基于單片機(jī)的環(huán)境溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的環(huán)境溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要對(duì)各中加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。采用單片機(jī)來(lái)對(duì)他們控制不僅具有控制方便，簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)及控制，溫度是生產(chǎn)過(guò)程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍而且重要的物理參數(shù)之一。在生產(chǎn)過(guò)程中，為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對(duì)它的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量等進(jìn)行有效的控制。溫度控制在生產(chǎn)過(guò)程中占有相當(dāng)大的比例。溫度測(cè)量是溫度控制的基礎(chǔ)，技術(shù)已經(jīng)比較成熟。傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和二電阻。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般

2、都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，這些方法相對(duì)比較復(fù)雜，需要比較多的外部硬件支持。我們用一種相對(duì)比較簡(jiǎn)單的方式來(lái)測(cè)量。我們采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS18B20之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測(cè)元件，溫度范圍為-55125oC,最高分辨率可達(dá)0.0625cCoDS18B20可以直接讀出北側(cè)溫度值，而且采用三線(xiàn)制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。本文介紹一種基于A(yíng)T89C51單片機(jī)的一種溫度測(cè)量及報(bào)警電路，該電路采用DS18B20作為溫度監(jiān)測(cè)元彳測(cè)量范圍0C-+100C,使用LED模塊顯示，能設(shè)置溫度報(bào)警上下限。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部

3、分電路，介紹了集成溫度傳感器DS18B20的原理，AT89C51單片機(jī)功能和應(yīng)用。該電路設(shè)計(jì)新穎、功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。關(guān)鍵詞：溫度測(cè)量；DS18B20;AT89C51DesignofDigitalThermomerBasedonSCMAbstractAlongwithnationaleconomydevelopment,thepeopleneedtoeachheatingfurnacetheheat-treatmentfurnace、inthereactorandtheboilerthetemperaturecarryonthemonitorandthecontrol.Notonlyusest

4、hemonolithicintegratedcircuittocometothemtocontrolhasthecontroltobeconvenient,simpleandflexibilitybigandsoonmerits,moreovermayenhancelargescaleisaccusedthetemperaturetechnicalspecification,thuscanbigenhancetheproductthequalityandquantity.Indailylifeandindustrialproductionprocess,oftenusedinthedetect

5、ionandcontroloftemperature,temperatureistheproductionprocessandscientificexperimentsingeneralandoneoftheimportantphysicalparameter.Intheproductionprocess,inordertoefficientlycarryouttheproduction,tobeitsmainparameters,suchastemperature,pressure,flowcontrol,etc.Temperaturecontrolintheproductionproces

6、sofalargeproportion.Temperaturemeasurementisthebasisoftemperature-controlled,morematuretechnology.Traditionalthermocoupleandtemperaturecomponentsarethesecondresistor.Thethermocoupleandthermalresistancearegenerallymeasuredvoltage,andthenreplacedbythecorrespondingtemperature,thesemethodsarerelativelyc

7、omplex,requiringarelativelylargenumberofexternalhardwaresupport.Weusearelativelysimplewaytomeasure.WeusetheUnitedStatesfollowingDALLASSemiconductorDS1820improvedaftertheintroductionofasmarttemperaturesensorDS18B20asthedetectionelement,atemperaturerangeof-55125oC,uptoamaximumresolutionof0.0625oC.DS18

8、B20canbedirectlyreadoutthetemperatureonthenorthside,andthree-wiresystemwithsingle-chipconnectedtoadecreaseoftheexternalhardwarecircuit,withlow-costandeasyuse.Theintroductionofacost-basedAT89C51MCUatemperaturmeasurementcircuits,thecircuitsusedDS18B20high-precisiontemperatursensor,measuringscope0c-+10

9、0C,cansetthewarninglimitation,theuseofsevensegmentsLEDthatcanbedisplaythecurrenttemperature.Thepaperfocusesonprovidingasoftwareandhardwaresystemcomponentscircuit,introducedthetheoryofDS18B20,thefounctionsandapplicationsofAT89C51.Thiscircuitdesigninnovative,powerful,canbeexpansionarystrong.Keywords：T

10、emperaturmeasurementDS18B20;AT89C51目錄摘要IAbstractII第1章緒論5.1.1 課題背景及研究意義5.1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀5.1.3 課題的設(shè)計(jì)目的6.1.4 課題的主要工作6.1.5 本文研究?jī)?nèi)容6.第2章開(kāi)發(fā)工具Proteus與Keil Proteus軟件8.1 Proteus簡(jiǎn)介8.1 4大功能模塊8.1 ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)101 Proteus簡(jiǎn)單應(yīng)用101.2.4 Keil軟件1.11 Keil軟件簡(jiǎn)介1.11 Keil軟件調(diào)試功能 本章小結(jié)12第3章系統(tǒng)概述1.31 方案選擇131.2 方案一131.2

11、方案二141 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理1.41 系統(tǒng)組成141 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路151 本章小結(jié)16第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1.71 80C51單片機(jī)的介紹1.71.3 80C51單片機(jī)主要特性181.3 80C51單片機(jī)管腳圖1.91.3 80C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)2.11.3 80C51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器211 LCD液晶顯示器簡(jiǎn)介211.4 液晶模塊簡(jiǎn)介221.4 液晶顯示部分與89C51的接口231 通訊模塊241 DS18B20介紹251.6 溫度傳感器工作原理251.6 DS18B20相關(guān)介紹271.6 DS18B20使用中的注意事項(xiàng)281 本章小結(jié)28第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

12、301.1 主程序設(shè)計(jì).301.2 DS18B20初始化311.3 數(shù)據(jù)測(cè)試321.4 仿真結(jié)果321.5 本章小結(jié)34結(jié)論35致謝36參考文獻(xiàn)37附錄A38附錄B45附錄C50.附錄D51.第1章緒論1 課題背景及研究意義隨著新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，近年來(lái)單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問(wèn)題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對(duì)象中的一個(gè)重要的被控參數(shù)。然而所采用的測(cè)溫元件和測(cè)量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控

13、制溫度的精度也不相同。因此對(duì)數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿(mǎn)足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點(diǎn)是溫度波動(dòng)范圍大，由于他主要通過(guò)控制接觸器的通斷時(shí)間比例來(lái)達(dá)到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來(lái)快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡(jiǎn)便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)所使用的加熱器件是電爐絲，功率為三千瓦，要求溫度在4001000C。靜態(tài)控制精度為2.43C。本設(shè)計(jì)使用

14、單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以熏位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO,我國(guó)政府及企業(yè)對(duì)此都非常重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資

15、源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國(guó)家、企業(yè)的研發(fā)中心，開(kāi)展創(chuàng)新性研究，使我國(guó)儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線(xiàn)系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機(jī)也被稱(chēng)為微控制器(Microcontroller),是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專(zhuān)用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CP

16、U集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專(zhuān)用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鍍。早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031,因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開(kāi)始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢(xún)r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTELi960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用

17、，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專(zhuān)用處理器，而普通的型號(hào)出廠(chǎng)價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用，大量專(zhuān)用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專(zhuān)用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。1 課題的設(shè)計(jì)目的12 .鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力。13

18、 .培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力。14 .通過(guò)對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟。. 課題的主要工作本課題的研究重點(diǎn)是設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)控制系統(tǒng)。利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20,此傳感器課讀取被測(cè)量溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。主要工作如下：000000000000 .溫度測(cè)試基本范圍0C100C。111111111111 .精度誤差小于rc0222222222222 .LED液晶顯小。333333333333 .可以設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能。444444444

19、444 .實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示。. 本文研究?jī)?nèi)容數(shù)字溫度計(jì)采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器（如柏電阻，熱電偶，半導(dǎo)體，熱敏電阻等），將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號(hào)的變化有一定的關(guān)系，如線(xiàn)性關(guān)系，一定的曲線(xiàn)關(guān)系等，這個(gè)電信號(hào)可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路即A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再送給處理單元，如單片機(jī)或者PC機(jī)等，處理單元經(jīng)過(guò)內(nèi)部的軟件計(jì)算將這個(gè)數(shù)字信號(hào)和溫度聯(lián)系起來(lái)，成為可以顯示出來(lái)的溫度數(shù)值，如25.0攝氏度，然后通過(guò)顯示單元，如LED,LCD或者電腦屏幕等顯示出來(lái)給人觀(guān)察。這樣就完成了數(shù)字溫度計(jì)的基本測(cè)溫功能。本文是基于A(yíng)T89S51單片機(jī)，

20、采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20,利用DS18B20不需要A/D轉(zhuǎn)換，課直接進(jìn)行溫度采集顯示，報(bào)警的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)。包括傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等組成。第2章開(kāi)發(fā)工具Proteus與KeilProteus軟件Proteus簡(jiǎn)介Proteus軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)

21、用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，具處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。該軟件的特點(diǎn)是：.實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合

22、，具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、各種單片機(jī)（51系列、AVR、PIG等常用的MCU）及其外圍電路（如LCD、RAM、ROM、鍵盤(pán)、LED、A/D、D/A）組成的系統(tǒng)仿真。.提供了多種虛擬儀器。如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等，調(diào)試非常方便。.提供軟件調(diào)試功能，同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil等軟件。.具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和

23、電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn).從某種意義上講，是彌補(bǔ)了.實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用閹脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。同時(shí)，當(dāng)硬件調(diào)試成功后，利用ProteusARES軟件，很容易獲得其PCB圖，為今后的制造提供了方便。4大功能模塊.智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）豐富的器件庫(kù)：超過(guò)27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件。智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件。智能化的連線(xiàn)功能：自動(dòng)連線(xiàn)功能使連接導(dǎo)線(xiàn)簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間。支持總線(xiàn)結(jié)構(gòu)：使用總線(xiàn)器件和總線(xiàn)布線(xiàn)使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰?？奢敵龈哔|(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用

24、。.完善的電路仿真功能（Prospice）ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5,實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真。超過(guò)27000個(gè)仿真器件：可以通過(guò)內(nèi)部原型或使用廠(chǎng)家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線(xiàn)性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號(hào)、單頻FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號(hào)輸入。豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI

25、調(diào)試器、I2C調(diào)試器等。生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線(xiàn)以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀(guān)、生動(dòng)高級(jí)圖形仿真功能（ASF）:基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等。.獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM）支持主流的CPU類(lèi)型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類(lèi)型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處

26、理器。支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤(pán)/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過(guò)PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信。實(shí)時(shí)仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真。編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語(yǔ)言的編輯/編譯/源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的源

27、碼級(jí)仿真和調(diào)試。.實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)原理圖到PCB的快速通道：原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線(xiàn)功能：支持器件的自動(dòng)/人工布局；支持無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線(xiàn)或人工布線(xiàn)；支持引腳交換/門(mén)交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理。完整的PCB設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì)16個(gè)銅箔層，2個(gè)絲印層，4個(gè)機(jī)械層（含板邊），靈活的布線(xiàn)策略供用戶(hù)設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，3D可視化預(yù)覽。多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它PCB設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如protel）和PCB板的設(shè)計(jì)和加工。ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)ISIS是

28、PROTEUS系統(tǒng)的中心，它遠(yuǎn)不僅是一個(gè)圖表庫(kù)。它是具有控制原理圖畫(huà)圖的外觀(guān)的超強(qiáng)的設(shè)計(jì)環(huán)境。無(wú)論用戶(hù)的要求是快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜設(shè)計(jì)的仿真以及PCB設(shè)計(jì)，還是設(shè)計(jì)精美的原理圖以供出版，ISIS都可以很好的完成。ISIS提供給用戶(hù)圖形外觀(guān)包括線(xiàn)寬、填充類(lèi)型、字符等的全部控制，使用戶(hù)能夠生成如雜志上看到一樣精美的原理圖，遠(yuǎn)勝過(guò)CAD軟件繪制出的稀薄的線(xiàn)條。畫(huà)完圖可以以圖形文件輸出，或者拷貝到剪切板以便其他文件使用。這就使得ISIS成為制作技術(shù)文件，學(xué)術(shù)論文，項(xiàng)目報(bào)告的理想工具，也是PCB設(shè)計(jì)的一個(gè)出色的前端。畫(huà)圖的外形由風(fēng)格模板定義。此外，此方案允許用戶(hù)定制元件庫(kù)提供的庫(kù)部件的外觀(guān)。Proteus簡(jiǎn)單應(yīng)

29、用UJinll-i-JipirJM-.a.1麗*hriiiincJto電華1nrihuts+口卜噌itw星巾口與，h+htfQ<j*0E|111+過(guò)百耳口：挈/0A蕾.電工，國(guó)山.圖2-1proteus界面圖.繪制原理圖：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)完成。原理圖編輯窗口的操作是不同于常用的WINDOWS應(yīng)用程序的，正確的操作是:用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個(gè)元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動(dòng)元件；連線(xiàn)用左鍵，刪除用右鍵；改連接線(xiàn)：先右擊連線(xiàn)，再左鍵拖動(dòng)；中鍵放縮原理圖。.定制自己的元件：有三個(gè)個(gè)實(shí)現(xiàn)途徑，一是用PROTEUSVSM

30、SDK開(kāi)發(fā)仿真模型，并制作元件；另一個(gè)是在已有的元件基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，比如把元件改為bus接口的；還有一個(gè)是利用已制作好（別人的）的元件，我們可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫(kù)里面。.Sub-Circuits應(yīng)用：用一個(gè)子電路可以把部分電路封裝起來(lái)，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。Keil軟件Keil軟件簡(jiǎn)介KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)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(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。KeilC51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工

31、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KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。KeilC51軟件是一個(gè)基于32位Windows環(huán)境的應(yīng)用程序，支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編程，其6.0以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為卜Vision（!常稱(chēng)為V2）Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，由以下幾部分組成：NVisionIDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫(kù)管理器、BL51連接/定位器、OH51目標(biāo)文件生

32、成器以及Monitor-51、RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。Keil軟件調(diào)試功能應(yīng)用Keil進(jìn)行軟件仿真開(kāi)發(fā)的主要步驟為：編寫(xiě)源程序并保存一建立工程并添加源文件一設(shè)置工程一編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件一程序調(diào)試。Keil使用工程"（Projec也概念，對(duì)工程（而不能對(duì)單一的源程序）進(jìn)行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單File-New，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語(yǔ)言或C語(yǔ)言源程序（或選擇File-Open，直接打開(kāi)已用其它編輯器編輯好的源程序文檔）并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名.asm（.a51或.c;然后選擇

33、菜單Project-NewProject，建立新工程并保存（保存時(shí)無(wú)需加擴(kuò)展名，也可加上擴(kuò)展名.uv2）;工程保存后會(huì)立即彈出一個(gè)設(shè)備選擇對(duì)話(huà)框，選擇CPU后點(diǎn)確定返回主界面。這時(shí)工程管理窗口的文件頁(yè)（Files）會(huì)出現(xiàn)"Targets”將其前面十號(hào)展開(kāi)，接著選擇SourceGroup1,右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇“AddFiletoGroup,SourceGroup1?'；出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話(huà)框，要求尋找并加入源文件（在加入一個(gè)源文件后，該對(duì)話(huà)框不會(huì)消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件）。加入文件后點(diǎn)close返回主界面，展開(kāi)“SourceGroup1”前面十號(hào)，就會(huì)看到所加入的文件，雙

34、擊文件名，即可打開(kāi)該源程序文件。緊接著對(duì)工程進(jìn)行設(shè)置，選擇工程管理窗口的Targetl,再選擇Project-OptionforTarget,Target1?四點(diǎn)右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項(xiàng)），打開(kāi)工程屬性設(shè)置對(duì)話(huà)框，共有8個(gè)選項(xiàng)卡，主要設(shè)置工作包括在Target選項(xiàng)卡中設(shè)置晶振頻率、在Debug選項(xiàng)卡中設(shè)置實(shí)驗(yàn)仿真板等，如要寫(xiě)片,還必須在Output選項(xiàng)卡中選中“CreaHexFi”；其它選項(xiàng)卡內(nèi)容一般可取默認(rèn)值。工程設(shè)置后按F7鍵（或點(diǎn)擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo)）進(jìn)行編譯/匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單Debug-Start/StopDebugSession域按C

35、trl+F5鍵）進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)，Keil提供對(duì)程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真CPU以模擬執(zhí)行程序。Keil能以單步執(zhí)行（按F11或選擇Debug-Step卜過(guò)程單步執(zhí)行（按F10或選擇Debug-StepOver）、全速執(zhí)行等多種運(yùn)行方式進(jìn)行程序調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，可采用在線(xiàn)匯編功能對(duì)程序進(jìn)行在線(xiàn)修改（Debug-InlineAssambly），不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對(duì)工程重新進(jìn)行編譯/匯編和連接、然后再次進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)的步驟。對(duì)于一些必須滿(mǎn)足一定條件（如按鍵被按下等）才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進(jìn)行調(diào)試的程序行，可采用斷點(diǎn)設(shè)置的方法處理（Debug-Inse

36、rt/RemoveBreakpoint或Debug-Breakpoints等）。在模擬調(diào)試程序后，還須通過(guò)編程器將.hex目標(biāo)文件燒寫(xiě)入單片機(jī)中才能觀(guān)察目標(biāo)樣機(jī)真實(shí)的運(yùn)行狀況。本章小結(jié)Proteus和編譯軟件proteus的四大功能模本章主要簡(jiǎn)單介紹了研究本課題需要用到的仿真軟件Keil,了解了這兩種軟件發(fā)展，功能和初步用法，了解了塊，以及keil的調(diào)試功能等，為以后設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。相信通過(guò)后面的學(xué)習(xí)會(huì)有更深體會(huì)。第3章系統(tǒng)概述方案選擇該系統(tǒng)主要由溫度測(cè)量和數(shù)據(jù)采集兩部分電路組成，實(shí)現(xiàn)的方法有很多種，下面將列出兩種在日常生活中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到的實(shí)現(xiàn)方案。方案一采用熱電偶溫差電路測(cè)溫，溫度檢

37、測(cè)部分可以使用低溫?zé)崤?，熱電偶由兩個(gè)焊接在一起的異金屬導(dǎo)線(xiàn)所組成，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種金屬的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成。通過(guò)將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測(cè)量該電壓，便可推斷出檢測(cè)結(jié)點(diǎn)的溫度。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有A/D通道的單片機(jī)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)。熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是工作溫度范圍非常寬，且體積小，但是它們也存在著輸出電壓小、容易遭受來(lái)自導(dǎo)線(xiàn)環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點(diǎn)，并且這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。系統(tǒng)主要包括對(duì)A/D0809的數(shù)據(jù)采集，自動(dòng)手動(dòng)工作方式

38、檢測(cè)，溫度的顯示等，這幾項(xiàng)功能的信號(hào)通過(guò)輸入輸出電路經(jīng)單片機(jī)處理。此外還有復(fù)位電路，晶振電路，啟動(dòng)電路等。故現(xiàn)場(chǎng)輸入硬件有手動(dòng)復(fù)位鍵、A/D轉(zhuǎn)換芯片,處理芯片為51芯片,執(zhí)行機(jī)構(gòu)有4位數(shù)碼管、報(bào)警器等。111系統(tǒng)框圖如圖3-1所示。報(bào)警電路測(cè)溫電路晶振電路單片機(jī)按鍵防抖動(dòng)ADC0809復(fù)位電路圖3-1熱電偶溫差電路測(cè)溫系統(tǒng)框圖方案二采用數(shù)字溫度芯片DS18B20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(xiàn)形較好。在0100攝氏度時(shí)，最大線(xiàn)形偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線(xiàn)

39、的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS18B20和微控制器AT89S51構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)，可直接與計(jì)算機(jī)連接。這樣，測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單，體積也不大。采用51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DS18B20控制工作，還可以與PC機(jī)通信上傳數(shù)據(jù)，另外AT89S51在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。111該系統(tǒng)利用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20!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。該系統(tǒng)

40、擴(kuò)展性非常強(qiáng)，它可以在設(shè)計(jì)中加入時(shí)鐘芯片DS1302以獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時(shí)顯示時(shí)間，并可以利用AT24C16芯片作為存儲(chǔ)器件，以此來(lái)對(duì)某些時(shí)間點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，利用鍵盤(pán)來(lái)進(jìn)行調(diào)時(shí)和溫度查詢(xún)，獲得的數(shù)據(jù)可以通過(guò)MAX232芯片與計(jì)算機(jī)的RS232®口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。從以上兩種方案，容易看出方案一的測(cè)溫裝置可測(cè)溫度范圍寬、體積小，但是線(xiàn)性誤差較大。方案二的測(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，故本次設(shè)計(jì)采用了方案二。系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理利用溫度傳感器DS18B20可以直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換的特性，模擬溫度值經(jīng)過(guò)DS18B20處理

41、后轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后送到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并與設(shè)置的溫度報(bào)警限比較，超過(guò)限度后通過(guò)揚(yáng)聲器報(bào)警。同時(shí)處理后的數(shù)據(jù)送到LED中顯示。系統(tǒng)組成本課題以是80C51單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一種數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等組成。系統(tǒng)框圖主要由主控制器、單片機(jī)復(fù)位、報(bào)警按鍵設(shè)置、時(shí)鐘振蕩、LED顯示、溫度傳感器組成。系統(tǒng)框圖如圖3-2所示。主控制器圖3-2系統(tǒng)基本方框圖.主控制器單片機(jī)AT89C51具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿(mǎn)足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，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。

42、.顯示電路顯示電路采用LED液晶顯示數(shù)碼管，從P3口RXD,TXD串口輸出段碼。顯示電路是使用的用口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點(diǎn)就是使用口資源比較少，只用p3口的RXD,和TXD,串口的發(fā)送和接收，四只數(shù)碼管采用74LS164右移寄存器驅(qū)動(dòng)，顯示比較清晰。.溫度傳感器溫度傳感器采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器。DS18B20輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，在0100攝氏度時(shí)，最大線(xiàn)形偏差小于1攝氏度，采用單總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸，可直接與計(jì)算機(jī)連接。用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20!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

43、報(bào)警溫度。獲得的數(shù)據(jù)可以通過(guò)MAX232芯片與計(jì)算機(jī)的RS232接口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線(xiàn)，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖3-3所示單片機(jī)端口接單線(xiàn)總線(xiàn)，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線(xiàn)的上拉。當(dāng)DS18B20處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線(xiàn)上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD端接地。由于單線(xiàn)制只有一根線(xiàn)，因此發(fā)

44、送接口必須是三態(tài)的。2gsz4>XTAL1PO.O/ADOPO.mDI1LTT曲1CP0.2/AD2XTALZP0.3AAD3PO4/AD4P0.5/AD5POE浴D6RSTP0.7/AD7P2.0/A3P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P1.0P2.7/A15FJ.O/KaDP1.1P3,1TXDP1.2P3.2moP1.3P33WM-P1.4P3.4iTT0Pl.5P3.5/T1P1.6P3.6/WR-P1.7P3.7JRD1918936F-363SFF3212223242526"粉1011121

45、314一151617燈：-CRYSTAL.TEXT>-''U2=TEXT>圖3-3DS18B20與單片機(jī)的接口電路本章小結(jié)本章簡(jiǎn)述了數(shù)字溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)方案選擇，以及系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)原理，詳細(xì)介紹了主板電路和顯示電路的結(jié)構(gòu)，并簡(jiǎn)單介紹了數(shù)字溫度傳感器DS18B20的特點(diǎn)。并通過(guò)框圖形式更直觀(guān)、更形象地描述了系統(tǒng)的整體組成。第4章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)80C51單片機(jī)的介紹80C51單片機(jī)最初是由Intel公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，但后來(lái)Intel公司把51核的設(shè)計(jì)方案賣(mài)給了幾家大的電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)商，譬如SST、Philip、Atmel等大公司。如是市面上出現(xiàn)了各式各樣的但均以

46、51為內(nèi)核的單片機(jī)，倒是Intel公司自己的單片機(jī)卻顯得遜色了。這些各大電子生產(chǎn)商推出的單片機(jī)都兼容51指令、并在51的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些功能而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是與51一致的。80C51有40個(gè)引腳，4個(gè)8位并行I/O口，1個(gè)全雙工異步用行口，同時(shí)內(nèi)含5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。80C51的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由4K的程序存儲(chǔ)器（掩月MROM）,和128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）組成。80C51單片機(jī)的基本組成框圖見(jiàn)圖4-1。圖4-180C51單片機(jī)結(jié)由圖4-1可見(jiàn)，8051單片機(jī)主要由以下幾部分組成:cpu系統(tǒng)8位cpu,含布爾處理器；時(shí)鐘電路；總線(xiàn)控制邏輯。存儲(chǔ)器系統(tǒng)4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器（RO

47、M/EPROM/Flash,可外擴(kuò)至64KB）;128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM,可再外擴(kuò)64KB）;特殊功能寄存器SFR。I/O口和其他功能單元4個(gè)并行I/O口；2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器；1個(gè)全雙工異步用行口；中斷系統(tǒng)（5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)）。80C51單片機(jī)主要特性.一個(gè)8位的微處理器（CPU）。.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM（128B）,用以存放可以讀/寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中問(wèn)結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等，SST89系列單片機(jī)最多提供1K的RAM。.片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM（4KB）,用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶ROM/EPROM,如8031,8032,80C31等。目前

48、單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是將RAM和ROM都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST公司推出的89系列單片機(jī)分別集成了16K、32K、64KFlash存儲(chǔ)器，可供用戶(hù)根據(jù)需要選用。.四個(gè)8位并行I/O接口P0P3,每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。.兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的52系列單片機(jī)都會(huì)提供3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。.五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只5個(gè)中斷源，例如SST89E58RD就有9個(gè)中斷

49、源。.一個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。.片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為12MHz。SST89V58RD最高允許振蕩頻率達(dá)40MHz,因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。80C51單片機(jī)管腳圖3>XTAL1PO.O/ADD-P01/AD1P0.2/AD2工XTAL2P0.3/AD3,PO4/AD4-PO5/AD5aP0.6/AD6RSTP07/AD7,P2.O/AB.P2.VA9P2.2/A10PSENP23/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13，-P2.6JA14-P

50、27；A15P1.0P3.MXDP1.1P3.1/TXDP1.2P32IMTOP1.3P3.3W1P1.4P34<FQP1.5P35mP-1,EP3.6/WR"P17P3.7D30C51","*圖4-280C51單片機(jī)管腳圖11部分引腳說(shuō)明：.時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL2:XTAL2（18腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；在8051片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。要檢查8051/8031的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脈沖信號(hào)輸出。XTAL1（1

51、9腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。.控制信號(hào)引腳RST,ALE,PSEN和EA:RST/VPD（9腳）：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持備用電源的輸入端。當(dāng)主電源Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，將+5V電源自動(dòng)兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。RST引腳的第二功能是VPD,即接入RST端，為RAM提供備用電源，以保證存儲(chǔ)在RAM中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。ALE/PROG（30腳）：地址鎖存允許信號(hào)端。當(dāng)8051上電正常工作后，ALE引腳不斷向外輸

52、出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率fOSC的1/6。CPU訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)作為鎖存低8位地址的控制信號(hào)。平時(shí)不訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端也以振蕩頻率的1/6固定輸出正脈沖，因而ALE信號(hào)可以用作對(duì)外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。如果想確定8051/8031芯片的好壞，可用示波器查看ALE端是否有脈沖信號(hào)輸出。如有脈沖信號(hào)輸出，則8051/8031基本上是好的。ALE端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為8個(gè)LS型TTL（低功耗甚高速TTL）負(fù)載。此引腳的第二功能PROG在對(duì)片內(nèi)帶有4KBEPROM的8751編程寫(xiě)入（固化程序）時(shí)，作為編程脈沖輸入端。PSEN（29腳）：程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。在訪(fǎng)問(wèn)片外程序存

53、儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此引肢接EPROM的OE端（見(jiàn)后面幾章任何一個(gè)小系統(tǒng)硬件圖）。PSEN端有效，即允許讀出EPROM/ROM中的指令碼。PSEN端同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。要檢查一個(gè)8051/8031小系統(tǒng)上電后CPU能否正常到EPROM/ROM中讀取指令碼，也可用示波器看PSEN端有無(wú)脈沖輸出。如有則說(shuō)明基本上工作正常。EA/Vpp（31腳）：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。當(dāng)EA引腳接高電平時(shí)，CPU只訪(fǎng)問(wèn)片內(nèi)EPROM/ROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，但當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）的值超過(guò)0FFFH（對(duì)8751/8051為4K）時(shí)，

54、將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)輸入信號(hào)EA引腳接低電平（接地）時(shí)，CPU只訪(fǎng)問(wèn)外部EPROM/ROM并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。對(duì)于無(wú)片內(nèi)ROM的8031或8032,需外擴(kuò)EPROM,此時(shí)必須將EA引腳接地。此引腳的第二功能是Vpp是對(duì)8751片內(nèi)EPROM固化編程時(shí)，作為施加較高編程電壓（一般12V21V）的輸入端。.輸入/輸出端口P0/P1/P2/P3P0口90.0P0.7,3932腳）：P0口是一個(gè)漏極開(kāi)路的8位準(zhǔn)雙向I/O口。作為漏極開(kāi)路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)P0作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器（地址80H）寫(xiě)入全1,此時(shí)

55、P0口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。作輸入口使用時(shí)要先寫(xiě)1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。在CPU訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口分時(shí)提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線(xiàn)。在此期間，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。P1口91.0P1.7,18腳）：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P1口每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。在P1作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向P1口鎖存地址（90H）寫(xiě)入全1,此時(shí)P1口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電P2口V2.0P2.7,2128腳）：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P口每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。在訪(fǎng)問(wèn)片外EPROM/RAM時(shí)，它輸出高8位地址。P3口V3.0P

56、3.7,1017腳）：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P3口每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口與其它I/O端口有很大的區(qū)別，它的每個(gè)引腳都有第二功能，如下:P3.0:(RXD)串行數(shù)據(jù)接收。P3.1:(RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。P3.2:(INT0#)外部中斷0輸入。P3.3:(INT1#)外部中斷1輸入。P3.4:(T0)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部計(jì)數(shù)輸入。P3.5:(T1)定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部計(jì)數(shù)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。80C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)80C51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器IE控制CPU是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP安排各中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各中斷同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢(xún)邏輯確定其響應(yīng)次序。80C51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會(huì)有定時(shí)控制需求，如定時(shí)輸出、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描等；也經(jīng)常要對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。80C51單片機(jī)內(nèi)集成有兩個(gè)可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器：T0和T1,它們既可以工作于定時(shí)模式，也可以工作于外部事件計(jì)數(shù)模式，止匕外，T1還可以作為用行口的波