達(dá)10MHz 獨(dú)立的發(fā)光二極管段控制 有譯碼非譯碼 兩種顯示方式可選 數(shù)字 模擬兩種亮度控制方式 可以級(jí)聯(lián)使用 方案二 采用MAX7219數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 MAX7219是一種串行共陰極數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示驅(qū)動(dòng)芯片 其峰值 段電流可達(dá)40mA 最高串行掃描頻率為100MHz 典型掃描頻率為1 3K 僅使 用3線串行接口傳送數(shù)據(jù) 可直接與單片機(jī)接口 每個(gè)芯片可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共 陰極LED或64個(gè)獨(dú)立的LED 可驅(qū)動(dòng)8個(gè)數(shù)碼管 該電路與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單 不需附加元件 占用很小的印刷板面積 是微處理器儀表理想的顯示電路 經(jīng)過(guò)兩方案的比較 并且根據(jù)實(shí)際情況 我們采用MAX7219作為數(shù)碼 管的驅(qū)動(dòng)芯片 2 3 方案初步確定 通過(guò)以上兩種方案論證和比較 從設(shè)計(jì)的實(shí)用性 方便性和成本出發(fā) 選擇了以AT89S52單片機(jī)作為中央處理器 DS1620溫度傳感器 MAX7219數(shù)碼 管驅(qū)動(dòng)芯片為主要器件進(jìn)行此項(xiàng)目的設(shè)計(jì) 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 2 32 3 硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)硬件詳細(xì)設(shè)計(jì) 利用單片機(jī)芯片 AT89S52 來(lái)控制數(shù)碼管顯示模塊 DS1620 通過(guò)軟件編程改變 DS1620 的工作模式端口及使能端口 從而顯示輸出相應(yīng)的內(nèi)容 K0 鍵用來(lái)設(shè)置時(shí) 鐘 當(dāng) K1 1 時(shí) 進(jìn)行鬧鐘調(diào)節(jié) K3 鍵用來(lái)移動(dòng)光標(biāo)選擇調(diào)整位置 K4 鍵加法調(diào) 節(jié) 當(dāng) K1 0 時(shí) 可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)間 K3 鍵用來(lái)移動(dòng)光標(biāo)選擇調(diào)整位置 K4 鍵加 法調(diào)節(jié) 當(dāng) K2 1 時(shí) 鬧鐘開(kāi)始工作 當(dāng) AT89S52 的 P1 4 口輸出為高電平時(shí) 啟 動(dòng)壓電式蜂鳴器 整點(diǎn)報(bào)時(shí)或者鬧鐘報(bào)時(shí) AT89S52 的 P0 口與液晶顯示模塊的 D0 D7 口連接 進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸 P2 口的 5 6 7 數(shù)據(jù)位控制數(shù)碼管顯示模塊的 E RW 和 RS S 鍵按下系統(tǒng)復(fù)位 晶振頻率選用 12MHZ 2 4 方案的拓展與最終確定 為實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的要求還可以合理地采用以下幾種拓 展方案 方案 1 采用數(shù)字電路的方法實(shí)現(xiàn) 將用到多級(jí)電路的級(jí)連 需要考慮電路的延時(shí) 如果選擇不當(dāng) 就會(huì)有尖峰脈沖產(chǎn)生 導(dǎo)致設(shè)計(jì)的功能不能實(shí)現(xiàn) 方案 2 采用專用的電子鐘芯片配以顯示電路及其所需要的元件組成電子鐘 這樣 系統(tǒng)的擴(kuò)展和器件的再利用困難 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 8 方案 3 利用單片機(jī)控制液晶顯示模塊來(lái)實(shí)現(xiàn) 不僅具有編程靈活 程序較簡(jiǎn)潔 便于電子鐘功能的擴(kuò)充 精度較高 而且可將其用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng) 從而應(yīng)用到 實(shí)際工作與生產(chǎn)中去 對(duì)比三種設(shè)計(jì)拓展方案 本設(shè)計(jì)采用方案 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖 1 所示 本系 統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由單片機(jī) AT89S52 控制的計(jì)時(shí)電路 復(fù)位等輔助電路 按鍵控 制電路 SMC1602A 液晶顯示電路 電源系統(tǒng)等組成 該萬(wàn)年歷可以顯示年 月 時(shí) 分 秒 可以設(shè)置年 月 時(shí) 分 其中計(jì)時(shí)控制電路由 AT89S52 單片機(jī)控 制 按鍵電路用于時(shí)間設(shè)置及復(fù)位 時(shí)間顯示由 SMC1602A 完成 電源系統(tǒng)由小功 率整流濾波穩(wěn)壓電路組成 輸出 5V 直流電壓 供各部分使用 本次設(shè)計(jì)采用圖 1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 如下圖所示 AT89S52 單片機(jī)控制模塊 電源系統(tǒng) 按鍵控制電路 SMC 1602A 液晶顯示模塊 復(fù)位等輔助電路 T0定時(shí)器 時(shí)鐘處理模塊 圖圖 1 1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 9 本次設(shè)計(jì)采用如圖 2 1 所示系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 如下圖所示 圖2 1 系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 10 通過(guò)數(shù)字溫度芯片對(duì)外界溫度進(jìn)行讀取 并通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 再由數(shù)碼管進(jìn)行 直觀的數(shù)字顯示 同時(shí)設(shè)定溫度比較程序 由單片機(jī)進(jìn)行測(cè)量溫度與設(shè)定溫度的比較 若 不在設(shè)定溫度范圍內(nèi) 則令蜂鳴器報(bào)警 單片機(jī)選用AT89S52作為溫度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心器件 它是具有高性能的8位單片機(jī) 屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS 51的CMOS產(chǎn)品 不僅結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特 征 而且繼承和擴(kuò)展了MCS 48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng) 數(shù)字溫度芯片采用DS1620測(cè)量溫度 輸出信號(hào)全數(shù)字化 便于單片機(jī)處理及控制 省 去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路 且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定 它能用做工業(yè)測(cè)溫元 件 此元件線形較好 在0 100攝氏度時(shí) 最大線形偏差小于1攝氏度 采用52單片機(jī)控制 軟件編程的自由度大 可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制 而且體積小 硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單 安裝方便 既可以單獨(dú)對(duì)多DS1620控制工作 還可以與PC機(jī)通信上傳數(shù)據(jù) 利用AT89S52芯片控制溫度傳感器DS1620進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示 能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè) 量環(huán)境溫度 并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度 利用按鍵來(lái)進(jìn)行調(diào)時(shí)和溫度查詢 可以看出此方案測(cè)溫裝置電路簡(jiǎn)單 精確度較高 實(shí)現(xiàn)方便 軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單 2 42 4 主控器件主控器件 本設(shè)計(jì)中使用 AT89S52 為主控芯片 它是一個(gè)低功耗 高性能 CMOS 8 位單片機(jī) 片內(nèi)含 8k Bytes ISP In system programmable 的可反復(fù)擦寫(xiě) 1000 次的 Flash 只 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 11 讀程序存儲(chǔ)器 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造 兼容標(biāo) 準(zhǔn) MCS 51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu) 芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元 功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng) 提供高性價(jià)比的解決方案 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能 8k 字節(jié) Flash 256 字節(jié) RAM 32 位 I O 口線 看門(mén) 狗定時(shí)器 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針 三個(gè) 16 位定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu) 全雙工串行口 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路 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 空閑模式下 CPU 停止工作 允許 RAM 定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 串口 中斷繼續(xù)工作 掉電保護(hù)方式下 RAM 內(nèi)容被保存 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 本設(shè)計(jì)中 AT89S52 系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分 1 晶振電路 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常有兩種產(chǎn)生方式 一是內(nèi)部時(shí)鐘方式 二是外部時(shí)鐘方式 內(nèi)部時(shí)鐘方式是利用單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) 外部時(shí)鐘方式是把外 部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi) 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式 電路圖如圖 2 所示 在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 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) 圖中電容器 C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振 12 選用 C1 C2 30pF 晶振頻率 12MHz 2 復(fù)位電路 復(fù)位是使單片機(jī)處于某種確定的初始狀態(tài) 單片機(jī)工作從復(fù)位開(kāi)始 在單片機(jī) RST 引腳引入高電平并保持 2 個(gè)機(jī)器周期 單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作 復(fù)位操作有兩種 基本方式 一種是上電復(fù)位 另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位 上電復(fù)位要求 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 12 接通電源后 單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作 開(kāi)機(jī)與按鍵均有效的復(fù)位 開(kāi)機(jī)復(fù)位原 理與上電復(fù)位相同 另外 在單片機(jī)運(yùn)行期間 還可以利用按鈕完成復(fù)位操作 12 本設(shè)計(jì)復(fù)位電路如圖 2 中所示 上電后 由于電容 C3 充電 使 RST 持續(xù)一段高電 平時(shí)間 若該高電平能保持足夠 2 個(gè)機(jī)器周期 就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作 當(dāng)單片機(jī) 已在運(yùn)行之中時(shí) 按下復(fù)位鍵也能使 RST 持續(xù)一段時(shí)間的高電平 從而實(shí)現(xiàn)復(fù)位 的操作 選用 C3 22uF R1 10K 3 T0計(jì)時(shí)器 在計(jì)時(shí)過(guò)程中本設(shè)計(jì)利用了 AT89S52 計(jì)時(shí)器 T0作為計(jì)時(shí)源 計(jì)時(shí)器中斷的準(zhǔn)確度 直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的精度 因此獲取精確的定時(shí)時(shí)鐘信號(hào)成為該系統(tǒng)的關(guān)鍵 MCS 51 的單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè) 16 位可編程的定時(shí) 計(jì)數(shù)器 在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用 AT89S52 的定時(shí)器 T0并工作在方式 1 AT89S52 的定時(shí) 計(jì)數(shù)器 T0的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制信號(hào)如圖 3 所示 1 特殊功能寄存器 由 TL0 低 8 位 和 TH0 高 8 位 構(gòu)成 特殊功能寄存器 TMOD 控制定時(shí)寄存器的 工作方式 TCON 則用于控制定時(shí)器 T0和 T1的啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù) 同時(shí)管理定時(shí)器 T0 和 T1的溢出標(biāo)志等 程序開(kāi)始時(shí)需對(duì) TL0 TH0 進(jìn)行初始化編程 以定義它們的 工作方式和控制 T0和 T1的計(jì)數(shù) 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 要求顯示準(zhǔn)確的北京時(shí)間 時(shí) 分 秒 及公歷日期 年 月 日 如果用循環(huán)去做 無(wú)法滿足精度要求 選 用 12MHZ 的晶體可得到 1us 的精度 經(jīng)分析確定使用定時(shí)器 T0的模式 1 這個(gè)模 式下定時(shí)器 T0是 16 位定時(shí)器 也就是最大定時(shí)值為 FFFFH 12MHZ 晶體的每個(gè)定 時(shí)周期為 1us 最多可以定時(shí) FFFFH 1us 65536us 即使用最大值也無(wú)法一次定時(shí) 為 1 秒 設(shè)計(jì)中使用一次定時(shí) 20ms 50 次定時(shí)中斷得到 1 秒 20ms 定時(shí)中斷的定 時(shí)值為 FFFFH 20ms 1us B1DFH 5 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 13 C 0 C 1 中斷 TH0 TL0 TF0 振蕩器 12 分頻 T0引腳 TR0 GATE 1 1 2 52 5 鬧鈴電路鬧鈴電路 整點(diǎn)報(bào)時(shí)或者鬧鐘報(bào)時(shí)出口采用壓電式蜂鳴器 電路如圖 2 所示 壓電式蜂鳴器 主要由多諧振蕩器 壓電蜂鳴片 阻抗匹配器及共鳴箱 外殼等組成 多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成 當(dāng)接通電源后 1 5 15V 直流工作電壓 多諧振蕩器起振 輸出 1 5 2 5kHZ 的音頻信號(hào) 阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā) 聲 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 14 壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成 在陶瓷片的兩面鍍上 銀電極 經(jīng)極化和老化處理后 再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起 2 2 6 6 顯示部分顯示部分 數(shù)碼管顯示模塊具有體積小 功耗低 顯示內(nèi)容豐富 超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn) 因此本 設(shè)計(jì)顯示部分采用了液晶顯示器件 DS1620 它可以顯示兩行 每行 16 個(gè)字符 相 當(dāng)于 32 個(gè) LED 數(shù)碼管 而且比數(shù)碼管顯示的信息還多 采用單 5V 電源供電 外 圍電路配置簡(jiǎn)單 價(jià)格便宜 具有很高的性價(jià)比 DS1620 的 8 位數(shù)據(jù)線與 AT89S52 的 P0 口相連 在 AT89S52 的控制下 利用單片機(jī) 內(nèi)部的振蕩電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) 由 P0 口輸出送液晶顯示模塊 DS1620 顯示 完成 對(duì)日歷的顯示功能 另外在進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)整 鬧鈴調(diào)節(jié)等處理相應(yīng)數(shù)據(jù)的顯示功能 DS1620 與單片機(jī)的接口電路如圖 2 所示 3 條控制線分別接到 P2 5 P2 6 P2 7 可以根據(jù)具體的硬件電路修改這幾條控制線 電阻 R8 用來(lái) 調(diào)節(jié)液晶顯示的對(duì)比度 可以接一個(gè) 10K 的電位器來(lái)調(diào)節(jié) 電阻 R7 用來(lái)設(shè)置背光 的亮度 一般情況接一個(gè) 1K 的電阻就可以了 當(dāng)然也可以接入電位器來(lái)調(diào)節(jié)顯示 的亮度 它的基本操作時(shí)序如下 1 讀狀態(tài) 輸入 RS L RW H E H輸出 D0 D7 狀態(tài)字 2 寫(xiě)指令 輸入 RS L RW L D0 D7 指令碼 E 高脈沖輸出 無(wú) 3 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS H RW HE H輸出 D0 D7 數(shù)據(jù) 4 寫(xiě)數(shù)據(jù) 輸入 RS H RW L D0 D7 數(shù)據(jù) E 高脈沖輸出 無(wú) 2 62 6 電源電路的設(shè)計(jì)電源電路的設(shè)計(jì) 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 15 電源電路由變壓器 橋式整流器 電容濾波器 LM7805 LED 電源指示燈等組成 其電路如圖 4 所示 其中 LM7805 為三端穩(wěn)壓器 它的內(nèi)部由啟動(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 它的輸出端可以不 加旁路電容 但如果加旁路電容可以改善瞬態(tài)響應(yīng) 如果穩(wěn)壓器遠(yuǎn)離濾波電容 則必須在輸入端加旁路電容 LM7805 電路參數(shù) 當(dāng) Tj 25 輸入為 7V Vin 20V 5 0mA IO 1 0A PO 15W 時(shí) 輸出 4 75V VO 5 25V 本設(shè)計(jì)穩(wěn) 壓輸出 5V 電源測(cè)試結(jié)果 見(jiàn)附件 2 圖 1 電源工作原理 輸入的 220V 左右的交流電壓 經(jīng)變壓器 全波整流電橋 DB 整流 后 得到一幅值為 8V 左右的波動(dòng)直流 這一波動(dòng)的直流經(jīng) C5 C6 濾波后 得到 一較平穩(wěn)的直流 再經(jīng) LM7805 穩(wěn)壓為 5V C7 再次濾波后 得到穩(wěn)定的 5V 直流 電流 向系統(tǒng)各模塊提供能量 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 16 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 17 第 3 章 系統(tǒng)器件選擇 3 1 主控芯片介紹和有關(guān)器件介紹 主控芯片選擇單片機(jī) AT89S52 該單片機(jī)具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn) 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 2 AT89S52 是一個(gè)低電壓 高性能 CMOS 8 位單片機(jī) 片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 器件采用 ATMEL 公 司的高密度 非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn) 兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS 52 指令系統(tǒng) 片內(nèi)置通用 8 位中央 處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元 內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 提供了高性價(jià)比的解 決方案 AT89S52 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī) 40 個(gè)引腳 32 個(gè)外部雙向輸入 輸出 I O 端口 同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 2 個(gè)全雙工串行通信口 AT89S52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 也可以在線編程 其將通用的微處理器和 Flash 存 儲(chǔ)器結(jié)合在一起 特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本 AT89S52主要功能特性 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命 1000寫(xiě) 擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間 10年 全靜態(tài)工作 0Hz 12Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128 8位內(nèi)部RAM 32可編程I O線 兩個(gè)16位定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 各引腳功能簡(jiǎn)單介紹如下 VCC 供電電壓 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 18 GND 接地 P0口 P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I O口 每腳可吸收8TTL門(mén)電流 當(dāng)P0口的管腳第 一次寫(xiě)1時(shí) 被定義為高阻輸入 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) 地址的第八位 在FIASH編程時(shí) P0 口作為原碼輸入口 當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí) P0輸出原 碼 此時(shí)P0外部必須被拉高 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(mén)電流 P1口管腳寫(xiě)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(shí) 將輸出電流 這是由于內(nèi)部上拉的緣故 在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí) P1口作為第八位地址接 收 P2口 P2口為一個(gè)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(gè)TTL 門(mén)電流 當(dāng)P2口被寫(xiě) 1 時(shí) 其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高 且作為輸入 并因此作為輸 入時(shí) P2口的管腳被外部拉低 將輸出電流 這是由于內(nèi)部上拉的緣故 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 在給出地址 1 時(shí) 它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì) 當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí) P2口輸出其 特殊功能寄存器的內(nèi)容 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) P3口 P3口是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I O口 可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流 當(dāng)P3口寫(xiě) 入 1 后 它們被內(nèi)部上拉為高電平 并用作輸入 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 P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口 如下所示 P3口管腳 備選功能 P3 0 RXD 串行輸入口 P3 1 TXD 串行輸出口 P3 2 INT0 外部中斷0 P3 3 INT1 外部中斷1 P3 4 T0 計(jì)時(shí)器0外部輸入 P3 5 T1 計(jì)時(shí)器1外部輸入 P3 6 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 P3 7 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) RST 復(fù)位輸入 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 5 ALE PROG 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí) 地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字 節(jié) 在FLASH編程期間 此引腳用于輸入編程脈沖 在平時(shí) ALE端以不變的頻率周期輸出 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 19 正脈沖信號(hào) 此頻率為振蕩器頻率的1 6 因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目 的 然而要注意的是 每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) 將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖 如想禁止ALE的 輸出可在SFR8EH地址上置0 此時(shí) ALE只有在執(zhí)行MOVX MOVC指令是ALE才起作用 另外 該引腳被略微拉高 如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止 置位無(wú)效 6 PSEN 外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào) 在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間 每個(gè)機(jī)器周期 兩次 PSEN有效 但在訪問(wèn)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) EA VPP 當(dāng) EA保持低電平時(shí) 則在此期間外部程序存儲(chǔ)器 0000H FFFFH 不管 是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 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 在FLASH編程期間 此引腳也用于施加12V編程電源 VPP 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 XTAL2 來(lái)自反向振蕩器的輸出 3 13 1 系統(tǒng)的總流程圖系統(tǒng)的總流程圖 N 系統(tǒng)初始化 開(kāi)中斷 T0 INT0 調(diào)節(jié)時(shí)鐘 K0 1 Y 按 鍵 開(kāi) 始 顯 示 進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)節(jié) 顯 示 T0 計(jì) 時(shí) 時(shí)間歷轉(zhuǎn)換 功能模塊流程圖功能模塊流程圖 數(shù)碼管顯示模塊數(shù)碼管顯示模塊 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 20 數(shù)碼管顯示模塊主要完成對(duì)日歷的顯示功能 另外在進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)整 鬧鈴調(diào)節(jié)等 處理時(shí)完成對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)的顯示 其基本流程圖如圖 6 所示 其主要包括個(gè)三方面的操作 1 LCD 的初始化 基主要程序?qū)崿F(xiàn)如下所示 void lcd init lcd wcmd 0 x38 設(shè)置顯示模式 delay 2 延時(shí) 2 秒 lcd wcmd 0 x08 顯示開(kāi) 關(guān)設(shè)置 delay 1 lcd wcmd 0 x01 清除 LCD 的顯示內(nèi)容 delay 1 lcd wcmd 0 x06 文字不動(dòng) 光標(biāo)自動(dòng)右移 delay 1 lcd wcmd 0 x0c 顯示器開(kāi) 光標(biāo)關(guān) 光標(biāo)不允許閃爍 delay 1 等待閑狀態(tài) 初始化設(shè)置 送預(yù)置地址 寫(xiě)入數(shù)據(jù) 顯示內(nèi)容改變 等待 開(kāi)始 Y N 數(shù)碼管顯示流程圖數(shù)碼管顯示流程圖 2 寫(xiě)指令操作 主要完成對(duì) LCD 顯示模式 位置等到處理操作 其主要程序?qū)?現(xiàn)如下 void lcd write command uchar command 命令 是否等待閑 while wait enable RS 0 RW 0 delay 5 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 21 EN 0 P0 command EN 1 EN 0 3 寫(xiě)數(shù)據(jù)到 LCD 其主要源代碼如下 void lcd write data uchar char data while wait enable RS 1 RW 0 EN 0 P0 char data EN 1 delay 1 EN 0 計(jì)時(shí)功能模塊計(jì)時(shí)功能模塊 在本設(shè)計(jì)中使用 AT89S52 的 T0中斷進(jìn)行了定時(shí)處理 由于中斷服務(wù)程序及中斷處 理過(guò)程需要一定的時(shí)鐘周期 因此在進(jìn)行定時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了修正處理 程序流程 圖如圖 7 所示 Y Y Y N N T0定時(shí)初始化值 時(shí)長(zhǎng) 20 毫秒 T0中斷 Clocks 0 加 1 1 秒到 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 22 Clocks 1 加 1 Clocks 0 清 0 1 分到 Clocks 2 加 1 Clocks 1 清 0 1 小時(shí)到 N Clocks 3 加 1 Clocks 2 清 0 Y Y Y N Clocks 4 加 1 Clocks 3 清 0 Clocks 5 加 1 Clocks 4 清 0 Clocks 6 加 1 Clocks 5 清 0 N N Y N 計(jì)時(shí)流程圖計(jì)時(shí)流程圖 時(shí)鐘調(diào)整節(jié)模塊時(shí)鐘調(diào)整節(jié)模塊 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 23 為了使按鍵數(shù)最少 在時(shí)鐘的調(diào)整中應(yīng)用了 P1 口的四個(gè)輸出位地址和外部中斷 INT0 在系統(tǒng)初始化打開(kāi)外部中斷時(shí) K0 鍵為高電平時(shí)進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)節(jié) 此時(shí)關(guān)閉 T0中斷 若 K1 鍵為高電平則進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘的調(diào)節(jié) 為低電平則是進(jìn)行鬧鐘的調(diào)節(jié) K2 鍵開(kāi)啟 關(guān)閉鬧鐘 K3 鍵用于設(shè)置狀態(tài)的調(diào)節(jié) 即設(shè)置的是年還是其它 利用 外部中斷 INT0進(jìn)行加法調(diào)整 即 K4 鍵是加法調(diào)節(jié)器 時(shí)鐘調(diào)整 時(shí)鐘調(diào)節(jié)鍵 K0 1 調(diào)系統(tǒng)時(shí)鐘或調(diào)鬧鐘 K1 1 Mode 1 State 0 Mode 2 State 0 K3 按下 K3 按下 返回 State State 1 State State 1 N Y N Y 調(diào)節(jié)時(shí)鐘選擇流程圖調(diào)節(jié)時(shí)鐘選擇流程圖 INT0中斷 開(kāi)中斷 鬧鐘模塊變量加 1 時(shí)鐘模塊變量加 1 State n n 為 0 1 2 3 4 State n n 為 0 1 2 3 4 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 24 調(diào)系統(tǒng)時(shí)鐘 Mode 1 Y N 進(jìn)行增量調(diào)節(jié)流程圖進(jìn)行增量調(diào)節(jié)流程圖 3 2 溫度傳感器的選擇 由于傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件測(cè)出的一般都是電壓 再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度 需要比 較多的外部元件支持 且硬件電路復(fù)雜 制作成本相對(duì)較高 這里采用 DALLAS 公司的數(shù) 字溫度傳感器 DS1620 作為測(cè)溫元件 3 2 1 DS1620 簡(jiǎn)單介紹和性能特點(diǎn) DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS1620 是一種新型的 一線器件 其體積更小 更適用于多種場(chǎng)合 且適用電壓更寬 更經(jīng)濟(jì) DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1620 是世界上第一片支持 一線總線 接口的溫度傳感器 溫度測(cè)量范圍為 55 125 攝氏度 可編程為 9 位 12 位轉(zhuǎn)換精度 測(cè)溫分辨率可達(dá) 0 0625 攝氏度 分辨率設(shè)定參 數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中 掉電后依然保存 被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出 其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入 也可以采用寄生電源方式產(chǎn) 生 多個(gè) DS1620 可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上 CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS1620 通信 占用微處理器的端口較少 可節(jié)省大量的引線和邏輯電路 因此用它來(lái)組 成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng) 具有線路簡(jiǎn)單 在一根通信線 可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì) 十分 方便 8 DS1620 的性能特點(diǎn) 獨(dú)特的單線接口方式 DS1620 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器 與 DS1620 的雙向通訊 DS1620 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能 多個(gè) DS1620 可以并聯(lián)在唯一的三線上 實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè) 溫 DS1620 在使用中不需要任何外圍元件 全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極 管的集成電路內(nèi) 適應(yīng)電壓范圍更寬 電壓范圍 3 0 5 5V 在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 溫范圍 55 125 在 10 85 時(shí)精度為 0 5 零待機(jī)功耗 可編程的分辨率為 9 12 位 對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 0 5 0 25 0 125 和 0 0625 可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫 在 9 位分辨率時(shí)最多在 93 75ms 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi) 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 25 把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字 速度更快 用戶可定義報(bào)警設(shè)置 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度 溫度報(bào)警條件 的器件 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào) 以 一線總線 串行傳送給 CPU 同時(shí)可傳送 CRC 校 驗(yàn)碼 具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 負(fù)電壓特性 電源極性接反時(shí) 溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀 但不能正常工作 以上特點(diǎn)使 DS1620 非常適用與多點(diǎn) 遠(yuǎn)距離溫度檢測(cè)系統(tǒng) 3 2 2 DS1620 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和測(cè)溫原理 DS1620 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成 64 位光刻 ROM 溫度傳感器 非揮發(fā)的溫度報(bào) 警觸發(fā)器 TH 和 TL 配置寄存器 DQ 為數(shù)據(jù)輸入 輸出引腳 開(kāi)漏單總線接口引腳 當(dāng)被用 著在寄生電源下 也可以向器件提供電源 GND 為地信號(hào) VDD 為可選擇的 VDD 引腳 當(dāng) 工作于寄生電源時(shí) 此引腳必須接地 DS1620 采用 3 腳 PR 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝 其 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如