畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-單片機(jī)多點(diǎn)水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

目錄1引言錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.1多點(diǎn)水溫控制系統(tǒng)功能要求錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。1.2總體設(shè)計(jì)電路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2主要元器件介紹12.1主控芯片STC89C5212.2MAX23252.3LCD12864顯示器62.418B2082.574LS21與門(mén)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。2.674HC573鎖存器錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3系統(tǒng)硬件構(gòu)成錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.1設(shè)計(jì)原理錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.2STC89C52最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.3主從機(jī)間通信電路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.4溫度控制電路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.5溫度檢測(cè)電路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。3.6指示電路錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。參考文獻(xiàn)：19附錄錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。11引言1.1多點(diǎn)水溫控制系統(tǒng)功能要求：設(shè)計(jì)一個(gè)具有一個(gè)主機(jī)，若干個(gè)分機(jī)的水溫控制系統(tǒng)。主機(jī)與分機(jī)見(jiàn)采用RS232總線互聯(lián)構(gòu)成多分機(jī)通信。主機(jī)可以顯示、設(shè)定每個(gè)分機(jī)的水溫，設(shè)定范圍30度100度，也可以設(shè)置溫度報(bào)警。分機(jī)把溫度數(shù)據(jù)發(fā)給主機(jī)，并對(duì)本地的水溫按主機(jī)設(shè)定的溫度進(jìn)行PID控制。制作一個(gè)主機(jī)，采用12864LCD，可以顯示16個(gè)分機(jī)的數(shù)據(jù)。實(shí)際只需制作兩個(gè)分機(jī)，但可以改變分機(jī)編號(hào)。主要功能如下：設(shè)定溫度，實(shí)時(shí)溫度顯示溫度上下限報(bào)警及設(shè)定目標(biāo)溫度的設(shè)定PID控制參數(shù)的設(shè)定從機(jī)傳數(shù)據(jù)給主機(jī)主機(jī)控制從機(jī)模塊的溫度控制1.2總體設(shè)計(jì)電路多點(diǎn)水溫控制系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)溫度控制和多機(jī)通信的單片機(jī)AT89C51、報(bào)警電路、（LCD182864）、三極管輸出加熱電路、MAX232構(gòu)成的多機(jī)通信模塊、DS18B20溫度傳感器2.1.單片機(jī)控制部分主控芯片STC89C52STC89C521是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(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ISPFlash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51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。2.1.1性能簡(jiǎn)介STC89C52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8kBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，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。此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。2圖2-1-1STC89C52芯片引腳圖其主要功能特性：兼容MCS-51指令系統(tǒng)8k可反復(fù)擦寫(xiě)(1000次）ISPFlashROM32個(gè)雙向I/O口4.5-5.5V工作電壓2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器時(shí)鐘頻率0-33MHz全雙工UART串行中斷口線256K內(nèi)部RAM2個(gè)外部中斷源低功耗空閑和省電模式中斷喚醒省電模式3級(jí)加密位看門(mén)狗（WDT）電路軟件設(shè)置空閑和省電功能靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程雙數(shù)據(jù)寄存器指針可以看出STC89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，看門(mén)狗（WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘。同時(shí),AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個(gè)硬件復(fù)位。2.1.2STC89C52引角功能說(shuō)明Vcc：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口3用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。表1-1為P1口第二功能。表2-1-1P1口第二功能端口引腳第二功能P1.5MOSI（用于ISP編程）P1.6MISO（用于ISP編程）P1.7SCK（用于ISP編程）P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流I。在訪問(wèn)位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行：MOVXRi指令）時(shí)，P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2也接收高位地址和其它控制信號(hào)。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流I。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表1-2。4表2-1-2P3口的第二功能端口功能第二功能端口引腳第二功能RXD（P3.0）串行輸入口T0（P3.4）定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入TXD（P3.1）串行輸出口T1（P3.5）定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入INT0（P3.2）外中斷0WR（P3.6）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通INT1（P3.3）外中斷1RD（P3.7）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。WDT益出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFRAUXR的DISRTO位（地址8EH）可打開(kāi)或關(guān)閉該功能。DISRTO位缺省為RESET輸出高電平打開(kāi)狀態(tài)。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目地，要注意的是：第當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位禁位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無(wú)效。PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，高有兩次有效的PSEN信號(hào)。EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。欲使CPU公訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上12V的編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。52.2MAX232資料簡(jiǎn)介MAX232芯片是美信公司專門(mén)為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。2.2.1MAX232引腳說(shuō)明第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。2.2.2MAX232主要特點(diǎn)片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V-功耗低，典型供電電流5mA內(nèi)部集成2個(gè)RS-232C驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部集成兩個(gè)RS-232C接收器高集成度，片外最低只需4個(gè)電容即可工作符合所有的RS-232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)只需要單一+5V電源供電62.3LCD12864顯示器2.3.112864簡(jiǎn)介帶中文字庫(kù)的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864,內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類(lèi)型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊?；咎匦?低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V）顯示分辨率:12864點(diǎn)內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192個(gè)1616點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)內(nèi)置128個(gè)168點(diǎn)陣字符2MHZ時(shí)鐘頻率顯示方式：STN、半透、正顯驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS視角方向：6點(diǎn)背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/51/10通訊方式：串行、并口可選內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)工作溫度:0-+55,存儲(chǔ)溫度:-20-+60表2-3-112864引腳說(shuō)明：引腳名稱方向說(shuō)明引腳名稱方向說(shuō)明1VSS-電源地11DB4I數(shù)據(jù)42VDD-電源正12DB5I數(shù)據(jù)53VO-