基于51單片機(jī)的水質(zhì)檢測儀畢業(yè)論文_設(shè)計說明

1、 . . . 1 / 39基于基于 5151 單片機(jī)的水質(zhì)檢測系統(tǒng)設(shè)計單片機(jī)的水質(zhì)檢測系統(tǒng)設(shè)計 摘要摘要 本系統(tǒng)是基于低功耗的 AT89S51 單片機(jī)，通過 Ne555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生一定頻率的波，再通過單片機(jī)的 I/O 接口對捕獲高低電平的讀出頻率，然后通過程序算法處理抽換算成電阻的值，使用 DS18B20 作為溫度采集模塊，用 RS485 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送。經(jīng)過主機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理，將溫度值通過字符液晶 1602 顯示器顯示。本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，具有很大的使用和研究價值。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字 水質(zhì)監(jiān)測儀 NE555 定時器 溫度采集 RS485 通信 Abstract The s

2、ystem is based on low power consumption AT89S51 MCU, through the Ne555timer multivibrator generates a certain frequency of the wave, and then through the MCU I / O interface to capture level read frequency, and then through the program algorithm is converted into the pumping resistance value, use DS

3、18B20 as the temperature acquisition module, using RS485realize long-distance transmission. After a host data processing and conversion, the temperature value through the character LCD 1602LCD display. This design has the advantages of simple structure, flexible use, has great application and resear

4、ch value. Key words water quality monitorNe555timer multivibratortemperature collection RS485 communication protocol . . . 1 / 39畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） ，是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對

5、本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳?。作者簽名： 日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用

6、的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 . . . 2 / 39作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書學(xué)位論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月

7、 日. .目目 錄錄第第 1 1 章引言章引言 1 1第第 2 2 章水質(zhì)檢測的因素章水質(zhì)檢測的因素 2 22.1 一般水質(zhì)檢測的因素 22.2 電子設(shè)備檢測的因素 22.3 水質(zhì)與水的導(dǎo)電率的相互關(guān)系 2第第 3 3 章系統(tǒng)設(shè)計要求與總體設(shè)計方案章系統(tǒng)設(shè)計要求與總體設(shè)計方案 3 33.1 系統(tǒng)設(shè)計要求 33.2 總體設(shè)計的總體設(shè)計方案 3第第 4 4 章系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計與論證章系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計與論證 4 44.1 測量電阻模塊方案設(shè)計 44.2 溫度傳感器方案選擇 54.3 通信模塊的方案選擇 5第第 5 5 章系統(tǒng)硬件設(shè)計章系統(tǒng)硬件設(shè)計 7 75.1 AT89S51 單片機(jī)與其

8、他器件的功能介紹與原理 75.2 DS18B20 溫度傳感器的簡介 105.3 NE555 的簡介與應(yīng)用 125.4 RS485 總線的應(yīng)用與介紹 145.5 字符液晶 1602 的介紹 16 . . . 3 / 395.6 電源模塊的設(shè)計 19第第 6 6 章系統(tǒng)軟件的設(shè)計章系統(tǒng)軟件的設(shè)計 21216.1 程序設(shè)計 216.2 系統(tǒng)主程序流程圖 21第第 7 7 章測試方法與結(jié)果章測試方法與結(jié)果.23.237.1 調(diào)試方法 237.2 電導(dǎo)率的檢測 237.3 溫度的檢測 23結(jié)束語結(jié)束語 2424致致 2525參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 2626附錄附錄 127127附錄附錄 228228附錄附錄

9、329329附錄附錄 436436第 1 章 引言水是生命之本，是本設(shè)計賴以生存必不可少的物質(zhì)資源之一，水也是為人體獲得各種營養(yǎng)物質(zhì)的重要途徑之一。隨著科技的發(fā)展，水污染越來越嚴(yán)重。對水資源的保護(hù)成為一項(xiàng)重要的工程。水質(zhì)檢測是對水資源保護(hù)的重要指標(biāo)。水質(zhì)檢測越來越受到人們的關(guān)注。因此本次設(shè)計本設(shè)計選擇水質(zhì)檢測系統(tǒng)。其中飲水安全則是影響人體健康和國計民生的重大問題。飲用水主要考慮對人體健康的影響，其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)除有物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)外，還有微生物指標(biāo)；對工業(yè)用水則考慮是否影響產(chǎn)品質(zhì)量或易于損害容器與管道。近年來,由于國際上一些地區(qū)和國家頻繁發(fā)生惡性事件,飲水安全和衛(wèi)生問題引起了全球的關(guān)注,飲水安全已

10、成為全球性的重大戰(zhàn)略性問題。近年來由于本設(shè)計國工業(yè)生產(chǎn)水平的迅猛發(fā)展，每年的廢水也不斷增加，其中對環(huán)境產(chǎn)生影響的來源主要有：未經(jīng)處理而排放的工業(yè)廢水未經(jīng)處理而排放的生活污水大量使用化肥、農(nóng)藥、除草劑的農(nóng)田污水堆放在河邊的工業(yè)廢棄物和生活垃圾水土流失礦山污水導(dǎo)致人類周圍的水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和危害著人類的健康。嚴(yán)峻的水形勢提高了人們對水污染控制的重視，對廢水的處理和檢測成為了維護(hù)良好人民生活環(huán)境所必不可少的要求，廢水中是否有對環(huán)境產(chǎn)生重大影響的元素和他們的含量是否在標(biāo)準(zhǔn)以直接關(guān)系到本設(shè)計的生存環(huán)境，做好水質(zhì)監(jiān)測是本設(shè)計這次課程設(shè)計的目標(biāo)。 . . . 4 / 39第 2 章

11、水質(zhì)檢測的因素2.1 一般水質(zhì)監(jiān)測的因素水質(zhì)檢測是指對水樣的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試，可以根據(jù)這些指標(biāo)對水質(zhì)進(jìn)行分類，對水體質(zhì)量進(jìn)行判斷和綜合評價。其檢測容可以是 pH 值、CODCr、高錳酸鹽指數(shù)、BOD5、氨氮、砷、氟化物、揮發(fā)酚、陰離子表面活性劑、總氮、總磷、糞大腸菌群、鉛、鎘、汞、鋅、銅、石油類、硫化物、六價鉻、氰化物等；地下水可以是 PH、總硬度、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氟化物、氯化物、硫酸鹽、陰離子表面活性劑、氰化物、揮發(fā)酚、六價鉻、銅、鉛、鋅、鐵、錳、鎘、總汞、總砷、硒、總大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)與礦化度等2.2 電子設(shè)備檢測的因素使用電子設(shè)備進(jìn)行水質(zhì)檢測，主要

12、是利用各類傳感器，對水中的參數(shù)進(jìn)行檢測。其檢測容可以為 PH 值，電導(dǎo)率，溫度等。2.3 水質(zhì)與水的導(dǎo)電率的相互關(guān)系下面介紹一下水質(zhì)與水的導(dǎo)電率的相互關(guān)系： 純水本身可微弱地介離，使水具有微弱的導(dǎo)電能力。水中含有各種溶解鹽類，并以離子的形態(tài)存在，使水溶液具有更強(qiáng)的導(dǎo)電性。當(dāng)水中插入一對電極時，通電之后，在電場的作用下，帶電的離子就產(chǎn)生一定方向的移動，水中陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，使水溶液起導(dǎo)電作用，水的導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱程度，就成為電導(dǎo)。電導(dǎo)度反映了水中含鹽量的多少，是水的純凈度的一個重要指標(biāo)。水質(zhì)越純，溫度越低，電離度越低。因此水的導(dǎo)電率越低。超純水幾乎不能導(dǎo)電。溶液導(dǎo)電能力以電阻值來表示

13、，導(dǎo)電能力強(qiáng)電阻值小。純水導(dǎo)電性微弱。電阻率 P的物理意義是 1cm，截面為 1cm2 均勻?qū)щ婓w的電阻值（即 1cm，水或水溶液的電阻值） ，并稱之為水的“電阻率”或“比導(dǎo)電” 。電阻率的單位為歐姆厘米(cm）。電阻率(P的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率(x)(單位為記作歐姆-1厘米-1）。 表 2-1 某質(zhì)量分?jǐn)?shù)各水樣的相對電導(dǎo)率圍序列測量容相對電導(dǎo)率變化圍1自來水-0.002-0.0022加入 8mg 硫酸亞鐵-0.176-0.5673加入 4mg 硫酸亞鐵-0.063-0.2524加入 4mg 氯化鉀-0.509-0.8365加入 2mg 氯化鉀-0.406-0.5316加入 1mg 氯化鉀-0.04

14、8-0.2017加入 2mg 磷酸三鈉-0.061-0.1958生活污水-0.283-0.2759某電氣公司處理前水樣-0.500-0.62210某電氣公司處理后水樣-0.478-0.41211加入汽油的水樣-0.448-1.10412加入煤油的水樣-0.620-0.820 . . . 5 / 39第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計要求與總體設(shè)計要求3.1 系統(tǒng)設(shè)計要求由于不同水質(zhì)的導(dǎo)電能力不同，不同溫度對水的電導(dǎo)率也有影響，本設(shè)計通過檢測不同水質(zhì)與不同溫度下水中的電阻，從而得出其電導(dǎo)，判斷水質(zhì)是否純凈。 本系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)基本功能：1、實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)的檢測（電阻等） 2、實(shí)現(xiàn)對水溫的檢測3、遠(yuǎn)距離傳送3.2 系統(tǒng)

15、設(shè)計的總體設(shè)計方案本設(shè)計將溫度模塊、485 發(fā)送模塊、485 接收模塊、測電阻模塊、顯示模塊通過多路開關(guān)，傳送到單片機(jī)中進(jìn)行檢測，在接通電源的條件下，通過顯示系統(tǒng)顯示檢驗(yàn)水質(zhì)的各種參數(shù)。整體設(shè)計框圖如下圖所示。電路的工作原理：通過 Ne555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器和電容反饋式三點(diǎn)式攀比成的振蕩電路產(chǎn)生的一定頻率的波，再通過單片機(jī)的 I/O 接口對捕獲高低電平的讀出頻率，然后通過程序算法處理抽換算成電進(jìn)行主從機(jī)之間的通信，將從機(jī)信號發(fā)送到主機(jī)，經(jīng)過主機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理，將溫度值以與電阻值通過字符液晶 1602 顯示器顯示。圖 3-1 系統(tǒng)整體設(shè)計框圖485發(fā)送模塊485接收模塊51單片機(jī)顯示模

16、塊溫度檢測模塊測電阻模塊51單片機(jī) . . . 6 / 39第 4 章 系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計與論證4.1 電阻檢測模塊方案論證相位測量方案的關(guān)鍵問題是電阻測量方法的選擇：方案一：串聯(lián)分壓原理圖 4-1 串聯(lián)電路原理圖根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，串聯(lián)電路上電壓與電阻成正比關(guān)系。通過測量 RX 和 R0上的電壓。由公式 R RX X=U=UX X/ /（U U0 0/R/RO O）方案二：利用直流電橋平衡原理的方案圖 4-2 電橋其中 Z1，Z2，為可變電位器，Z3 為已知電阻，Z4 為被測電阻，根據(jù)電路平衡原理，不斷調(diào)節(jié)電位器，使得電表指針指向正中間。由 Z1*Z4=Z3*Z.在通過測量電位器

17、電阻值，可得到 R的值。方案三：利用構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)的方案圖 4-3定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)根據(jù)定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機(jī)讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻值。由f=1/(Rf=1/(R1 1+2R+2R2 2)*C*In2)*C*In2得到公式：R R2 2=1/2*1/(f*c*Ln2)-R=1/2*1/(f*c*Ln2)-R1 1 上述三種方案從對測量精度要求而言，方案一的測量精度極差，方案二需要測量的電阻值多，而且測量調(diào)節(jié)麻煩，不易操作與數(shù)字化，相比而言，方案三還是比較符合要求的，由于是通過單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化，精確度會明顯的提高。故本設(shè)計選擇了方案三。4.2 溫度傳感器方案的選擇

18、隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，傳感器技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。溫度傳感器是檢測溫度的器件，其種類最多，應(yīng)用最廣，發(fā)展最快。按照溫度傳感器的輸出信號的模式，可大致分為三類：邏輯輸出溫度傳感器、模擬式溫度傳感器、數(shù)字式溫度傳感器。方案一：在許多應(yīng)用中，本設(shè)計并不需要嚴(yán)格測量溫度值，只關(guān)心溫度是否超出了一個設(shè)定圍，一旦溫度超出所規(guī)定的圍，則發(fā)出報警信號，啟動或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其他控制設(shè)備，此時可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、是其典型代表。根據(jù)本設(shè)計的要求，不適宜用此類傳感器。 方案二：由于傳統(tǒng)的模擬溫度傳感器，如熱電偶、熱電阻與 RTDS 對溫度的監(jiān)控，在一些溫度圍的

19、線性不是太好，需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償或引線補(bǔ)償，而且熱慣性大，響應(yīng)時間較慢，所以在市場上已很少遇到。集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動電路、信號處理電路以與必要的邏輯控制電路集成在單片 IC 上，有實(shí)際尺寸小，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。常用的模擬溫度傳感器有 LM3911、LM335、LM45、AD22103 電壓輸出型、 該方案的缺點(diǎn)是模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的借口電路需要占用微機(jī)的數(shù)條數(shù)據(jù)/ . . . 7 / 39控制線。限制了微機(jī)功能的擴(kuò)展；而且在溫度監(jiān)測點(diǎn)大圍分布的系統(tǒng)中，模擬信號需長距離傳輸，信號容易失真，抗干擾能力差。所以不采用此方案。 方案三：如

20、果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器，上述設(shè)計問題將得到簡化。數(shù)字式溫度傳感器直接輸出數(shù)字測溫信號，不但節(jié)約了微機(jī)的數(shù)條數(shù)據(jù)/控制線，而且省去了A/D 轉(zhuǎn)換、放大、濾波等電路，在長距離傳輸過程號不易失真，抗干擾能力強(qiáng)，所以本設(shè)計采用數(shù)字式溫度傳感器。 而 DS18B20 是由美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的一種自帶編碼的單線數(shù)字溫度傳感器，可以把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。每片 DS18B20 含有唯一的 64 位序列號。以便不同測溫點(diǎn)的識別。DS18B20 的測溫是+55到+125。符合本設(shè)計的要求，所以本設(shè)計采用 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器。4.3 液通信模塊方案選擇方案一：在工業(yè)測量和控制中

21、，因?yàn)槭艿浆F(xiàn)場環(huán)境和其他條件的限制，使用傳統(tǒng)的優(yōu)先電纜傳輸信號由于存在著現(xiàn)場連接、接線麻煩等缺點(diǎn)，特別是在一些特定的環(huán)境下，極不方便，因此提出了無線數(shù)據(jù)傳輸。使用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的傳輸，對于長距離傳輸，帶來了很大的便利。因此無線傳輸數(shù)據(jù)模塊即發(fā)揮了它的無線優(yōu)勢。盡管在特定的條件下，使用無線傳輸比有線傳輸具有更大的可行性，但是由于無線傳輸也存在許多不足之處，如傳統(tǒng)無線通訊方式通訊距離短、性能不穩(wěn)定，受天氣等情況影響較大，不能真正實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋等，所以針對本設(shè)計，不宜采用此通信方式。方案二：隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)日益廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在一個系統(tǒng)往往由多臺計算機(jī)組成，需要解決多站、遠(yuǎn)距離

22、通信的問題。這就是迫切需要一種總線能適合遠(yuǎn)距離的數(shù)字通信。RS232 線路簡單，應(yīng)用廣泛，但距離受限，數(shù)據(jù)傳輸效率也不很高。RS-422 使用差分信號，差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號（共 4 線），對比 RS-232，它能更好的抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠(yuǎn)的傳輸距離是一個很大的優(yōu)點(diǎn)。在 RS-422 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，EIA 研究出了一種支持多節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)距離和接收高靈敏度 RS-485 總線標(biāo)準(zhǔn)。在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用 RS-485 收發(fā)器。RS-485 收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抗干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度、能檢測抵達(dá) 200

23、mv 的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。使用 RS-485 總線，一對雙絞線就能實(shí)現(xiàn)多站聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成分布式系統(tǒng)，設(shè)備簡單、價格低廉、能進(jìn)行長距離通信的優(yōu)點(diǎn)使其得到了廣泛的應(yīng)用。下表 4.1 為常見的三種串口通信性能比較。根據(jù)本設(shè)計要求，選擇 RS485 作為實(shí)現(xiàn)長距離傳送方案。表 4.1 常見的三種串口通信性能比較RS-232RS-422RS-485功能全雙工全雙工半雙工傳輸方式單端差分差分最大速率20kbit/s10kbit/s10kbit/s最大距離15m1200m1200m抗干擾能力弱強(qiáng)強(qiáng)常用接口芯片MAX232MAX422MAX485 . . . 8 / 39第 5 章 系統(tǒng)硬件電

24、路設(shè)計5.1AT8951 單片機(jī)與其他器件的功能介紹與原理5.1.1、單片機(jī)功能簡介單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。 . . . 9 / 39MCS-51 單片機(jī)部結(jié)構(gòu)： 圖 5-1 單片機(jī)引腳圖MCS-51 單片機(jī)是美國 INTE 公司于 1980 年推出的產(chǎn)品，89S51 是 MCS-51 系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，本設(shè)計以

25、這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。 89S51 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元與數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。引腳功能說明GND:地P0 口：P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0 具有部上拉電阻。在 flash 編程時，P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時，需要外部上拉電阻。

26、P1 口：P1 口是一個具有部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。此外，P1.0 和 P1.2 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX） ，具體如下表所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。如下表為 P1 口的第二功能：表 5-1 P1 口的第二功能引腳號第二功能1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011

27、12131415161718192040393837363534333231302928 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10201918 17 16 15 14 13 12 11 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4

28、P2.3P2.2P2.1P2.0RST P3.0/RXDP3.1/TXD XTAL2XTAL1P3.2/INT0P3.3/INT1 P3.4/T0P3.5/T1GNDVCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1/AIN1P1.0/AIN0P3.7注：類似的還有Philips公司的 87LPC64，20引腳 8XC748/750/（751），24引腳 8X749（752），28引腳 8XC754，28引腳 等等80C51/89C5189C2051 . . . 10 / 39P1.0T2（定時器/計時器 T2 的外部計數(shù)輸入） ，時鐘輸出P1.1T2EX（定時器/計時器 T2 的

29、捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用）P2 口：P2 口是一個具有部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2 口輸出 P2 鎖存器的容。在 fla

30、sh 編程和校驗(yàn)時，P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。P3 口：P3 口是一個具有部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“1”時，部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于部電阻的原因，將輸出電流（IIL） 。P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時，P3 口也接收一些控制信號。如下表為 P3 口第二功能：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位/ALE PROG地址的輸出脈沖。在 flash

31、編程時，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。在一般PROG情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置“1” ，ALE 操作將無效。這一位置“1” ，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則 ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。表 5-2 P3 口第二功能引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT

32、0（非） （外部中斷 0）P3.3INT1（非） （外部中斷 1）P3.4T0（定時器 0 外部輸入）P3.5T1（定時器 1 外部輸入）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）WR . . . 11 / 39P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）RD: 外部程序存儲器選通信號（）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)PSENPSENAT89S52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，在每個機(jī)器周期被激活兩次，而在PSEN訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將不被激活。PSEN: 訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序/EA VPP存儲器讀取指令，必須接 GND。為了執(zhí)行部程序指令，應(yīng)該接 VCC

33、。在 flash EAEA編程期間，也接收 12 伏 VPP 電壓。EAXTAL1: 振蕩器反相放大器和部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。5.1.2、本系統(tǒng)采用的單片最小系統(tǒng)原理圖圖 5-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖此單片機(jī)最小系統(tǒng)由 AT89S52 單片機(jī)、時鐘電路與復(fù)位電路組成，時鐘電路采用部時鐘利用單片機(jī)部一個高增益的反向放大器，把一個晶振和兩個電容器組成的自激震蕩電路接到 XTAL1（19 腳）和 XTAL2（18 腳）之間。震蕩器發(fā)出的脈沖直接送入部時鐘電路。本最小系統(tǒng)中晶振采用 12M，起振電容采用 30pF 。CPU 第 9 管腳復(fù)位（RST）功能，本設(shè)

34、計具有上電復(fù)位功能，主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。在單片機(jī)最小系統(tǒng)上電時，利用 R11 和 C3 充放電原理，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)最小系統(tǒng)的復(fù)位。5.2DS18B20 溫度傳感器的簡介5.2.1、DS18B20 基本知識DS18B20 數(shù)字溫度計是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn)：（1） 、只要求一個端口即可實(shí)現(xiàn)通信。（2） 、在 DS18B20 中的每個器件上都有獨(dú)一無二的

35、序列號。（3） 、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測溫。 . . . 12 / 39（4） 、測量溫度圍在55。C 到125。C 之間。（5） 、數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。（6） 、部有溫度上、下限告警設(shè)置。5.2.2、DS18B20 的引腳介紹TO92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見圖 1，其引腳功能描述見表 5-3。圖 5-3（DS18B20 底視圖）表 5-3DS18B20 詳細(xì)引腳功能描述序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的 VDD 引腳。當(dāng)工

36、作于寄生電源時，此引腳必須接地。5.2.3、DS18B20 的使用方法由于 DS18B20 采用的是 1Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 AT89S51 單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，本設(shè)計必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)

37、的傳輸都是從主機(jī)主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。圖 5-4 DS18B20 的復(fù)位時序?qū)τ?DS18B20 的讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程。對于 DS18B20 的讀時隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15 秒之就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20 在完成一個讀時序過程，至少需要60us 才能完成。 . . . 13 / 39圖 5-5 DS18B20 的讀時序?qū)τ?DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0 時序和寫 1 時序兩個過程。對于 DS18B2

38、0 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同，當(dāng)要寫 0 時序時，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的“0”電平，當(dāng)要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之就得釋放單總線。圖 5-6 DS18B20 的寫時序下面為 DS18B20 的程序流程圖：開始主機(jī)發(fā)送低脈沖釋放總線標(biāo)志位置位初始化完成清除標(biāo)志位等待回應(yīng)圖 5-7 DS18B20 程序流程圖5.2.4、本系統(tǒng)所使用的 DS18B20 電路 . . . 14 / 39圖 5-8 DS18B20 電路圖5.3、NE555 簡介與應(yīng)用5.3.1、NE555

39、 基本知識555 時集成電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結(jié)合在同一硅片上的組合集成電路。它設(shè)計新穎，構(gòu)思奇巧，用途廣泛，備受電子專業(yè)設(shè)計人員和電子愛好者的青睞，人們將其戲稱為偉大的小 IC。它有很多優(yōu)異的性能而且用途極廣，它們表現(xiàn)在：第一，定時精度，工作速度和可靠性高；第二，使用的電源電壓圍寬，從 3V 到 18V，能和數(shù)字電路直接連接；第三，有一定的輸出功率，可驅(qū)動微電機(jī)，指示燈、揚(yáng)聲器，第四，結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，用途廣泛，可組成各種波形的脈沖振蕩器、定時延時電路、雙穩(wěn)觸發(fā)電路、檢測電路、電源變換電路、頻率變換電路等，被廣泛應(yīng)用于自動控制，測數(shù)，通信等各個領(lǐng)域。5.3.2、NE555 部結(jié)

40、構(gòu)與引腳說明圖5-9 555時基電路管腳排列圖 圖5-10 555電路結(jié)構(gòu)方框圖555 芯片引腳圖與引腳描述555 的8 腳是集成電路工作電壓輸入端，電壓為518V，以UCC 表示；從分壓器上看出，上比較器6 腳A1 的腳接在R1 和R2 之間，所以5 腳的電壓固定在2UCC/3 上；下比較器A2 接在R2 與R3 之間，A2 的同相輸入端電位被固定在UCC/3 上。根據(jù)定時器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機(jī)讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻值。由5.3.3、本系統(tǒng)使用的 NE555 電路 . . . 15 / 39圖5-11 NE555電路圖5.3.4、本系統(tǒng)所使用的NE555電

41、路的工作原理NE電路工作原理根據(jù)定時器和外部器件構(gòu)成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，電源經(jīng)R4對電容C充電，使電容兩端電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uc上升到（2/3）Vcc時，輸出out為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把電容兩端電壓從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc這段時間電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間TPH的長短與電容的充電時間有關(guān)。充電時間常數(shù)T充=（R4Rx）C。Rx和放電管放電，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時間TPL的長短與電容的放電時間有關(guān)，放電時間常數(shù)T放RxC0隨著C的放電，電容兩端電壓下降，當(dāng)uc下降到（1/3）Vcc時，輸出out。為高電平，放電管VT截止，Vcc再次對電容c充電，電路又翻轉(zhuǎn)

42、到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電源后，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/32/3）Vcc之間充電和放電，從而在輸出端產(chǎn)生一系列的脈沖頻率波形，通過輸出腳與單片機(jī)連接，將脈沖頻率信號輸入到單片機(jī)中。5.4、RS485 總線的應(yīng)用與介紹5.4.1、RS485 與其接口介紹 RS232 使用 12V,0,-12V 電壓來表示邏輯，（ -12V 表示邏輯 1，12V 表示邏輯0），全雙工，最少 3 條通信線（ RX,TX,GND），因?yàn)槭褂媒^對電壓表示邏輯，由于干擾，導(dǎo)線電阻等原因，通訊距離不遠(yuǎn)，低速時幾十米也是可以的。 RS422，在 RS232 后

43、推出，使用 TLL 差動電平表示邏輯，就是兩根的電壓差表示邏輯，RS422 定義為全雙工的，所以最少要 4 根通信線（一般額外地多一根地線），一個驅(qū)動器可以驅(qū)動最多 10 個接收器（即接收器為 1/10 單位負(fù)載），通訊距離與通訊速率有關(guān)系，一般距離短時可以使用高速率進(jìn)行通信，速率低時可以進(jìn)行較遠(yuǎn)距離通信，一般可達(dá)數(shù)百上千米。 RS485，在 RS422 后推出，絕大部分繼承了 422，主要的差別是 RS485 可以是半雙工的，而且一個驅(qū)動器的驅(qū)動能力至少可以驅(qū)動32 個接收器（即接收器為1/32 單位負(fù)載），當(dāng)使用阻抗更高的接收器時可以驅(qū)動更多的接收器。所以現(xiàn)在大多數(shù)全雙工 485 驅(qū)動/接

44、收器對都是標(biāo)： RS422/485 的，因?yàn)槿p工 RS485 的驅(qū)動/接收器對一定可以用在 RS422 網(wǎng)絡(luò)。RS-485 的電氣特性：邏輯 1以兩線間的電壓差為 +（2-6）V 表示；邏輯 0以兩線間的電壓差為 -（2-6）V 表示。接口信號電平比 RS-232-C 降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。 . . . 16 / 39RS485 有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接 32 個結(jié)點(diǎn)。在 RS485 通信網(wǎng)絡(luò)中一

45、般采用的是主從通信方式，即一個主機(jī)帶多個從機(jī)。很多情況下，連接RS-485 通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的 “A”、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個原因：(1)共模干擾問題： RS-485 接口采用差分方式傳輸信號方式，并不需要相對于某個參照點(diǎn)來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓圍， RS-485 收發(fā)器共模電壓圍為 -7+12V，只有滿足上述條件，整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中 共模電壓超出此圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。 (2)EMI

46、 問題：發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路，如沒有一個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波。 由于 PC 機(jī)默認(rèn)的只帶有RS232 接口，有兩種方法可以得到 PC 上位機(jī)的 RS485 電路：（1）通過RS232/RS485 轉(zhuǎn)換電路將 PC 機(jī)串口 RS232 信號轉(zhuǎn)換成 RS485 信號，對于情況比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離珊的產(chǎn)品。（2）通過 PCI 多串口卡，可以直接選用輸出信號為 RS485 類型的擴(kuò)展卡。5.4.2 RS485 的網(wǎng)絡(luò)布置網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)

47、建網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： （1）采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。有些網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會越來越嚴(yán)重，主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加，會造成信號質(zhì)量下降。 （2）應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會發(fā)生信號的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。 在 RS485 組網(wǎng)過程中另一個需要主意的問題

48、是終端負(fù)載電阻問題，在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個網(wǎng)絡(luò)能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上，在每個接收數(shù)據(jù)信號的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時，只要反射信號在開始采樣時衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握，美國 MAXIM 公司有篇文章提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長度時需要進(jìn)行匹配：當(dāng)信號的轉(zhuǎn)換時間（上升或下降時間）超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3 倍以上時就可以不加匹配。 一般終端匹配采用終端電阻方法， RS-485 應(yīng)在總線電纜的開始和末端都并接終端電阻。終端電阻在 RS-485 網(wǎng)絡(luò)中取 120。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻，因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞

49、線電纜特性阻抗大約在 100120。這種匹配方法簡單有效，但有一個缺點(diǎn)，匹配電阻要消耗較大功率，對于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是 RC 匹配。利用一只電容 C 隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容 C 的取值是個難點(diǎn)，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。 還有一種采用二極管的匹配方法，這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的 “匹配” ，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號，達(dá)到改善信號質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著。 最近兩年一些公司基于部分企業(yè)信息化的實(shí)施已完成，工廠中已經(jīng)鋪設(shè)了延伸到車間每個辦公室、控制室的局域網(wǎng)的現(xiàn)狀，推出了串口服務(wù)器來取代多串口卡，這主要是利用企業(yè)已有的局

50、域網(wǎng)資源減少線路投資，節(jié)約成本，相當(dāng)于通過tcp/ip 把多串口卡放在了現(xiàn)場。 . . . 17 / 395.4.3、RS485 應(yīng)用在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。 RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至 200mV 的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。 市場上一般 RS-485 采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。 RS-485 用于多點(diǎn)互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應(yīng)用 RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32

51、 臺驅(qū)動器和 32 臺接收器。本系統(tǒng)采用 RS485 建立多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，并以兩個從機(jī)為例成功實(shí)現(xiàn)了主機(jī)對從機(jī)與自己的數(shù)據(jù)采集與處理，實(shí)現(xiàn)了多機(jī)通信。5.4.4 本次設(shè)計所使用的 RS-485 的電路圖圖 5-12 RS485 電路圖工作原理本電路中使用的 MAX485 芯片為 Maxim 公司的一個 RS-485 的接口芯片。具有一個驅(qū)動器跟接收器。RO 和 DI 端分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端，與單片機(jī)連接時只需分別與單片機(jī)的 RXD 和 TXD 相連即可；/RE 和 DE 端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)/RE 為邏輯 0 時，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng) DE 為邏輯 1 時，器件處于發(fā)送狀

52、態(tài)，因?yàn)?MAX485 工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個管腳控制這兩個引腳即可；A 端和 B 端分別為接收和發(fā)送的差分信號端 ,當(dāng) A 引腳的電平高于 B 時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1；當(dāng) A 的電平低于 B 端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0。在與單片機(jī)連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制MAX485 的接收和發(fā)送即可。5.4 字符液晶 16025.5.1、1602 液晶介紹1602 液晶模塊部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼

53、是01000001B（41H） ，顯示時模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，本設(shè)計就能看到字母 “A” 。 因?yàn)?1602 識別的是 ASCII 碼，試驗(yàn)可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 A 。 5.5.2、字符液晶對應(yīng)的 ASCII 值表 5-4 1602 的 16 進(jìn)制 ASCII 碼表： . . . 18 / 39讀的時候，先讀上面那列，再讀左邊那行，如：感嘆號！的ASCII 為 0 x21，字母 B 的 ASCII 為 0 x42（前面加 0 x 表示十六進(jìn)制） 。 1234567891011121314151600H01H02H

54、03H04H05H06H07H08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH40H41H42H43H44H45H46H47H48H49H4AH4BH4CH4DH4EH4FH5.5.3、1602 液晶寄存器選擇控制表1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2 條線是背光電源線 VCC(15 腳)和地線 GND(16 腳)，其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣，其中： 引腳符號功能說明 . . . 19 / 391VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生

55、“鬼影”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度）。4RSRS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器。5R/WR/W 為讀寫信號線，高電平(1)時進(jìn)行讀操作，低電平(0)時進(jìn)行寫操作。6EE(或 EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。7DB0底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位）8DB1底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位9DB2底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位10DB3底 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位11DB4高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位12DB5高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位13DB6高 4 位三

56、態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位14DB7高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位（最高位）（也是 busy flag）15BLA背光電源正極16BLK背光 電源負(fù)極本系統(tǒng)采用市場上常見的成本較低 1602 字符液晶為顯示設(shè)備，充分利用屏幕資源，建立動態(tài)顯示界面，完成了良好的人機(jī)交互界面。5.5.4、本系統(tǒng)采用的 1602 液晶顯示電路 . . . 20 / 39圖 5-13 1602 液晶顯示電路注：本圖使用黑色排座為液晶接插提供方便本設(shè)計采用 1602 液晶顯示。如圖 4-3 所示。3 管腳接 10K 電位器以方便調(diào)節(jié)LCD1602 的亮度。由于本次設(shè)計只需用到 LCD1602 的寫的功能，故干脆

57、將其 5 管腳拉低。單片機(jī) P2.7 口作為數(shù)據(jù)/命令選擇端 RS 輸入，P2.6 口作為使能端 E 輸入。LCD1602 有多種的使用方式即并口數(shù)據(jù)傳輸和串行數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)計中由于 I/O 口充足，所以采用的是并口傳輸方式數(shù)據(jù)和命令端口接單片機(jī)的 P0 端口上，因?yàn)?LCD 只是顯示不需要讀取容，所以設(shè)計中的 WR 管腳只寫不讀，RS 命令和數(shù)據(jù)管腳接在單片機(jī)的 P2.7 管腳，使能端 E 接在單片機(jī)的 P2.6 管腳，實(shí)驗(yàn)表明設(shè)計可以正確顯示容。5.6 電源模塊設(shè)計5.6.1、芯片的選擇電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 系列和負(fù)電壓輸出的 79系列。顧名思義，三端 IC

58、是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO- 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有 9013 樣子的 TO-92 封裝。 圖 5-15 7805 芯片用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路部還有過流、過熱與調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 78 或 79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 . . . 21 / 397806 表示輸出電壓為正 6V，7909 表示輸出電壓為負(fù) 9V。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 本系統(tǒng)采

59、用常用的低價三端穩(wěn)壓集成電路 7805 芯片，通過電容濾波， 7805 集成芯片的穩(wěn)壓后輸出線性度較好的5V 直流電壓，為本系統(tǒng)提供電源，達(dá)到了節(jié)約資源，降低成本的效果。5.6.2、電源模塊電路圖 5-16 電源模塊電路圖第 6 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計6.1 程序設(shè)計設(shè)計就是用計算機(jī)所能接受的語言把所需解決問題的步驟逐一描述出來，也就是編制計算機(jī)的程序，在設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)時，軟件的編制是重要環(huán)節(jié)。軟件的質(zhì)量直接影響整個系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用程序的設(shè)計因系統(tǒng)而異，但程序設(shè)計總是有共同特點(diǎn)與 . . . 22 / 39其規(guī)律的。在編寫程序時，采取如下幾個步驟：（1）分析問題，明確所要解決問題的要求，將軟件分成

60、若干個相對獨(dú)立的部分。根據(jù)功能關(guān)系和時序關(guān)系，設(shè)計出合理的軟件總體結(jié)構(gòu)。（2）定程序框圖，即根據(jù)所選擇的計算方法制定框圖。（3）根據(jù)程序的流程圖和指令系統(tǒng)編寫出程序。注意在程序的有關(guān)位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。（4）程序調(diào)試。通過編輯軟件編輯出的源程序，必須用編譯程序匯編后生成目標(biāo)代碼。如果源程序有語法錯誤，需修改源文件后繼續(xù)編譯，直到無語法錯誤為止，然后利用目標(biāo)代碼通過仿真器進(jìn)行程序調(diào)試，排除設(shè)計和編程中的錯誤直到成功。（5）程序優(yōu)化。使各功能程序模塊化，子程序化，縮短程序的長度，加快運(yùn)算速度和節(jié)省數(shù)據(jù)存儲空間，減少程序執(zhí)行的時間。6.2 系統(tǒng)主程序流程圖下圖是系統(tǒng)溫度檢測主程序流