基于单片机的多点温度测控系统数码管显示类

基于单片机的多点温度测控系统数码管显示类内容摘要：

DIP、 TQFP 和 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 AT89S51 具有如下特点： 40 个引脚， 4k Bytes Flash 片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM）， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）口， 5 个中断优先级 2 层中断嵌套中断， 2 个 16 位可编程定时计数器 ,2 个全双工串行通信口，看门狗（ WDT）电路，片内时钟振荡器。 此外， AT89S51设计和配置了振荡频率可为 0Hz 并可通过软件设置省电模式。 空闲模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM 的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。 同时该芯片还具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 1．主要特性： • 8031 CPU 与 MCS51 兼容 • 4K 字节可编程 FLASH 存储器 (寿命： 1000 写 /擦循环 ) • 全静态工作： 0Hz24KHz • 三级程序存储器保密锁定 5 • 128*8 位内部 RAM • 32 条可编程 I/O 线 • 两个 16 位定时器 /计数器 • 6 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 2．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。 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） 6 T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /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。 I/O 口作为输入口时有两种工作方式即所谓的读端口与读引脚读端口时实际上并不从外部读入数据而是把端口锁存器的内容读入到内部总线经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器 CPU 将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作这是由硬件自动完成的不需要我们操心 1 然后再实行读引脚 操作否则就可能读入出错为什么看上面的图如果不对端口置 1 端口锁存器原来的状态有可能为 0Q 端为 0Q^为 1 加到场效应管栅极的信号为 1 该场效应管就导通对地呈现低阻抗 ,此时即使引脚上输入的信号为 1也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的 1信号读入后不一定是 1若先执行置 1 操作则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入由于在输入操作时还必须附加一个准备动作所以这类 I/O口被称为准双向口 89C51 的 P0/P1/P2/P3 口作为输入时都是准双向口接下来让我们再看另一个问题从图中可以看出这四个端口还有一个差 别除了 P1口外P0P2P3 口都还有其他的功能 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地位字节。 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 指令是 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 7 XTAL1 11． 0592M C3 33P C2 33P XTAL2 （ 18 脚） XTAL1（ 19 脚） 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。 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。 有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。 89S51 的晶振与复位电路 (1)振荡 器特性 : 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。 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。 有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。 89S51 的时钟有两种方式，一种是片内时钟荡方式，但需在 18 和 19 脚外接石英晶体和振荡电容，振荡电容的值一般取 10~30pF。 另外一种是外部时钟方式，即将 XTAL1 接外部时钟， XTAL2 脚悬空，如图（ ）所示。 图（ ） 晶体振荡管脚图 当时钟电路起振后，产生一定频率的时钟信号，单片机的 CPU 在时钟信号的控制下能一步一步完成自己工作。 振荡周期：单片机外接石英晶体振荡器的周期。 状态周期：单片机完成一个最基本的动作所需的时间周期。 机器周期：单片机完成一次完整的具有一定功能的动作所需的时间周期。 8 RST Vss MCS51 Vcc RST Vss MCS51 1k 1k 200 Vcc 指令周期：执行完某条指令所需要的时间周期，一般需要 1~4 个机器周期。 (2)51 复位方式 在单片机外部引脚 的第 9 脚，它是专门给单片机提供复位脉冲的。 在时钟电路工作以后，当外部电路使得 RST 端出现 2 个机器周期（ 24 个时钟周期）以上的高电平，系统内部复位。 复位有两种方式：上电复位和按钮复位。 如图所示。 （ a） 上电复位电路 （ b） 按钮复位电路 9 芯片 DS18B20 简介 技术性能描述 （ 1）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。 2）在使用中不需要任何外围元件。 （ 3）可用数据线供电，电压范围： +~ + V。 （ 4）测温范围： 55 ~+125 ℃。 固有测温分辨率为 ℃。 （ 5）通过编程可实现 9~12 位的数字读数方式。 （ 6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。 （ 7）支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。 （ 8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作 工作原理及 内部结构 DSl8B20 的核心是其数字温度传感器 ,精度可以通过用户编程配置为 11 和 12 位，其分别对应于 ℃、 ℃、 ℃和 5℃ ,可以满足各种不同的分辨率要求。 开始一次温度转换时 ,微处理器需要向 DSl8B20 发出 Convert T 指令。 转换完成之后 ,该温度数据存放在高速暂存存储器的温度寄存器中 ,占用2 字节 ,并且 DSl8B20 返回到空闲状态。 当 DSl8B20 采用外部供电方式时 ,主机可以在发送温度转换指令后发起一次读时隙。 若此时该 DSl8820已经完成温度转换 ,它将会返回 1,否则返 回 O。 ① DS18B20 数字温度传感器概述 DS18B20 数字温度计是 DALLAS 公司生产的 1－ Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。 因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 DS18B20 产品的特点  只要求一个端口即可实现通信。  在 DS18B20 中的每个器件上都有独一无二的序列号。  实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。  测量温度范围在 － 到 ＋ 之间。  数字温度计的分辨率用户可以从 9 位到 12 位选择。  内部有温度上 、下限告警设置。 TO－ 92 封装的 DS18B20 的引脚排列见图 42，其引脚功能描述见表 10 表 41 DS18B20 详细 引脚功能描述 序号 名 称 引脚功能描述 1 GND 地 信 号 2 DQ 数 字 输入输出 引脚 ,开漏单总线接口引脚 ,当使用寄生电源时 ,可向电源提供电源 3 VDD 可 选择 的 VDD 引脚 ,当工作于寄生电源时 ,该引脚必须接地 ② DS18B20 的内部结构 DS18B20 的内部框图如图 43 所示。 64 位 ROM存储器件独一无二的序列号。 暂存器包含两字节（ 0 和 1 字节）的温度寄存器，用于存储温度传感器 的数字输出。 暂存器还提供一字节的上线警报触发（ TH）和下线警报触发（ TL）寄存器（ 2 和 3 字节），和一字节的配置寄存器（ 4 字节），使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度。 暂存器的 6 和 7 字节器件。