数显温度控制仪的设计毕业设计论文(编辑修改稿)

数显温度控制仪的设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

方框图。 它包含了作为微型计算机所需的基本功能部件 ，而 各部分功能部件通过片内单一总线连成一个整体，集成在一块芯片上。 图 AT89C51 单片机的内部结构 由图 可知， AT89C51 单片机主要由中央处理器（ CPU）、存储器、 I/O 端口、定时器 /计数器、中断系统和内部总线等组成。 主要特性有： 时钟电路 程序存储器 RAM 数据存储器 RAM 中央处理 器 CPU 中断系统 各种 I/O 定时 /计数器CTC 四川理工学院 本科毕业（设计）论文 6 • 与 MCS51 兼容 • 4K 字节可编程闪烁存储器 • 寿命： 1000 写 /擦循环 • 数据保留时间： 10 年 • 全静态工作： 0Hz24Hz • 三级程序存储器锁定 • 128*8 位内部 RAM • 32 条 可编程 I/O 线 • 两个 16位定时器 /计数器 • 5 个中断源 • 可编程串行通道 • 低功耗的闲置和掉电模式 • 片内振荡器和时钟电路 167。 引脚功能说明 本系统选用的 89C51芯片有 40条引脚，与其他 51系列单片机引脚是兼容的。 这 40条引脚可分为 I/O端口线、电源线、控制线、外接晶体线四部分。 其双列直插封装形式如图。 图 AT89C51 双列直插式封装和引脚分配图 数显温度控制仪的设计 7 一 . 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口： P0口为一个 8位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外 部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1口： P1口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2口： P2口 为 一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2 口被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口： P3 口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。 当 P3口写入 “ 1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 端 口 管脚 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） 0INT （外部中断 0） 1INT （外部中断 1） T0（记时器 0外部输入） T1（记时器 1外部输入） 四川理工学院 本科毕业（设计）论文 8 WR （外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地 址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低 位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 “ 0”。 此时 ，ALE 只有在执行 MOVX、 MOVC 指令 时 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 PSEN ：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号将不出现。 EA /VPP ：当 EA 保 持低 电平 时， 则在 此期 间外 部程 序存 储 器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1时， EA 将内部锁定为 RESET；当 EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 二 、 振荡器特性： XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2应不接。 其 余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的 脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度 3。 三 、 芯片擦除： 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持数显温度控制仪的设计 9 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦操作中，代码阵列全被写 “1” 且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行 3。 此外， AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM、 定时器 、 计数器 、 串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 167。 AT89C51 存储器 AT89C51 单片机存储器结构采用哈佛型结构，即将程序存储器和数据存储器分开，它们有各自独立的存储空间、寻址机构和寻址方式，其典型结构如图 所示。 图 AT89C51 存储器结构图 （ a）程序存储器地址分配； （ b）数据存储器地址分配 一、 程序存储器 AT89C51 程序存储器有片内和片 外之分。 片内有 4KB 字节的 Flash 程序存储器，地址范围为 0000H～ 0FFFH。 当不够使用时，可以扩展片外程序存储器，因为 程序计数器 PC 和程序地址指针 DPTR 都是 16 位的，所以片外程序存储器扩展的最大空间是 64KB，地址范围为 0000H～ FFFFH。 无论片内还是片外扩展的程序存储器，两者的地址空间是统一的。 0000H～ 0FFFH 这 4KB 的地址空间为片内和片外程序存储器所共有，或片内占用或者片外占用，但两者不能同时占用。 为了加以区分， AT89C51 提供了一个专用的控制引脚 EA。 EA 引脚接高电平时，单片 外 部 内部 EA=1 外部 EA =0 专用寄存器 内部 RAM 外部 FFFFH 1000H 0FFFH 0000H 0000H 00H 80H 7FH 00H FFFFH 四川理工学院 本科毕业（设计）论文 10 机程序从内部 ROM 开始执行，当 PC值超出内部 ROM 的容量时，会自动转向外部程序存储器空间。 若 EA引脚接低电平，则程序从外部扩展程序存储器的 0000H地址开始取指执行，不管是否有内部 Flash 存储器 2。 在 64KB 程序存储器空间中，有六个单元具有固定用途。 第一个是 0000H 单元，由于 AT89C51 复位后程序计数器 PC 的内容为 0000H， CPU 必须从 0000H 单元开始执行程序，即 0000H 单元是整个系统程序的起始地址。 而 0000H 单元与另一固定地址单元 0003H 之间只有 3 个字节空间，因此，一般在 0000H 单元中存放一条绝对转移指令，用户编写的程序从转移地址开始存放，这样做的目的是为了跳过其他五个中断入口地址。 当系统不使用中断时，则无需跳转，程序从 0000H 单元开始顺序存放即可 2。 在系统需要扩展外部程序存储器时， P0 口和 P2 口作为地址 /数据总线使用。 P０口作为地址 /数据复用总线使用，它先输出 16位地址的低 8 位 （ PC 程序计数器低 8位）。 当系统不需扩展，只用内部 4KB 的 Flash 存储器时， P0 口和 P2 口可作为普通 I/O 口使用。 二、 数据存储器 AT89C51 数据存储器也有片内和片外之分。 片内有 256 个字节 RAM，地址范围为 00H～ FFH。 片外数据存储器可扩展 64KB 存储空间，地址范围为 0000H～FFFFH，但两者的地址空间是分开的，各自独立的，结构分配如图 (b)所示。 访问的指令也各不相同，访问内部数据存储器时，用 MOV 指令；访问外部数据存储器时，用 MOVX 指令。 片内数据存储器分为两部分： 00H～ 7FH 单元 空间的 128 字节为 RAM 区； 80H～FFH 单元空间的 128 字节为专用寄存器 (SFR)区。 两部分的地址空间是连续的。 AT89C51 单片机可扩展片外 64KB 空间的数据寄存器，地址范围为 0000H～FFFH，它与程序存储器的地址空间是重合的，但两者的寻址指令和控制线不同。 程序存储器的访问指令为 MOVC，控制线为 PSEN ,而片外数据存储器访问指令为MOVX，读写控制线为 WR 、 RD。 所以，尽管地 址重合，也不会造成混乱。 值得注意的是，数据存储器与 I/O 端口及外围设备是统一编址的，即任何扩展的 I/O 端口以及外围设备地址均占用数据存储器地址，因此使用时要合理安排数显温度控制仪的设计 11 数据存储器地址空间。 167。 复位及其复位电路 单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控或工作中程序处于某种死循环状态等情况下都需要复位。 复位的作用是使中央处理器 CPU 以及其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 AT89C51 单片机的复位是靠外部电路实现的，信号由 RESET(RST)引脚输入，高电平有效，在振荡器工作时 ，只要保持 RST 引脚高电平两个机器周期，单片机即可复位，复位后， PC程序计数器的内容为 0000H，片内 RAM 中的内容不变 4。 复位电路一般有上电复位、手动开关复位和自动复位电路三种，本设计 采 用的复位电路是手动开关复位，如图。 图 手动复位电路 手动复位电路在有按键按下时，由于电容充电产生一点时间的高电平，就可以使单片机复位 5。 四川理工学院 本科毕业（设计）论文 12 第 5 章 DS18B20 智能温度控制器的介绍 DALLAS 最新单线数字 式 温度传感器 DS18B20 是一种新型的 “ 一线器件 ” ，其体积更小、更适用于各 种场合、且适用电压更宽、更经济。 也是世界上第一片支持 “ 一线总线 ” 接口的温度传感器。 它将温度传感器、 A/D 传感器、寄存器、接口电路集成在一个芯片中，可实现直接数字化输出和测试，并且有控制功能强、传输距离远、抗干扰能力强、微型化、微功耗、易于配微控制器（ MCU）或者微型计算机进行数据处理及温度控制的特点。 与传统的热敏电阻相比， 它 能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现 9～ 12 位的数字值读数方式。 可以分别在 ms 和 750 ms 内完成 9 位和 12 位的数字量，并且从DS18B20 读出的信息或写入 DS18B20 的信息仅需要一根口线（单线接口）读写 ，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的 DS18B20 供电，而无需额外电源 6。 因而使用 DS18B20 可使系统结构更趋简单，可靠性更高。 它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较 DS1820 有了很大的改进，给用户带来了更方便的 使 用和更令人满意的效果。 DS18B20 的主要特点有： • 独特的单线接口方式： DS18B20 与微处 理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。 • 在使用中不需要任何外围元件。 • 可用数据线供电，电压范围： +~+ V。 • 测温范围： 55 ~+125℃。 固有测温分辨率为 ℃。 • 通过编程可。