溫度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、成 績 評 定 表學(xué)生姓名 班級學(xué)號專 業(yè)課程設(shè)計(jì)題目 溫度測量系統(tǒng)評語組長簽字：成績?nèi)掌?2015 年 1 月 9日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 院專 業(yè)學(xué)生姓名班級學(xué)號課程設(shè)計(jì)題目 溫度測量系統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):1、熟悉所確定的題目，從問題需求、程序結(jié)構(gòu)、難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行分析,形成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案； 2、根據(jù)方案設(shè)計(jì)硬件電路； 3、軟件編程并調(diào)試；4、完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告，打印程序，給出運(yùn)行結(jié)果。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:第20周（1月6日-1月12日）：布置設(shè)計(jì)任務(wù)，查資料，完成總體設(shè)計(jì)框架，完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，系統(tǒng)調(diào)試，驗(yàn)收答辯。指導(dǎo)教師： 20年 月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人： 20年月 日學(xué)院教學(xué)副院長： 20

2、年月 日目錄1 緒 論41.1 選題的背景與意義41.2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題41.3 51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能52 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)52.1 總體設(shè)計(jì)方案52.2 設(shè)計(jì)原則6第3章 硬件部分63.1 硬件結(jié)構(gòu)框圖63.2 硬件開發(fā)工具73.2.1 Protues簡介73.3 硬件開發(fā)工具83.3.1 Altium Designer簡介83.4 軟件開發(fā)工具83.4.1 KeilC51概述84 硬件電路設(shè)計(jì)94.1 CPU選型94.1.1 ST89C52單片機(jī)簡介94.1.2 ST89C52單片機(jī)特性94.1.3 ST89C52單片機(jī)介紹94.2 硬件電路設(shè)計(jì)104.2.1 C52單

3、片機(jī)控制器模塊104.2.2 DS18B20測溫模塊114.2.3 數(shù)碼管顯示模塊124.2.4 蜂鳴器模塊134.2.5 4*4矩陣鍵盤144.2.6 其他模塊144.3 總體電路的設(shè)計(jì)155 軟件設(shè)計(jì)165.1 單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)技術(shù)165.2 各模塊程序的設(shè)計(jì)165.2.1 18B20定時(shí)顯示測溫模塊165.2.2 數(shù)碼管顯示模塊程序設(shè)計(jì)185.2.2 流水燈模塊195.2.3 蜂鳴器模塊205.2.5 USB及下載器模塊206 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)216.1 系統(tǒng)的調(diào)試226.2 調(diào)試結(jié)果226.3 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果22總結(jié)24參考文獻(xiàn)241 緒 論1.1 選題的背景與意義單片機(jī)開發(fā)學(xué)習(xí)板自發(fā)展以

4、來已走過了近20多個(gè)年頭的發(fā)展改進(jìn)之路。單片機(jī)開發(fā)學(xué)習(xí)板的改良和發(fā)展是基于超大規(guī)模集成電路技術(shù)及微處理器(MPU)技術(shù)之上的，其被應(yīng)用在各式各樣的領(lǐng)域，跟微處理器相比較它更具有個(gè)性化發(fā)展的潛力。小到遙控電子玩具，大到航空航天技術(shù)等各行各業(yè)的電子應(yīng)用中都有單片機(jī)開發(fā)學(xué)習(xí)板的身影。針對51單片機(jī)開發(fā)板在電子行業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的重要應(yīng)用，為滿足廣大學(xué)生、愛好者、產(chǎn)品研究者能較快地學(xué)會(huì)掌握單片機(jī)這門技術(shù)，于是產(chǎn)生51單片機(jī)開發(fā)板。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。1.2 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題本次課程設(shè)計(jì)的課題是：便攜式單片機(jī)學(xué)習(xí)板硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。要求：

5、在Keil和Proteus環(huán)境下進(jìn)行以AT89C52為核心器件的單片機(jī)的研究與開發(fā)，并完成實(shí)際電路的開發(fā)；可以在該板上完成LED燈定時(shí)亮滅、數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描顯示、矩陣鍵盤的掃描檢測、與PC機(jī)的串口通信、EEROM芯片的讀寫、DS1302芯片讀寫、字符型LCD讀寫接口、流水燈、AD芯片接口。等實(shí)驗(yàn)。旨在通過本次設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)便攜式單片機(jī)學(xué)習(xí)板硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課題由系統(tǒng)和模塊兩大部分組成：以AT89C52單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)和溫度傳感器DS18B20模塊、電源電路、液晶顯示器、鍵盤、LED顯示指示燈等模塊。對于單片機(jī)學(xué)習(xí)板首先要研究它的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)，只有弄清楚原理才好設(shè)計(jì)制作。故對單片機(jī)學(xué)習(xí)板有

6、以下要求：（1）合理布局，提高電路工作的可靠性。（2）考慮系統(tǒng)內(nèi)外部因素來保證單片機(jī)系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行。（3）研究設(shè)計(jì)單片機(jī)各個(gè)外圍功能模塊的驅(qū)動(dòng)軟件。（4）對開發(fā)板的功能進(jìn)行仿真驗(yàn)證。（5）研究設(shè)計(jì)單片的最小系統(tǒng)及外圍電路，在ALTIUM DESIGNER。中進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)。針對以上問題采用了以下解決方法：（1）對于那些易產(chǎn)生噪聲的器件，應(yīng)盡量使其遠(yuǎn)離單片機(jī)的邏輯控制電路和存儲(chǔ)電路（ROM、RAM），如果可能的話，可以將這些電路另外制成電路板，這樣有利于抗干擾。另外應(yīng)把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些，能獲得較好的抗噪聲效果。（2）盡量在關(guān)鍵元件如ROM、RAM等芯片旁安裝去耦電容。盡可能選擇典型

7、電路，布線時(shí)盡量減少回路的面積。對于單片機(jī)閑置的I/O不要懸空，要接地和電源。（3）學(xué)會(huì)使用Keil進(jìn)行編輯、編譯及仿真調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)進(jìn)行C語言開發(fā)。（4）以Proteus為平臺(tái)，對單片機(jī)外圍各個(gè)功能模塊進(jìn)行軟件仿真驗(yàn)證功能。1.3 51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能51系列單片機(jī)是英特爾公司生產(chǎn)的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的單片機(jī)產(chǎn)品。它們的基本組成，基本性能和指令系統(tǒng)都是一樣的。一般情況習(xí)慣用8051來代表51系列單片機(jī)。一個(gè)單片機(jī)的系統(tǒng)是由以下幾部分組成：（1）一個(gè)8位CPU微處理器。（2）靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，能夠儲(chǔ)存程序運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。（3）程序存儲(chǔ)器ROM / EPROM中（4KB/8KB

8、），用來保存程序和一些初始數(shù)據(jù)。但是在一些單片機(jī)中不使用ROM / EPROM中，如8031，8032，80c系列等。（4）4個(gè)8排的I / O并行接口P0 P3，每個(gè)口可以用作輸入，也可以用作輸出。（5）2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可設(shè)置計(jì)數(shù)用來計(jì)數(shù)外部事件，可以設(shè)置成常用的定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)算或結(jié)果控制單片機(jī)的運(yùn)行。（6）五個(gè)中斷源控制系統(tǒng)。（7）1個(gè)雙向串行I / O口的UART（通用異步接收器/發(fā)送器UART），用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的串行通信。（8）振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，需要外部電源的石英晶體微調(diào)電路，允許接在12v的振蕩頻率上。2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)方案本開發(fā)板共分

9、為十一個(gè)模塊主要是：串口通信模塊C52單片機(jī)主控制器模塊、DS18B20模塊、4*4矩陣鍵盤、數(shù)碼管顯示模塊、流水燈模塊、蜂鳴器模塊、USB及下載器模塊；其次是：鍵盤模塊、DS1302時(shí)鐘模塊、AT24C02模塊。其中以C52單片機(jī)作為核心控制器；4*4矩陣鍵盤模塊用來顯示數(shù)碼管數(shù)字；數(shù)碼管模塊用來顯示簡單的數(shù)字、字母；LCD1602模塊用來顯示字母、數(shù)字、符號；流水燈模塊用來顯示單片機(jī)I/O口電平的變化；蜂鳴器模塊用來發(fā)出聲音；下載器模塊用來實(shí)現(xiàn)C52單片機(jī)的ISP在線編程；USB模塊用來提供電源鍵盤模塊用來向單片機(jī)輸入特定編碼的信息；DS1302時(shí)鐘模塊用來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘；測溫模塊用來測量環(huán)

10、境溫度；AT24C02模塊通過IIC總線接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取。2.2 設(shè)計(jì)原則開發(fā)板系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則： (1)盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。(2)系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當(dāng)余地，以便進(jìn)行二次開發(fā)。(3)硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)布局和軟件設(shè)計(jì)方案兩者之間會(huì)互相產(chǎn)生影響，所要顧慮的原則性問題是：軟件能夠?qū)崿F(xiàn)的功能可由它自身來完成，從而來簡化硬件的結(jié)構(gòu)布局。但有需要注意的事項(xiàng)：硬件功能通過軟件來實(shí)現(xiàn)的，其一般的回應(yīng)時(shí)間比硬件自身實(shí)現(xiàn)更長，與此同時(shí)會(huì)占用CPU運(yùn)行的時(shí)間。

11、(4)當(dāng)單片機(jī)開發(fā)板上有許多外圍電路時(shí)，必須要考慮其驅(qū)動(dòng)能力。如果驅(qū)動(dòng)能力不足，系統(tǒng)工作會(huì)具有不可靠性，可通過多放置線驅(qū)動(dòng)器來增強(qiáng)單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力或減少芯片所需功耗來降低總線負(fù)載量。(5)盡可能地向“單片”方向來設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)中的器件越多，各器件之間相互干擾也會(huì)越強(qiáng)，功耗也會(huì)相應(yīng)地增大，也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性第3章 硬件部分3.1 硬件結(jié)構(gòu)框圖 總體硬件結(jié)構(gòu)主要包括：串口通信模塊C52單片機(jī)主控制器模塊、測溫模塊、4*4矩陣鍵盤、數(shù)碼顯示模塊、流水燈模塊、蜂鳴器模塊、USB及下載器模塊鍵盤模塊、DS1302時(shí)鐘模塊、測溫模塊、AT24C02模塊。硬件結(jié)構(gòu)框圖如1所示：C52單片機(jī)主

12、控制模塊流水燈模塊蜂鳴器模塊4*4矩陣鍵盤數(shù)碼管顯示模塊AT24C02模塊串口通信模塊USB及下載器模塊測溫模塊鍵盤模塊DS1302時(shí)鐘模塊圖1 總體硬件結(jié)構(gòu)框圖3.2 硬件開發(fā)工具3.2.1 Protues簡介Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸

13、出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，您不需要?jiǎng)e的，Proteus為您建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境！尤其重要的是Proteus Lite可以完全免費(fèi)，也可以花微不足道的費(fèi)用注冊達(dá)到更好的效果;功能最強(qiáng)的Proteus專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對高校還有更多優(yōu)惠。 3.3 硬件開發(fā)工具3.3.1 Altium Designer簡介電子產(chǎn)品開發(fā)不再是獨(dú)立的流程。Altium Designer 統(tǒng)一了整個(gè)設(shè)計(jì)流程，可在單一、集成的設(shè)計(jì)流環(huán)境中管理開發(fā)的所有方面。Altium Designer 提供了唯一一款統(tǒng)一的應(yīng)用方案，其綜合電子產(chǎn)品一體化開發(fā)所需的所有必須技術(shù)和功能。Alt

14、ium Designer 在單一設(shè)計(jì)環(huán)境中集成板級和FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于FPGA和分立處理器的嵌入式軟件開發(fā)以及PCB版圖設(shè)計(jì)、編輯和制造。并集成了現(xiàn)代設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理功能,使得Altium Designer成為電子產(chǎn)品開發(fā)的完整解決方案，一個(gè)既滿足當(dāng)前，也滿足未來開發(fā)需求的解決方案8。3.4 軟件開發(fā)工具3.4.1 KeilC51概述 Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和

15、功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。4 硬件電路設(shè)計(jì)4.1 CPU選型4.1.1 ST89C52單片機(jī)簡介 本課題是基于C51單片機(jī)。所以選用Philips公司推出的STC89C52完成。STC89C52是高性能、低功耗的 8 位微處理器。有先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。4.1.2 ST89C52單片機(jī)特性字節(jié)程序存儲(chǔ)空間、1

16、2字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、帶2K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間、直接使用串口下載、T89C52單片機(jī):8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間、56字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、帶2KB的EEPROM存儲(chǔ)空間4.1.3 ST89C52單片機(jī)介紹ST89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。單片機(jī)總控制電路圖如下圖2所示圖 2 單片機(jī)總控制電路圖4.2 硬件電路設(shè)計(jì)4

17、.2.1 C52單片機(jī)控制器模塊C52單片機(jī)最小系統(tǒng)包括：時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、晶振電路。原理圖如圖3所示：圖3 C52單片機(jī)主控制模塊原理圖采用按鍵復(fù)位方式，選取晶振為12MHZ，系統(tǒng)機(jī)器周期為1us。4.2.2 DS18B20測溫模塊(1)DS18B20簡介：DS18B20 是DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的，是一種單總線溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，有兩種封裝形式分別為3腳PR-35封裝和16腳SSOP封裝。本文采用的是3腳PR-35封裝，其具有以下特點(diǎn)：采用了單總線技術(shù)，傳感器直接以二進(jìn)制輸出被測溫度，可通過串行口線，也可與單機(jī)通過I/O口連接；所能測量的溫度范圍為：

18、- 55+115，測量的精度可高達(dá)+0.6；內(nèi)包括寄生電源，寄生電源可在兩線方式下通過數(shù)據(jù)線提供，而無需再獨(dú)自給它供電；轉(zhuǎn)換時(shí)間在分辨率為12位（即0.0625）時(shí)最大為750ms；使用者能分別對每個(gè)器件設(shè)定溫度的上下限；DS18B20在使用時(shí)不需要任何外圍元件，一只形如三極管的集成電路內(nèi)包含了全部的傳感元件及轉(zhuǎn)換集成電路；當(dāng)電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能進(jìn)行正常工作；每個(gè)DSl8B20器件對應(yīng)一個(gè)唯一的64位長的序號，該序號值存放在ROM中，可通過序號匹配實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。引腳排列如圖4所示:VDD：接電源引腳，電源供電3.05.5V； DQ：數(shù)據(jù)的輸入和輸出引腳； GND：接地圖

19、4 DS18B20引腳圖（2）硬件實(shí)現(xiàn)：DS18B20溫度傳感器模塊的原理圖如圖5所示： 圖5 DS18B20溫度傳感器模塊原理圖單片機(jī)與DS18B20通過P3.5相連，作為數(shù)據(jù)/控制信號線。4.2.3 數(shù)碼管顯示模塊數(shù)碼管顯示模塊由三部分構(gòu)成：（1）4位一體顯示數(shù)碼管。（2）4個(gè)8550三極管。（3）電阻。1）四位顯示數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，它的基本單元由發(fā)光二極管組成。能顯示4個(gè)數(shù)碼管叫四位數(shù)碼管。數(shù)碼管可以按段數(shù)進(jìn)行分類：七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，七段數(shù)碼管比八段數(shù)碼管少一個(gè)發(fā)光二極管單元（少一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；發(fā)光二極管單元連接方式可以分為共陽極式連接和共陰極式連接。共陽數(shù)碼管的連接方

20、式是將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。使用共陽數(shù)碼管時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V電源上，當(dāng)某一個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。2）由于三極管的結(jié)構(gòu)和外形特征，它有三個(gè)接出來的端點(diǎn)，所以便被形象的命名為三極管。三個(gè)接出來的端點(diǎn)依序稱為發(fā)射極（emitter, E）、基極（base, B）和集電極（collector, C），名稱來源和它們在三極管操作時(shí)的功能有關(guān)。本設(shè)計(jì)中選用8550三極管，它是一種低電壓,大電流,小信號的PNP型硅三極管。采用TO-92封裝。由于單片機(jī)I/O的驅(qū)動(dòng)能力一般不是很強(qiáng)，所以要加三極

21、管來進(jìn)行擴(kuò)流。這里的電阻以限流為目的，從而起到一個(gè)保護(hù)電路的作用。數(shù)碼管顯示模塊硬件實(shí)現(xiàn)的原理圖如圖6所示： 圖6 數(shù)碼管顯示模塊原理圖4.2.4 蜂鳴器模塊單片機(jī)的P3.4與Q1的基極通過2K歐姆電阻連接，當(dāng)P3.4為高電平時(shí)，Q1導(dǎo)通，Q1的發(fā)射極與集電極導(dǎo)通，將發(fā)射極下拉為低電平，蜂鳴器兩端出現(xiàn)電位差，蜂鳴器發(fā)聲；當(dāng)P3.4為低電平時(shí)，Q1不導(dǎo)通，蜂鳴器兩端沒有電流流過，蜂鳴器不發(fā)聲。如圖7所示：圖7 蜂鳴器模塊原理圖4.2.5 4*4矩陣鍵盤該實(shí)驗(yàn)使用4×4矩陣鍵盤電路。4*4矩陣鍵盤的工作原理如下所述矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線

22、組成的鍵盤。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個(gè)數(shù)是4×4個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。圖8矩陣鍵盤電路圖，行線接P1.4P1.7，列線接P1.0P1.3。圖8 矩陣鍵盤電路4.2.6 其他模塊（1）AT24C02簡介： AT24C02有一個(gè)寫16字節(jié)頁的緩沖器。該器件通過IIC總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。SCL串行時(shí)鐘：AT24C02串行時(shí)鐘輸入的管腳用于產(chǎn)生時(shí)鐘器件接收或發(fā)送的所有數(shù)據(jù)，這是一個(gè)輸入引腳。SDA串行數(shù)據(jù)/地址：AT24C02雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA是一個(gè)開

23、漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（wire-OR）。A0、A1、A2作為器件地址的輸入端：當(dāng)多個(gè)器件級聯(lián)時(shí)可用這些輸入腳來設(shè)置器件地址，當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0。當(dāng)使用AT24C02時(shí)最多能級聯(lián)8個(gè)器件。如果只有一個(gè)AT24C02被總線尋址，那么這三個(gè)地址輸入腳（A0、A1、A2 ）能夠懸空或直接連接到Vss，如果只有一個(gè)AT24C02被總線尋址這三個(gè)地址輸入腳（A0、A1、A2 ）必須連接到Vss。WP寫保護(hù)：如果WP管腳連接到Vcc，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀。當(dāng)WP管腳連接到Vss 或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。（2）硬件實(shí)現(xiàn)：AT24C02存儲(chǔ)器模塊的原理圖如

24、圖9所示：圖9 AT24C02存儲(chǔ)器原理圖4.3 總體電路的設(shè)計(jì)由上述電源的設(shè)計(jì)，復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)，下載端口設(shè)計(jì)電路整體設(shè)計(jì)、串口通信模塊C52單片機(jī)主控制器模塊、測溫模塊、4*4矩陣鍵盤、數(shù)碼顯示模塊、流水燈模塊、蜂鳴器模塊、USB及下載器模塊鍵盤模塊、DS1302時(shí)鐘模塊、測溫模塊、AT24C02模塊各模塊組成的電路設(shè)計(jì)。如圖10所示：圖10 電路的完整設(shè)計(jì) 5 軟件設(shè)計(jì)5.1 單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)技術(shù)5.2 各模塊程序的設(shè)計(jì)5.2.1 18B20定時(shí)顯示測溫模塊使用的晶振為12MHZ，名稱: 溫度傳感器，數(shù)碼管,矩陣鍵盤，蜂鳴器，發(fā)光管，串口通信綜合運(yùn)用現(xiàn)象：開機(jī)后按

25、9;1'鍵，測溫開始，在數(shù)碼管上顯示溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度大等于28時(shí)蜂鳴器報(bào)警，4個(gè)發(fā)光二極管閃爍。按'2'鍵，則停止測溫。開始DS18B20初始化跳過讀序列號操作啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換延時(shí)DS18B20初始化跳過讀序列號操作讀取溫度寄存器值延時(shí)讀取溫度值低位讀取溫度值高位相加的溫度值溫度值轉(zhuǎn)化為液晶字符圖11 DS18B20的流程圖根據(jù)初始化時(shí)序?qū)S18B20進(jìn)行初始化，根據(jù)讀寫時(shí)序?qū)S18B20進(jìn)行讀寫編程，另外，在循環(huán)讀取溫度數(shù)據(jù)后，要將讀取的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以在液晶上顯示的液晶字符。5.2.2 數(shù)碼管顯示模塊程序設(shè)計(jì)4位一體數(shù)碼管的顯示方式分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式。靜態(tài)式的也稱

26、為鎖存方式，單片機(jī)送出數(shù)據(jù)后控制外圍鎖存器件鎖存數(shù)據(jù)，這樣數(shù)碼管筆段里的電流不變，數(shù)碼管穩(wěn)定顯示，這樣單片機(jī)可以干別的活不用管數(shù)碼管了。動(dòng)態(tài)式的也稱為掃描方式，是利用發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)和人眼的視覺暫留效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的，只要在在一定時(shí)間內(nèi)數(shù)碼管的筆段亮的頻率夠快，人眼就看不出閃爍，一般外圍硬件較少，但是對單片機(jī)資源耗用巨大。相比兩種方式，前一種對單片機(jī)的P口資源和時(shí)間耗用更少。其程序流程圖如下圖12圖所示開始送7FH至P0口，送位選數(shù)據(jù)初值0FEH至R2選取位選數(shù)據(jù)并送至P0口，點(diǎn)亮某位數(shù)碼管R2內(nèi)容左移一位，準(zhǔn)備點(diǎn)亮下一位數(shù)碼管顯示延時(shí)YN4位數(shù)碼管顯示完畢？圖12 數(shù)碼管顯示程序流程圖5.2.

27、2 流水燈模塊流水燈模塊程序設(shè)計(jì)：程序中先定義五個(gè)一維數(shù)組，每個(gè)一維數(shù)組里面含有八個(gè)元素，元素為十六進(jìn)制數(shù)，對應(yīng)P0口的八個(gè)引腳，十六進(jìn)制數(shù)為1則對應(yīng)相應(yīng)引腳為高電平，為0則相應(yīng)引腳為低電平。LED連接引腳若為低電平，則LED發(fā)光，若為高電平，則LED不發(fā)光。將一維數(shù)組里的八個(gè)元素依次送到P0口，則LED亮滅依次發(fā)生變化，輪流將五個(gè)一維數(shù)組送交P0口，則可以顯示五組不同的花型。流水燈程序流程圖如圖13所示：開始數(shù)組LED1內(nèi)容送P0口顯示數(shù)組LED2內(nèi)容送P0口顯示數(shù)組LED3內(nèi)容送P0口顯示數(shù)組LED4內(nèi)容送P0口顯示數(shù)組LED5內(nèi)容送P0口顯示數(shù)組LED6內(nèi)容送P0口顯示數(shù)組LED7內(nèi)容送

28、P0口顯示數(shù)組LED8內(nèi)容送P0口顯示圖13 流水燈程序流程圖5.2.3 蜂鳴器模塊蜂鳴器模塊程序設(shè)計(jì)：在程序中首先定義P3.4為蜂鳴器控制引腳，在主函數(shù)中配置T0為16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，并裝載一定的初值，啟動(dòng)定時(shí)器T0，定時(shí)器T0開中斷，CPU開中斷，然后每隔約1ms對frq進(jìn)行累加。在定時(shí)器T0中斷函數(shù)中，對定時(shí)器T0的TH0裝載0xfe，對TL0裝載累加的frq值，并翻轉(zhuǎn)P3.4口的狀態(tài)，這樣，由于定時(shí)器T0每次裝載的初值不同，相應(yīng)的中斷到達(dá)時(shí)間不同，P3.4翻轉(zhuǎn)的時(shí)間也就不同，frq為無符號字符型數(shù)據(jù)，累加到255后歸零，因此蜂鳴器會(huì)產(chǎn)生一定頻率的聲音。蜂鳴器程序流程圖如圖14所示：開始

29、定時(shí)器T0初始化frq加一定時(shí)器T0中斷重裝定時(shí)器T0初值翻轉(zhuǎn)蜂鳴器引腳電平Y(jié)N圖14 蜂鳴器程序流程圖5.2.5 USB及下載器模塊該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的接口程序包括單片機(jī)通訊設(shè)置。USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)，以及PC應(yīng)用等3部分程序，這三者互相配合實(shí)現(xiàn)可靠、快速的數(shù)據(jù)傳輸。（1）單片機(jī)通訊設(shè)置程序單片機(jī)程序?qū)嶋H上是完成單片機(jī)對串口的初始化，即對波特率，數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位，有無奇偶校驗(yàn)等通信協(xié)議的設(shè)計(jì)及單片機(jī)串行通信功能控制器的設(shè)置。該設(shè)計(jì)以串口參數(shù)波特率ll5200，數(shù)據(jù)位8，停止位l，校驗(yàn)位0。（2）USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在PC機(jī)上安裝Prolific公司免費(fèi)提供的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)安裝完后，PC系統(tǒng)出現(xiàn)1個(gè)“

30、Prolific USB-to-Serial Comm Port”自動(dòng)增加一個(gè)COM口，如COM3，COM4等。  （3）PC應(yīng)用程序用戶按照傳統(tǒng)的串行接口控制方式來使用該模擬的“COM口”。串口通訊參數(shù)應(yīng)與單片機(jī)所設(shè)置參數(shù)一致。當(dāng)設(shè)備插入不同的USB接口時(shí)，計(jì)算機(jī)認(rèn)為一個(gè)新設(shè)備，需重新安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)插入計(jì)算機(jī)不同USB接口時(shí)，虛擬的“COM口”不同，因此，需要計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)識別是在哪一個(gè)串口插入的設(shè)備當(dāng)單片機(jī)學(xué)習(xí)板與PC機(jī)通信時(shí)，相應(yīng)的指示燈會(huì)亮，說明程序正在從PC里向單片機(jī)芯片中燒錄，內(nèi)部的一個(gè)過程大概是這樣的：首先進(jìn)入中斷入口，中斷初始化，判斷PC機(jī)與單片機(jī)學(xué)習(xí)板是否相連

31、成功，此時(shí)會(huì)在燒錄軟件里給出一個(gè)信號：握手是否成功。如果握手成功，PC機(jī)通過燒錄軟件把數(shù)據(jù)程序傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)的芯片中，然后中斷返回。如果握手失敗，直接中斷返回，會(huì)在燒錄軟件里給出燒錄失敗的相關(guān)原因。6 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件PCB版圖如下圖所示 圖15 PCB版圖6.1 系統(tǒng)的調(diào)試?yán)肒eil軟件編好程序之后，看編譯能否通過，編譯成功把程序下載到單片機(jī)，有時(shí)候下載程序時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題，主要是程序下載不進(jìn)去，這時(shí)候就是硬件出現(xiàn)問題，檢查所設(shè)計(jì)的硬件電路板所有的器件和引腳是否正確，尤其是電源的連接是否正確；檢查各總線是否有短路的故障。檢查開關(guān)/按鍵是否正常，是否連接正確。程序下載之后看數(shù)碼管的顯示是否正常，按鍵是否具有調(diào)整時(shí)間的功能及能否報(bào)警。如果不行基本上說明程序有問題，這時(shí)就要修改程序直至調(diào)試成功。 6.2 調(diào)試結(jié)果主要