基于串口通訊的單片機測溫系統(tǒng)設計

武漢紡織大學機械設計及其自動化學院課程設計〔論文〕說明書論文題目基于串行口收發(fā)電路的溫度測量單片機系統(tǒng)設計學號1102381062學生姓名景小飛專業(yè)班級測控1102班任課老師喬橋總評成績2023年6月15日摘要隨著科技的不斷進步，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是常用的被控參數(shù)，而采用單片機來對這些被控參數(shù)進行控制已成為當今的主流。本文介紹了數(shù)字溫度測量及自動控制系統(tǒng)的設計。本文采用單片機來實現(xiàn)對溫度的控制。它的主要組成局部有：AT89S51單片機、溫度傳感器、鍵盤與顯示電路、溫度控制電路、串口通訊電路。它可以實時的顯示和設定溫度，實現(xiàn)對溫度的自動控制。通過測試說明，本設計對溫度的控制有方便、簡單的特點，從而大幅提高了被控溫度的技術指標。關鍵詞:單片機溫度傳感器鍵盤和顯示串口通訊AbstractAsthetechnologyadvancesinindustrialproductioninthetemperatureischargedwithcommonparameters,andtheuseofthosechargedwithSCMtotheparametersofcontrolhasbecomethemainstream.Inthispaper,digitaltemperaturemeasurementandautomaticcontrolsystemdesign.Inthispaper,SCMtoachievethetemperaturecontrol.Itisamajorcomponentof:STC89C52SCM,temperaturesensor,keyboardanddisplaycircuit,temperaturecontrolcircuit.Itcandisplayreal-timeandtemperaturesettings,andthetemperaturecontrol,andserialinterfaceelectriccircuit.Passedthetestsshowthatthedesignofthetemperaturecontrolisconvenientandsimplecharacteristics’,thusgreatlyraisingthetemperaturewaschargedwiththetechnicalindicators.Keywords:MCUTemperaturesensorKeyboardandDemonstrationSerialInterface目錄1.設計任務書．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32.具體設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.1方案設計及論證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42.2電路設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2.1單片機最小系統(tǒng)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52.2.2溫度傳感電路設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.2.3溫度控制電路設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．102.2.4鍵盤電路設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112.2.5顯示電路設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．132.2.6串口收發(fā)電路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.系統(tǒng)的軟件設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．183.1系統(tǒng)的主程序設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．184.系統(tǒng)的控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．194.1溫控電路及報警電路的控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．204.2LCD顯示電路的控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．214.3使用說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21設計小結(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23附錄一:整體電路圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24附錄二：程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．251.設計任務書1.設計題目：基于串行口收發(fā)電路的溫度測量單片機系統(tǒng)設計1.2目的意義：(1)綜合運用并穩(wěn)固所學單片機設計知識；(2)采用編程的方法實現(xiàn)基于串行口收發(fā)電路的溫度測量單片機系統(tǒng)設計。1.3設計內(nèi)容：⑴A/D轉(zhuǎn)換電路的制作。①掌握A/D轉(zhuǎn)換電路的制作。②掌握溫度采樣電路的原理和制作。③掌握將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號換算成實際溫度值的方法。④掌握相應電路的程序編寫⑵單片機串行口收發(fā)電路的制作學會單片機與PC機收發(fā)電路的制作。掌握MCS-51單片機串行口收發(fā)程序的編寫要點。(3)根本人機接口設計完成顯示接口設計。完成鍵盤接口設計。設計要求：①按題意要求，畫出原理圖；②單片機接線圖；③按照題目要求設計采集電路；④完成單片機控制程序；⑤成設計說明書〔10頁〕；⑥設計上交內(nèi)容：設計說明書〔包括1、2、3、4、5項〕1.4設計步驟⑴理解并確定設計要求⑵確定整體控制方案⑶編寫程序具體設計2.1方案設計及論證由于課題根本要求設計一種數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，測量范圍0~100°C，分辨率不低于0.5°C；通過鍵盤可任意設置溫度報警的上限和下限，當溫度到達高、低限溫點時將發(fā)出聲或光報警信息的溫度測量系統(tǒng)。但通過我們對各種溫度測量系統(tǒng)的觀察，發(fā)現(xiàn)了一些缺乏之處，比方：溫度分辨率過大、無時間和日期顯示等，這都給人們的使用帶來了某些不便。為此設計了一種具有溫度測量和萬年歷顯示功能的基于51單片機的溫度測量系統(tǒng)。單片機芯片的選擇：采用89C2芯片作為硬件核心，STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。雖然說采用AT89S52，同樣具有89C52的功能，且具有在線編程可擦除技術，當在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，不需要對芯片屢次拔插，所以不會對芯片造成損壞。但是專用的并口燒寫口本錢較高。而采用STC89C52，雖然運用于電路設計中時由于不具備ISP在線編程技術,當在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r，對芯片的屢次拔插會對芯片造成一定的損壞。但是可以采用40引腳IC座，可輕松對芯片進行屢次拔插，本錢方面也較低。因而選用STC89C52芯片。顯示模塊選擇：采用8段數(shù)碼管顯示，雖然可視范圍十分寬，而且經(jīng)濟實惠，也不需要復雜的驅(qū)動程序，但是操作比液晶顯示略顯繁瑣，內(nèi)容顯示也不多，比擬局限。采用液晶12864顯示，液晶顯示效果出眾，可以運用菜單項來方便操作，可顯示大量文字,圖形,顯示多樣、詳細,清晰可見，操作也比擬簡單，但是價格比擬昂貴，體積大。采用液晶1602顯示，雖然顯示不了文字，但是價格較實惠，比液晶12864的體積小，功能也相差無幾，較適合此次作品。因而選用液晶1602顯示。時鐘芯片的選擇：不使用時鐘芯片，而直接用STC89C52單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設計。單片機計時，利用它的一個16位定時器/計數(shù)器每50ms產(chǎn)生一個中斷信號，中斷20次后產(chǎn)生一個秒信號，然后根據(jù)時間進制關系依次向分、時、日、星期、月、年進位。這樣就實現(xiàn)了直接用單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設計。因而選擇直接使用單片機來實現(xiàn)電子萬年歷設計。溫度傳感器選擇：DALLAS半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線〞接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的“DS1820〞體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。使您可以充分發(fā)揮“一線總線〞的長處。DS18B20、DS1822“一線總線〞數(shù)字化溫度傳感器。由于DS18B20將溫度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一芯片，與單片機連接簡單、方便，與AD590相比是更新一代的溫度傳感器，所以溫度傳感器采用DS18B20。2.2電路設計STC89C52報警電路STC89C52報警電路溫度傳感溫度傳感矩陣鍵盤顯示電路矩陣鍵盤顯示電路該系統(tǒng)的總體設計思路如下：溫度傳感器DS18B20把所測得的溫度發(fā)送到STC89C52單片機上，經(jīng)過51單片機處理，將把溫度在顯示電路上顯示，本系統(tǒng)顯示器為點陣字符LCD，1602液晶模塊。檢測范圍0攝氏度到100攝氏度。本系統(tǒng)除了顯示溫度以外還可以設置一個溫度值，對所測溫度進行監(jiān)控，當溫度高于或低于設定溫度時，開始報警并啟動相應程序〔溫度高于設定溫度時，風扇開；當溫度低于設定溫度時，加熱器開〕。單片機最小系統(tǒng)STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復位電路，2個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外STC89X52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?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。STC單片機引腳說明[12]：圖2.1STC89C52管腳圖〔1〕VCC：電源電壓〔2〕GND：接地〔3〕RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間?！?〕/EA/VPP：當/EA保持低電平時，那么在此期間外部程序存儲器〔0000H-FFFFH〕，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源〔VPP〕。〔5〕XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入?！?〕XTAL2：來自反向振蕩器的輸出?！?〕P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。〔8〕P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能吸收或輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。〔9〕P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可吸收或輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1〞時，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，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1〞時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。〔10〕P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可吸收或輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“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STC89C521的一些特殊功能口，如表2.1管腳備選功能

P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0記時器0外部輸入P3.5T1記時器1外部輸入P3.6/WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7/RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通表2.1P3特殊功能口P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號?！?1〕ALE//PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，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，置位無效?！?2〕/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。本次設計中使用的引腳為RXD,TXD,P2,P3口根據(jù)以上原理，畫出單片機主控局部，如圖2.2所示。單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)復位電路晶振電路復位電路晶振電路圖2.2單片機最小系統(tǒng)MCS-51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片的引腳XTAL1，輸出端為XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的微調(diào)電容通常選擇為30pF左右，該電容的大小會影響到振蕩器頻率的上下、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體的振蕩頻率為12MHz。把EA腳接高電平，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器，但在PC值超過0FFFH〔4Kbyte地址范圍〕時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。MCS-51的復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)。采用最簡單的外部按鍵復位電路。按鍵自動復位是通過外部復位電路的來實現(xiàn)的.我們選用時鐘頻率為12MHz,C3取47μf。2.2.2溫度傳感電路設計DS18B20的性能特點：采用單總線專用技術，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值〔9位二進制數(shù)，含符號位〕測溫范圍為-55℃-+125℃，測量分辨率為0.0625℃內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器ROM適配各種單片機或系統(tǒng)機用戶可分別設定各路溫度的上、下限內(nèi)含寄生電源。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四局部組成：64位光刻ROM,溫度傳感器,非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL,高速暫存器。DS18B20的管腳排列如圖2..所示。圖2.3DS18B20管腳圖在硬件上，DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是VCC接外部電源，GND接地，I/O與單片機的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時UDD、GND接地，I/O接單片機I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻.我們采用的是第一種連接方法,如圖2.4所示:把DS18B20的數(shù)據(jù)線與單片機的13管腳連接,再加上上拉電阻。圖2.4溫度傳感器電路DS18B20有六條控制命令，如表2.2所示：指

令約定代碼操

作

說

明溫度轉(zhuǎn)換44H啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器BEH讀暫存器9個字節(jié)內(nèi)容寫暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重新調(diào)E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式B4H啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPU表2.2DS18B20控制命令CPU對DS18B20的訪問流程是：先對DS18B20初始化，再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。溫度控制電路設計圖2.5溫度控制電路實際電路如圖2.5所示,通過鍵盤設定溫度的上下限。把實際測量的溫度和設定的上下限進行比擬,來控制P0.0、P0.1、P0.7端口的上下電平。把P0.0、P0.1、P0.7端口分別與三極管的基極連接來控制溫度和報警。當測量的溫度超過了設定的最高溫度,P2.2由高電平變成低電平,就相當于基極輸入為“0〞，這時三極管導通推動小風扇和控制電路工作，反之,當基極輸入為“1〞時，三極管不導通，報警器和控制電路都不工作。只要控制單片機的P0.0、P0.1、P0.7口的上下電平就可以控制模擬電路的工作。鍵盤電路設計如圖2.7所示，用STC89C52的并行口P1接4×4矩陣鍵盤，以P1.0－P1.3作輸入線，以P1.4－P1.7作輸出線；液晶顯示器上顯示每個按鍵的“0－F〞序號。對應的按鍵的序號排列如圖2.6所示：圖2.6按鍵的序號排列圖圖2.7中微處理單元是STC89C52單片機，X1和X2接12M的兩腳晶振,接兩個30PF的起振電容,J1是上拉電阻.單片機的P1口8位引腳與行列式鍵盤輸出腳相連,控制和檢測行列式鍵盤的輸入.行線通過上拉電阻接到+5V上,無按鍵按下時,行線處于高電平狀態(tài),有鍵按下時,行線的電平狀態(tài)將由與此行線相連接的列線的電平?jīng)Q定.鍵盤輸入的信息主要進程是:1CPU判斷是否有鍵按下.2確定是按下的是哪個鍵.3把此鍵所代表的信息翻譯成計算機可以識別的代碼或者其他的特征符號.圖2.7鍵盤硬件電路圖顯示電路設計液晶顯示器是一種將液晶顯示器件,連接器件,集成電路,PCB線路板,背光源,結(jié)構(gòu)器件裝配在一起的組件。根據(jù)顯示內(nèi)容和方式的不同可以分為,數(shù)顯LCD,點陣字符LCD,點陣圖形LCD在此設計中我們采用點陣字符LCD，這里采用常用的2行16個字的1602液晶模塊。1602采用標準的14腳接口，其中:第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時比照度最弱，接地電源時比照度最高，比照度過高時會產(chǎn)生“鬼影〞，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整比照度第4腳：RS為存放器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時選擇指令存放器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15～16腳：空腳。與單片機的連接如圖2.8所示。圖2.8液晶顯示電路圖串行口收發(fā)電路①C51串行通信根本原理串行通信是一種能把二進制數(shù)據(jù)按位傳送的通信，故它所需傳輸線條數(shù)極少，特別適用于遠程通信之中。串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息的傳輸是在單根數(shù)據(jù)線上,以每次一個二進制位移動的。它的優(yōu)點是只需一對傳輸線進行傳送信息,因此其本錢低,適用于遠距離通信;它的缺點是傳送速度低。串行通信有異步通信和同步通信兩種根本通信方式。同步通信適用于傳送速度高的情況,其硬件復雜。而異步通信應用于傳送速度在50到19200波特之間。是比擬常用的傳送方式。在異步通信中,數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的,每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位,5~8位的數(shù)據(jù)位,一位奇偶校驗位(可省略)和一位停止位四局部組成。在串行通信前,發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率(通信協(xié)議)。②MAX232與RS232▲MAX232芯片簡介MAX232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙RS232發(fā)送/接收器。適用于各種EIA-232E和V.28/V.24的通信接口。MAX232芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器,可以把輸入的+5V電源變換成RS-232C輸出電平所需±10V電壓,所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的+5V電源就可以。MAX232外圍需要4個電解電容C1、C2、C3、C4,是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容。其取值均為1μF/25V·宜選用鉭電容并且應盡量靠近芯片。C5為0.1μF的去耦電容。MAX232的引腳T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT為接TTL/CMOS電平的引腳。引腳T1OUT、T2OUT、R1IN、R2IN為接RS-232C電平的引腳·因此TTL/CMOS電平的T1IN、T2IN引腳應接MCS-51的串行發(fā)送引腳TXD;R1OUT、R2OUT應接MCS-51的串行接收引腳RXD。與之對應的RS-232C電平的T1OUT、T2OUT應接PC機的接收端RD;R1IN、R2IN應接PC機的發(fā)送端TD?！鳵S232簡介RS232是個人計算機上的通信接口之一，由電子工業(yè)協(xié)會(ElectronicIndustriesAssociation，EIA)所制定的異步傳輸標準接口。通常RS-232接口以9個引腳(DB-9)或是25個引腳(DB-25)的型態(tài)出現(xiàn)在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS-232標準規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232標準規(guī)定，驅(qū)動器允許有2500pF的電容負載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時，最大通信距離為15m；假設每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于15m以內(nèi)的通信。同時RS232是點對點〔即只用一對收、發(fā)設備〕的通信，因此PC機課直接對一個下位機進行遠距離通信。③串行口收發(fā)電路如下圖，MAX232外圍需要4個點解電容C1、C2、C3、C4，是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容。其取值均為1uF/25V。應盡量靠近芯片。C5為0.1uF的去耦電容。引腳T1OUT、T2OUT、R1IN、R2IN為接RS-232C電平的引腳。在本系統(tǒng)中TTL/CMOS電平的T1IN引腳應接MCS-51的串行發(fā)送引腳TXD；R1OUT應接MCS-51的串行接收引腳RXD，與之對應的RS-232C電平的T1OUT應接PC機的接收端RXD，R1IN應接PC機的發(fā)送端TXD。因為MAX232具有驅(qū)動能力，所以不需要外加驅(qū)動電路。④軟件設計▲單片機局部MCS-51系列單片機提供全雙工串行通信接口RXT、TXD，其內(nèi)部具有兩個相互獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF和兩個特殊功能存放器PCON、SCON，利用這兩個特殊功能存放器來控制串行口的工作方式和波特率，輔以一定的通信協(xié)議，可以將緩沖器中的數(shù)據(jù)、指令發(fā)送給上位機。下面這段程序是發(fā)送數(shù)據(jù)，再將接收的數(shù)據(jù)跟發(fā)送出去的數(shù)據(jù)比擬，假設相同那么進行，不同那么重新發(fā)送一次。串行通信是采用工作方式1，波特率是9600b/s，發(fā)送數(shù)據(jù)是中斷方式，接送數(shù)據(jù)是查詢方式。定時器Tl選用工作方式2，初值為#0FDH，晶振頻率12Hz。ORG0000HSJMPSTARTORG0023H；串行中斷人口地址SJMPSTRORG0030H；程序開始START:MOVSP，#60H；設堆棧起始地址MOVTMOD，#20H；選T1定時模式2MOVPCON,#80H；SMOD=1MOVTH1,#0FDH；串行通信的波特率為9600HZSETBTR1；啟動定時器T1CLRET1；關定時器T1中斷MOVSCON,#50H；串行口方式1工作，允許接收。SETBEA；開總中斷SETBES；開串行口中斷MOV30H,A；存數(shù)據(jù)MOVSBUF,A；發(fā)送數(shù)據(jù)SJMP$；等待中斷STR:MOVR2,#1AJMPSTR1LOOP:DJNZR2,STR3；兩次發(fā)送不成功那么放棄MOVA,30H；重新發(fā)送數(shù)據(jù)MOVSBUF,AJNBTI,$STR1:CLRTI；去除T1CLRES；關串行中斷允許ACALLDELAYJNBRI,LOOP；50ms后仍沒收到PC機的回復那么重新發(fā)送MOVA,SBUF；從緩沖器讀數(shù)據(jù)CLRRICJNEA,30H,LOOP；假設數(shù)據(jù)不同那么重新發(fā)送STR3:SETBES；開串行中斷允許RETIDELAY:MOVR0,#50DELAY2:MOVR1,#0FAHDELAY1:NOPNOPDJNZR1,DELAY1DJNZR0,DELAY2RETENDPC局部上位機這局部，可以使用超級終端、VB、LABVIEW等軟件工具進行串口通信。在此介紹下VB串口通信。在VB中使用MSComm控件。MSComm控件具有功能完善的串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接受功能，有兩種處理通信的方式，即事件驅(qū)動方式和查詢方式，事件驅(qū)動方式是利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通信錯誤事件，是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法；查詢方式是通過檢查CommEvent屬性的值來判斷事件和錯誤。幾個重要屬性：⑴InputMode確定Input屬性的類型，即什么形式讀出所收的數(shù)據(jù)。⑵Rthreshold用于確定收到多少字符才產(chǎn)生OnComm事件。⑶Sthreshold如果在發(fā)送緩沖區(qū)中的字符數(shù)由大于Sthreshold變到小于Sthreshold時，將產(chǎn)生OnComm事件。⑷InBuffercount用以告訴用戶，已收到多少字節(jié)的數(shù)據(jù)。⑸Settings以字符串形式設置或返回串口的波特率、奇偶校驗位。數(shù)據(jù)位長度。停止位。⑹InBufferSize和OutBufferSize分別指定接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)的大小。3.系統(tǒng)的軟件設計3.1系統(tǒng)的主程序設計主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運行的過程中必須先經(jīng)過初始化，包括鍵盤程序，中斷程序，以及各個控制端口的初始化工作。流程圖如4.1所示。系統(tǒng)在初始化完成后就進入溫度測量程序，實時的測量當前的溫度并通過顯示電路在LCD上顯示。程序中以中斷的方式來重新設定溫度的上下限。根據(jù)硬件設計完成對溫度的控制。按下4*4鍵盤上的A鍵可以設定溫度上限，按下B鍵可以設定溫度下限。系統(tǒng)軟件設計的總體流程圖開始開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化開中斷開中斷IInt0=0？YYN溫度上下限設定N溫度上下限設定溫度測量溫度測量溫度測量溫度測量顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)圖3.1系統(tǒng)總體設計流程圖4.系統(tǒng)的控制本章對系統(tǒng)的硬件控制進行概述。分別對溫度控制電路，報警電路及LCD液晶顯示電路進行說明。4.1溫控電路及報警電路的控制單片機的P0.0、P0.1、P0.7分別與三極管的基極連接來控制控制溫度(圖4.1)和報警〔圖4.2〕。利用面包板搭了一個PNP9012的偏置電路電路如圖3.4?；鶚O輸入為“0〞時，這時三極管導通推動報警器和控制電路工作，當基極輸入為“1〞時，三極管不導通，報警器和控制電路都不工作。只要控制單片機的P0.0、P0.1、P0.7口的上下電平就可以控制模擬電路的工作。圖4.1硬件控制電路圖4.2硬件報警電路4.2LCD顯示電路的控制把8根數(shù)據(jù)線和P2口連接，把3根控制線和P2.5、P2.6、P2.7連接。給VCC端加上+5V的電壓，GND端接地。VEE端的驅(qū)動電壓不要過大，要調(diào)節(jié)滑動變阻器使VEE在0.7伏以下顯示器才能工作。4.3使用說明鍵盤中阿拉伯數(shù)字0~9是數(shù)據(jù)輸入鍵，A鍵是寫上限的功能鍵，B鍵是寫下限的功能鍵，C鍵是取消鍵，其他的鍵置空。設計總結(jié)單片機技術在各個領域正得到越來越廣泛的應用，尤其MCS-51系列單片機，迅速占領了工業(yè)測控和自動化工程應用的主要市場，并取得了令人矚目的成果，展現(xiàn)出了廣闊的應用前景。基于單片機的串口溫度測量系統(tǒng)，采用STC89C52單片機和DS18B201溫度傳感器，實現(xiàn)了對環(huán)境溫度的自動測量和報警，80C52單片機因其指令系統(tǒng)豐富、小巧、低價、靈活易擴展等獨特的優(yōu)點，在所設計的溫濕度測量系統(tǒng)中使整個系統(tǒng)的性價比得以大幅度的提高。將80C52單片機成功應用于溫度測控系統(tǒng)，所研發(fā)產(chǎn)品可靠性和擴充性較強，能廣泛應用于糧庫、物流倉儲、檔案館等對溫度要求較高的場所，具有較大的市場推廣前景。這次課程設計根本的完成了任務書的要求，實現(xiàn)了溫度的控制。通過測試說明系統(tǒng)的設計是正確的，可行的。但是由于設計者的設計經(jīng)驗和知識水平有限，系統(tǒng)還存在許多缺乏和缺陷。通過設計使我對單片機有了更深刻的了解，尤其是讓我學會了如何使用一個完全陌生的元件，通過查閱各種資料，對新元件從陌生到熟悉直至靈活應用，這種自學的方法會使我終生受益參考文獻[1]胡乾斌等.單片微型計算機原理與應用.武漢：華中科技大學出版社，2006年1月.[2]劉君華.智能傳感器系統(tǒng).西安：西安電子科技大學出版社，1999.[3]沙占友.智能化傳感器原理與應用.北京：電子工業(yè)出版社，2004.[4]趙負圖.傳感器集成電路手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2002.[5]張毅剛.MCS-51單片機原理及應用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004.[6]李玉峰，倪虹霞.MCS-51系列單片機原理與接口技術.北京：人民郵電出版社，2004.[7]林伸茂.8051單片機徹底研究經(jīng)驗篇.北京：人民郵電出版社，2004.[8]沙占友.單片機外圍電路設計.北京：電子工業(yè)出版社，2003.[9]段峰，段偉，王耀南，段正華.VB串行通信高級編程技巧.現(xiàn)代計算機,2001.附錄一附錄二#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuchara,b,c,i,j,t,flag,rdata,tdata,temp_data,w1,w2,w3,w4,w5,w6,w7,w8,tempH,tempL;ucharcodetable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40,0x00,0x39};/*不帶小數(shù)點的數(shù)字和減號*/ucharcodedesk[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};/*帶小數(shù)點的數(shù)字*/unsignedlongdefy,num;sbitLE=P1^0;/*8位數(shù)碼管所連的鎖存器*/sbitend=P1^1;/*數(shù)碼管所連led*/sbitbeep=P1^5;/*蜂鳴器*/sbitDQ=P3^7;/*ds18b20數(shù)據(jù)口*/voiddelay(uintz);/*延時函數(shù)*/voidinit();/*初始化函數(shù)*/voidwritedata(uchartdata);/*寫入數(shù)據(jù)*/intreadata();/*讀取數(shù)據(jù)*/voiddisplay(w8,w7,w6,w5,w4,w3,w2,w1);/*顯示函數(shù)*/voidread_temp();/*讀取溫度函數(shù)*/intreset();/*ds18b20復位函數(shù)*/voidturn();/*2字節(jié)溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到顯示函數(shù)所需變量*/voidtime();/*定時器中斷開啟函數(shù)*/voidDelay15(ucharn);voidmain(){init();read_temp();time();while(1){if(t==20){t=0;turn();if(num>200000)beep=0;elsebeep=1;display(w8,w7,w6,w5,w4,w3,w2,w1);read_temp();}elsedisplay(w8,w7,w6,w5,w4,w3,w2,w1);}}voiddelay(uintz)/*延時函數(shù)*/{uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}voidread_temp()/*ds18b20轉(zhuǎn)換溫度函數(shù)*/{reset();writedata