65-溫控自動風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計

1、-精準(zhǔn)溫度顯示的溫控自動風(fēng)扇系統(tǒng)摘 要本設(shè)計為一種溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，具有靈敏的溫度感測和顯示功能，系統(tǒng)采用51系列單片機AT89C51 單片機作為控制平臺對風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)展控制。利用DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集實時溫度，經(jīng)單片機處理后通過三極管驅(qū)動直流風(fēng)扇的電機。根據(jù)采集的實時溫度，實現(xiàn)了風(fēng)扇的自起自停.可由用戶設(shè)置高、低溫度值，測得溫度值在上下溫度之間時翻開風(fēng)扇弱風(fēng)檔，當(dāng)溫度升高超過所設(shè)定的溫度時自動切換到大風(fēng)檔，當(dāng)溫度小于所設(shè)定的溫度時自動關(guān)閉風(fēng)扇，控制狀態(tài)隨外界溫度而定。關(guān)鍵詞： 自動控制;單片機;溫控;風(fēng)扇目 錄摘 要1目 錄21引言32 方案論證42.1 溫度傳感器的選用42.2 控制核

2、心的選擇52.3顯示電路52.4調(diào)速方式63 系統(tǒng)簡述74 硬件設(shè)計84.1 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器簡介84.2 AT89C51單片機簡介154.3 八段LED 數(shù)碼管195 軟件設(shè)計21參考文獻(xiàn)231引言生活中，我們經(jīng)常會使用一些與溫度有關(guān)的設(shè)備。比方，現(xiàn)在雖然不少城市家庭用上了空調(diào)，但在占中國大局部人口的農(nóng)村地區(qū)依舊使用電風(fēng)扇作為降溫防暑設(shè)備，春夏夏秋交替時節(jié)，白天溫度依舊很高，電風(fēng)扇應(yīng)高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量，使人感到清涼；到了晚上，氣溫降低，當(dāng)人入睡后，應(yīng)該逐步減小轉(zhuǎn)速，以免使人感冒。雖然電風(fēng)扇都有調(diào)節(jié)不同檔位的功能，但必須要人手動換檔，睡著了就無能為力了，而普遍采用的定時器關(guān)閉的做

3、法，一方面是定時時間長短有限制，一般是一兩個小時；另一方面可能在一兩個小時后氣溫依舊沒有降低很多，而風(fēng)扇就關(guān)閉了，使人在睡夢中熱醒而不得不起床重新翻開風(fēng)扇，增加定時器時間，非常麻煩，而且可能屢次定時后最后一次定時時間太長，在溫度降低以后風(fēng)扇依舊繼續(xù)吹風(fēng)，使人感冒；第三方面是只有簡單的到了定時時間就關(guān)閉風(fēng)扇電源的單一功能，不能滿足氣溫變化對風(fēng)扇風(fēng)速大小的不同要求。又比方在較大功率的電子產(chǎn)品散熱方面，現(xiàn)在絕大多數(shù)都采用了風(fēng)冷系統(tǒng)，利用風(fēng)扇引起空氣流動，帶走熱量，使電子產(chǎn)品不至于發(fā)熱燒壞。要使電子產(chǎn)品保持較低的溫度，必須用大功率、高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量的風(fēng)扇，而風(fēng)扇的噪音與其功率成正比。如果要低噪音，則要減

4、小風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，又會引起電子設(shè)備溫度上升，不能兩全其美。為解決上述問題，我們設(shè)計了這套溫控自動風(fēng)扇系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用高精度集成溫度傳感器，用單片機控制，能顯示實時溫度，并根據(jù)使用者設(shè)定的溫度自動在相應(yīng)溫度時作出小風(fēng)、大風(fēng)、停機動作，準(zhǔn)確度高，動作準(zhǔn)確。2 方案論證本系統(tǒng)實現(xiàn)風(fēng)扇的溫度控制，需要有較高的溫度變化分辨率和穩(wěn)定可靠的換檔停機控制部件。2.1 溫度傳感器的選用溫度傳感器可由以下幾種方案可供選擇：方案一：選用熱敏電阻作為感測溫度的核心元件，通過運算放大器放大由于溫度變化引起熱敏電阻電阻的變化、進(jìn)而導(dǎo)至的輸出電壓變化的微弱電壓變化信號，再用AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入單

5、片機處理。方案二：采用熱電偶作為感測溫度的核心元件，配合橋式電路，運算放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路，將溫度變化信號送入單片機處理。方案三：采用數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20作為感測溫度的核心元件，直接輸出數(shù)字溫度信號供單片機處理。對于方案一，采用熱敏電阻有價格廉價、元件易購的優(yōu)點，但熱敏電阻對溫度的細(xì)微變化不敏感，在信號采集、放大、轉(zhuǎn)換過程中還會產(chǎn)生失真和誤差，并且由于熱敏電阻的R-T關(guān)系的非線性，其本身電阻對溫度的變化存在較大誤差，雖然可以通過一定電路予以糾正，但不僅將使電路復(fù)雜穩(wěn)定性降低，而且在人體所處溫度環(huán)境溫度變化中難以檢測到小的溫度變化。故該方案不適合本系統(tǒng)。對于方案二，采用熱電偶和橋

6、式測量電路相對于熱敏電阻其對溫度的敏感性和器件的非線性誤差都有較大提高，其測溫圍也非常寬，從-50攝氏度到1600攝氏度均可測量。但是依然存在電路復(fù)雜，對溫度敏感性達(dá)不到本系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)，故不采用該方案。對于方案三，由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因素，溫度誤差很小，并且由于其感測溫度的原理與上述兩種方案的原理有著本質(zhì)的不同，使得其溫度分辨力極高。溫度值在器件部轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接輸出，簡化了系統(tǒng)程序設(shè)計，又由于該傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)1-WRIE，與單片機的接口變的非常簡潔，抗干擾能力強。關(guān)于DS18B20的詳細(xì)參數(shù)參看下面硬件設(shè)計中的器

7、件介紹。2.2 控制核心的選擇方案一：采用電壓比較電路作為控制部件。溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電偶等，溫度信號轉(zhuǎn)為電信號并放大，由集成運放組成的比較電路判決控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，當(dāng)高于或低于*值時將風(fēng)扇切換到相應(yīng)檔位。方案二：采用單片機作為控制核心。以軟件編程的方法進(jìn)展溫度判斷，并在端口輸出控制信號。對于方案一，采用電壓比較電路具有電路簡單、易于實現(xiàn)，以及無需編寫軟件程序的特點，但控制方式過于單一，不能自由設(shè)置上下限動作溫度，無法滿足不同用戶以及不同環(huán)境下的多種動作溫度要求，故不在本系統(tǒng)中采用。對于方案二，以單片機作為控制器，通過編寫程序不但能將傳感器感測到的溫度通過顯示電路顯示出來，而且用戶能通過鍵

8、盤接口，自由設(shè)置上下限動作溫度值，滿足全方位的需求。并且通過程序判斷溫度具有極高的精準(zhǔn)度，能準(zhǔn)確把握環(huán)境溫度的微小變化。故本系統(tǒng)采用方案二。2.3顯示電路方案一：采用數(shù)碼管顯示溫度，動態(tài)掃描顯示方式。方案二：采用液晶顯示屏LCD顯示溫度對于方案一，該方案本錢低廉，顯示溫度明確醒目，在夜間也能看見，功耗極低，顯示驅(qū)動程序的編寫也相對簡單，這種顯示方式得到廣泛應(yīng)用。缺乏的地方是掃描顯示方式是使數(shù)碼管逐個點亮，因此會有閃爍，但是人眼的視覺暫留時間為20MS，當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個時間時人眼將感覺不到閃爍，因此可以通過增大掃描頻率來消除閃爍感。對于方案二，液晶體顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，不但能顯示數(shù)字

9、還能顯示字符甚至圖形的優(yōu)點，這是LED數(shù)碼管無法比較的。但是液晶顯示模塊價格昂貴，驅(qū)動程序復(fù)雜，從簡單實用的原則考慮，本系統(tǒng)采用方案一。2.4調(diào)速方式方案一：采用變壓器調(diào)節(jié)方式，運用電磁感應(yīng)原理將220V電壓通過線圈降壓到不同的電壓，控制風(fēng)扇電機接到不同電壓值的線圈上可控制電機的轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)扇風(fēng)力大小。方案二：采用三極管驅(qū)動PWM進(jìn)展控制。對于方案一，由于采用變壓器改變電壓調(diào)節(jié)，有風(fēng)速級別限制，不能適應(yīng)人性化要求。且在變壓過程中會有損耗發(fā)熱，效率不高，發(fā)熱有不平安因素。對于方案二，PWM的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)展數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到

10、最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在*些時候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號轉(zhuǎn)向PWM可以極延長通信距離。故本系統(tǒng)采用方案二。3 系統(tǒng)簡述本系統(tǒng)由集成溫度傳感器、單片機、LED數(shù)碼管、三極管驅(qū)動電路及一些其他外圍器件組成。使用具有價廉易購的AT89C51單片機編程控制，通過修改程序可方便實現(xiàn)系統(tǒng)升級。系統(tǒng)的框圖構(gòu)造如下：AT89C51單片機數(shù)碼管顯示電路震蕩和復(fù)位電路風(fēng)扇風(fēng)扇驅(qū)動電路溫度傳感器按鍵輸入電路圖1 系統(tǒng)框圖4 硬件設(shè)計系統(tǒng)主要部件包括DS18B20

11、溫度傳感器、AT89C51單片機、LED數(shù)碼管和風(fēng)扇。輔助元件包括電阻、晶振、電源、按鍵等。4.1 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器簡介溫度傳感器DS18B20。DS18B20的簡介DS18B20是美國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。單總線(1-Wire)是DALLAS公司的一項專有技術(shù),它采用單根信號線,既傳輸時鐘又傳輸數(shù)據(jù),而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的,具有節(jié)省I/O口線資源、構(gòu)造簡單、本錢低廉、便于總線擴展和維護(hù)等諸多優(yōu)點。DS18B20 的特點及部構(gòu)造特點如下：采用獨特的單總線接口方式，即只有一根信號線與控制器相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信，不需要外部元件；測量結(jié)果

12、直接輸出數(shù)字溫度信號，以單總線串行傳送給控制器，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力；支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三根線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測量；適應(yīng)電壓圍寬3.0-5.5V，不需要備份電源、可用數(shù)據(jù)線供電，溫度測量圍為-55125，-1085時測量精度為0.5；通過編程可實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5，0.25，0.125，0.0625，實現(xiàn)高精度測溫；負(fù)壓特性。電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。封裝圖及部構(gòu)造，如下列圖所示。圖2-8 DS18B20外部構(gòu)造框圖圖2-9 DS18B20內(nèi)部構(gòu)造框圖圖2-10 DS

13、18B20的封裝引腳功能如下：NC:空引腳,懸空不使用;VDD:可選電源腳,電源電壓圍35.5V。工作于寄生電源時,此引腳應(yīng)接地;I/O:數(shù)據(jù)輸入/輸出腳,漏極開路,常態(tài)下高電平。DS18B20采用3腳TO-92封裝或8腳SOIC及CSP封裝方式。圖2-8所示為DS18B20的部構(gòu)造框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位光刻ROM及單總線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器含便箋式RAM、存儲與控制邏輯、用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器、構(gòu)造存放器、8位循環(huán)冗余校驗碼CRC發(fā)生器等八局部。64位ROM的構(gòu)造如圖2-11所示，開場8位是產(chǎn)品類型的編號；接著是每個器件唯一的序號，共

14、48位；最后8位是前面56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可采用單線進(jìn)展通信的原因。非易失性溫度報警觸發(fā)器TH、TL，可以通過編程寫入用戶報警上下線數(shù)據(jù)。LSBMSBLSBMSBLSBMSB48位序列號8位工廠代碼10H8位檢驗CRC圖2-11 64位ROM示意圖 DS18B20溫度傳感器的部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EEPROM。高速暫存RAM的構(gòu)造位9字節(jié)的存儲器，構(gòu)造如圖2-12所示。前兩個字節(jié)包括測得溫度的信息。3、4字節(jié)是TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第5字節(jié)為配置存放器，其容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換頻率，DS18B20工作

15、時按此存放器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖2-13，其低5位一直為1；TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在檢測模式，在DS18B20出廠時，該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動；R1和R2決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即用來設(shè)置分辨率，單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)。的數(shù)據(jù)時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625/LSB形式表示。表b 溫度值格式232221202-12-22-32-4SSSSS262524低字節(jié)高字節(jié)表b中，S表示符號位。當(dāng)S=0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補碼

16、變成原碼，在計算十進(jìn)制值。表c是局部溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度表示數(shù)據(jù)。表c DS18B20溫度與表示值對應(yīng)表溫度/二進(jìn)制十六進(jìn)制+12507D0H+850550H+25.062500000001100100010191H+10.125000000001010001000A2H+0.500000000000010000008H000000000000000000000H-0.5FFF8H-10.125FF5EH-25.0625FF6FH-55FC90HDS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)容對照，假設(shè)TTH或TTL，則將該器件的報警標(biāo)志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜

17、索命令做出響應(yīng)。因此，可以用多個DS18B20同時測得溫度并進(jìn)展報警搜索。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼CRC。主機根據(jù)ROM的前56位來計算CRC值，并與存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。關(guān)于DS18B20的工作原理這里就不再多說，有感興趣的可以查閱相關(guān)手冊。DS18B20的編程指令DS18B20的指令有：讀ROM33H，匹配ROM55H，跳過ROMCCH，搜索ROMF0H，報警搜索ECH，穩(wěn)定轉(zhuǎn)換44H，度暫存器BEH，寫暫存器4EH，復(fù)制暫存器48H，重調(diào)E2PROMB8H，讀供電方式B4H。關(guān)于這些指令，這里也不再一一介紹，只把

18、本設(shè)計用到的用法說一下。CCH-跳過ROM指令。忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)溫度變換命令，適用于一個從機工作。44H-溫度轉(zhuǎn)換指令。啟動DS18B20進(jìn)展溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時最長為750ms9位93.75ms。結(jié)果存入部9字節(jié)的RAM中。BEH-讀暫存器指令。讀部RAM中9字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)。如圖2-14所示，是DS18B20在電路中的接發(fā)，本設(shè)計采用的是單獨電源供電方式，下面將介紹其工作時序，有工作時序圖可以很清楚的知道該這樣控制DS18B20。圖2-14 DS18B20的工作電路工作時序初始化時序，當(dāng)主機將單總線P30從邏輯高拉到邏輯低時，即啟動一個寫時隙，所有的寫時隙必須在

19、60120us完成，且在每個循環(huán)之間至少需要1us的恢復(fù)時間。寫0和寫1時隙如下圖。在寫0時隙期間，微控制器在整個時隙中將總線拉低；而寫1時隙期間，微控制器將總線拉低，然后在時隙起始后15us之釋放總線。時序圖如圖2-15所示。復(fù)位脈沖480ust960us延時等待18B20響應(yīng)大于等于480us圖2-15 初始化時序圖具體步驟如下：先將數(shù)據(jù)線置高電平1。延時時間應(yīng)盡量短些。數(shù)據(jù)線拉到低電平0。延時750 s(該圍可以在480960s)。數(shù)據(jù)線拉置高電平1.延時等待。如果初始化成功則在1560ms產(chǎn)生一個由DS18B20返回的低電平0，據(jù)該狀態(tài)可以確定它的存在。但是應(yīng)注意，不能無限地等待，不然

20、會使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)展超時判斷。假設(shè)CPU讀到數(shù)據(jù)線上的低電平0后，還要進(jìn)展延時，其延時的時間從發(fā)出高電平算起第5步的時間算起最少要480s。將數(shù)據(jù)線再次拉置高電平1后完畢。寫數(shù)據(jù)時序當(dāng)主機將單總線P30從邏輯高拉到邏輯低時，即啟動一個寫時隙，所有的寫時隙必須在60120us完成，且在每個循環(huán)之間至少需要1us的恢復(fù)時間。寫0和寫1時隙如下圖。在寫0時隙期間，微控制器在整個時隙中將總線拉低；而寫1時隙期間，微控制器將總線拉低，然后在時隙起始后15us之釋放總線。時序圖見圖2-16所示?？刂破鲗?時間隙控制器寫0時間隙60ust120usDS18B20采樣DS18B20采樣圖2-16 寫

21、數(shù)據(jù)時序圖具體步驟如下：數(shù)據(jù)線先置低電平0。延時確定時間為15s。按從低位到高位的順序發(fā)送數(shù)據(jù)一次只發(fā)送一位。延時時間為45s。將數(shù)據(jù)線拉到高電平1。重復(fù)步驟，直到發(fā)送完整個字節(jié)。最后將數(shù)據(jù)線拉高到1。讀數(shù)據(jù)時序DS18B20器件僅在主機發(fā)出讀時隙時，才向主機傳輸數(shù)據(jù)。所以在主機發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時隙，以便DS18B20能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有的讀時隙至少需要60us，且在兩次獨立的讀時隙之間，至少需要1us的恢復(fù)時間。每個讀時隙都由主機發(fā)起，至少拉低總線1us。在主機發(fā)起讀時隙之后，DS18B20器件才開場在總線上發(fā)送0或1，假設(shè)DS18B20發(fā)送1，則保持總線為高電平。假設(shè)發(fā)送為0

22、，則拉低總線當(dāng)發(fā)送0時，DS18B20在該時隙完畢后，釋放總線，由上拉電阻將總線拉回至高電平狀態(tài)。DS18B20發(fā)出的數(shù)據(jù)，在起始時隙之后保持有效時間為15us。因而主機在讀時隙期間，必須釋放總線。并且在時隙起始后的15us之采樣總線的狀態(tài)。時序圖見圖2-17所示?？刂破髯x1時間隙控制器讀0時間隙控制器采樣控制器采樣圖2-17 讀數(shù)據(jù)時序圖具體步驟如下:將數(shù)據(jù)線拉高到1。延時2s。將數(shù)據(jù)線拉低到0。延時6s。將數(shù)據(jù)線拉高到1。延時4s。讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到一個狀態(tài)位，并進(jìn)展數(shù)據(jù)處理。延時6s。重復(fù)步驟，直到讀取完一個數(shù)據(jù)。4.2 AT89C51單片機簡介單片微型計算機Single Chip Mi

23、croputer簡稱單片機，是指集成在一塊芯片上的計算機，它具有構(gòu)造簡單、控制功能強、可靠性高、體積小、價格低、等優(yōu)點。單片機技術(shù)作為計算機技術(shù)的一個重要分支，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器、電子玩具等各領(lǐng)域。盡管單片機種類很多，但無論是從世界圍還是從全國圍來看，使用最為廣泛的應(yīng)屬MCS-51系列單片機。其生產(chǎn)廠家有：Intel公司、Atmel公司、Philips公司等。本設(shè)計采用Atmel公司的AT89C51，其它廠家單片機這里不再多說，以下是對AT89C51的介紹。Atmel公司生產(chǎn)的AT89C51單片機是一種低功耗/低電壓、高性能的8位單片機，部除CPU外，還包括128B

24、的部用戶數(shù)據(jù)存儲器RAM，4KB的部用戶程序存儲器，4個8位并行可編程I/0口，2個16位計數(shù)/定時器，5個中斷源，2個優(yōu)先級別，1個可編程的串行通信口。以下是對各局部的具體介紹：部介紹：1中央處理器又稱CPU，是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。2數(shù)據(jù)存儲器又稱RAM，C51部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用存放器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用存放器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)

25、據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型數(shù)據(jù)。并具有64KB外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間。3程序存儲器又稱ROM，C51共有4KB的掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。并具有64KB外部程序存儲器尋址空間。4定時/計數(shù)器，C51有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，稱為定時器0T0和定時器1T1。T0有專用存放器TH0和TL0組成，T10有專用存放器TH1和TL1組成。并且可編程定時/計數(shù)器的工作方式、定時時間、計數(shù)值、啟動、中斷請求等都可以由程序設(shè)定。5中斷系統(tǒng)，C51的中斷功能較強，可滿足控制應(yīng)用的需要。共有5個中斷源，即兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，并具有兩個優(yōu)先級別的選擇。

26、6時鐘電路，C51部有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，系統(tǒng)允許的晶振頻率一般位6MHz和12MHz，在應(yīng)用精度要求較高的場合一般選用11.0592MHz，可以使定時器/計數(shù)器更準(zhǔn)確。以上是從C51單片機的部介紹，下面再從外部看其構(gòu)造。如圖2-2所示。外部介紹：有外部構(gòu)造圖我們可以看到，C51單片機有40個管腳。正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，一個復(fù)位端RESET,/EA,ALE,/PSEN三根線，P0-P3共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：(1)主電源引腳Vcc和Vss Vcc40腳：主電源接5V

27、Vss20腳：接地 (2)時鐘電路引腳*TAL1和*TAL2：接外部晶體振蕩器的引線端。當(dāng)使用芯片部時鐘時，兩引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。這兩個引腳連接的電路成為時鐘電路，用來產(chǎn)生單片機正常工作時所需要的時鐘脈沖信號。(3)控制信號RST/Vpd、ALE/(/PROG) 、/ PSEN和 (/EA)/Vpp RST/Vpd9腳：復(fù)位端。高電平有效，保持在2個機器周期寬度以上，使單片機復(fù)位，用于完成單片機的復(fù)位初始化操作。在進(jìn)展單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計時，這個引腳一定要連接相應(yīng)的電路，即復(fù)位電路。該引腳有復(fù)用功能，Vpd為備用電源輸入端，防止主電源掉電。A

28、LE/PROG30腳：地址鎖存信號端。片外存貯器時，ALE作低八位地址的鎖存控制信號。平時不片外存貯器時，該端以六分之一的時鐘振蕩頻率固定輸出脈沖。ALE端負(fù)載驅(qū)動能力為8個LSTTL門。該引腳有復(fù)用功能， 為片程序存貯器編程固化的編程脈沖輸入。 /PSEN29腳：片外程序存貯器讀選通信號端。負(fù)載能力為8LSTTL門。 (/EA)/Vpp31腳：/EA端接高電平時，CPU取指令從片程序存貯器自動順延至片外程序存貯器。 /EA端接低電平時，CPU僅從片外程序存貯器取指令。該引腳有復(fù)用功能，Vpp為片程序存貯器編程時的編程電壓。(4)輸入/輸出引腳P0、P1、P2和P3口 P0.0P0.73932

29、腳：片外存貯器時作為低八位地址線和八位數(shù)據(jù)線復(fù)用。負(fù)載能力為8個LSTTL門。P1.0P1.718腳： 8位準(zhǔn)雙向I/O口。負(fù)載能力為3個LSTTL門。 P2.0P2.72128腳：片外存貯器時作為高八位地址線。P3.0P3.71017腳：8位準(zhǔn)雙向I/O口。負(fù)載能力為3個LSTTL門。另外還有專門的第二功能。 P3口的第二功能是P3.010腳： R*D串行口輸入端P3.111腳： T*D串行口輸出端 P3.212腳： /INT0外部中斷0輸入端 P3.313腳： /INT1外部中斷1輸入端 P3.414腳： T0定時器/計數(shù)器0外部輸入端 P3.515腳： T1定時器/計數(shù)器1外部輸入端 P

30、3.616腳： /WR片外數(shù)據(jù)存貯器寫選通信號輸出端 P3.717腳： /RD片外數(shù)據(jù)存貯器讀選通信號輸出端89C51雖然有部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。80C51單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計采用部時鐘方式，利用芯片部的振蕩電路，在*TAL1、*TAL2引腳上外接定時元件，部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計采用最常用的部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2MHZ到12MHZ之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，C*1、C*2可在20pF到100pF之間取值，但在

31、60pF到70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計中，振蕩晶體選擇6MHZ,電容選擇65pF。在設(shè)計印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。 89C51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要Vcc的上升時間不超過1ms

32、,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用12MHZ時C取10uF,R取10K。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通而實現(xiàn)的。時鐘頻率選用12時，C取10uF下列圖是單片機工作的最小模塊，如圖2-3所示。圖單片機最小工作模塊4.3 八段LED 數(shù)碼管設(shè)計采用共陰極四位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，單片機P0口加上拉電阻驅(qū)動數(shù)碼管的段碼，數(shù)碼管位選端可直接單片機，即可驅(qū)動點亮數(shù)碼管。數(shù)碼管介紹：LED數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別由字母a,b,c,d,e,

33、f,g,dp來表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的 2個8數(shù)碼管字樣了。如：顯示一個2字，則應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個或多個發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、

34、A、B、C、D、E、F。 led數(shù)碼管的構(gòu)造及工作原理：led數(shù)碼管LED Segment Displays是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成8字型的器件，引線已在部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位+1型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等.，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數(shù)碼管的部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管部引腳圖片 10引腳的LED數(shù)碼管圖1 這是一個7段兩位帶小數(shù)點 10引腳的LED數(shù)碼管 LED數(shù)碼管引腳定義圖2引腳定義 ：每一筆劃都是對應(yīng)一個字母表示