基于stc89c52单片机智能温度控制系统硬件设计

基于stc89c52单片机智能温度控制系统硬件设计内容摘要：

序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用 于定时目的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 该位置位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN 程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当 AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两 次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。 在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP 外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000H— FFFFH）， EA 端必须保持低电平（接地）。 需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA端状态。 如 EA端为高电平（接 Vcc端）， CPU 则执行内部程序存储器中的指令。 Flash 存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 1602LCD 液晶显示的介绍 1602LCD 显示的特点 在日常生活中，液晶显示器用途广泛。 液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件，如在计算器、电视、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形文字。 在单片机的人机交流界面中，一般的输出方式有以下几种： LED、发光管、液晶显示器、数码管。 发光管和 LED 数码管比较常用在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点： ●质量高 由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种亮度和色彩，恒定发光，而不 同于阴极射线管显示器那样需要不断刷新新亮 点。 因此，液晶显示器画质高清且不会闪烁。 第二章 各单元模块的硬件设计 10 ●数字式接口 液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。 ●功耗低 相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动 IC 上，因而耗电量比其它显示器要少得多。 ●体积小、重量轻 液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相 同显示面积的传统显示器要轻得多。 1602LCD 的原理及分类 液晶显示是利用液晶的物理特性原理，通过电压对其显示区域进行控制，有电即有显示，这样就可以显示 出图形。 液晶显示器具有易于实现全彩色显示、厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动的特点，目前在便携式电脑、数字摄像机、 PDA 移动通信工具等众多领域都得到应用。 液晶显示器的分类 液晶显示有多种显示方式，按其显示方式通常可分为点阵式、段式、字符式等。 除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。 根据驱动方式来区分，可以分为静态驱动（ Static）、主动矩阵驱动（ Active Matrix）和单纯矩阵驱动（ Simple Matx）三种。 字符的显示 用 LCD显示一个字符时相对比较复杂，因为一个字符由 6 8或 8 8点阵组成，不但要找到和显示屏幕上某几个位置对对应的显示 RAM 区的 8字节，而且还要使每字节的不同位为“ 1”，其它的为“ 0”，为“ 1”的点亮，为“ 0”的不亮。 这样一来就组成某个字符串。 但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在 LCD 上显示的行列号和每行的列数找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码。 线段的显示 点阵图形式液晶由 M N个显示单元组成，假设 LCD 显示屏有 32行，每行有 124列，每8列对应 1字节的 8位，即每行由 16字节 ，共 16 8=128个点组成，屏上 32 16个显示单元与南昌工程学院本科毕业设计（论文） 11 显示 RAM 区 1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。 例如屏的第一行的亮暗由 RAM区的 000H—— 00FH 的 16字节的内容决定，当（ 3FFH） =FFH 时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（ 000H） =FFH 时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为 8个点；当（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H，„„（ 00EH） =00H，（ 00FH） =00H时，则在屏幕的顶部显示一条由 8段暗线和 8条亮线组成的虚线。 这就是 LCD显示的基本原理。 汉字的显示 汉字通常采用图形的方式显示，从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占 32B，分左右两半，各占 16B，左边为 5„„右边为 6„„根据在 LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 RAM 对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加 1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节„„直到 32B 显示完就可以 LCD 上得到一个完整汉字。 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2和 40*2行等的模块。 以下面的 1602字符型液晶显示器为例，介绍其用法。 一般 1602字符型液晶显示器实物如 图 1602LCD 实物图 第二章 各单元模块的硬件设计 12 1602LCD 的基本参数及引脚 1602LCD 分 为不带背光和带背光两种，大部分基控制器是 HD44780，不带背光的相比带背光的较薄，在实际应用中有无背光无要求，两者尺寸差别如下图所示： 图 1602LCD 实际尺寸图 1602LCD 主要技术参数： ●显示容量 :16 2个字符 ●芯片工作电压 :— ●工作电流 :() ●模块最佳工作电压 : ●字符尺寸 : (W H)mm 引脚 及 功能说明 ●第 1脚： VSS 为地电源。 ●第 2脚： VDD 接 5V正电源。 ●第 3脚： VL 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 ●第 4脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 ●第 5脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当 RS 和R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高 电平 R/W 为低电平时可以写入数据。 ●第 6脚： E 端为使能端，当 E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 ●第 7～ 14脚： D0～ D7为 8位双向数据线。 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 13 ●第 15脚：背光源正极。 ●第 16脚：背光源负极。 1602LCD 指令 1602LCD 操作时序 图 1602LCD 操作时序图 1602LCD 的 指令集： LCD_1602 初始化指 令小结： 0x38 设置 16*2显示， 5*7点阵， 8位数据接口 0x01 清屏 0x0F 开显示，显示光标，光标闪烁 0x08 只开显示 0x0e 开显示，显示光标，光标不闪烁 0x0c 开显示，不显示光标 0x06 地址加 1，当写入数据的时候光标右移 0x02 地址计数器 AC=0。 （此时地址为 0x80） 光标归原点，但是 DDRAM 中断内容不变 0x18 光标和显示一起向左移动 1602LCD 的硬件原理图 1602液晶显示模块可以和单片机 AT89C52直接接口，电路如下图所示 0 0 写入指令码 D0~D7 0 1 读取输出的 D0~D7状态字 RS R/W 操作说明 1 0 写入数据 D0~D7 1 1 从 D0~D7读取数据 第二章 各单元模块的硬件设计 14 图 1602LCD 的硬件原理图 DS18B20 数字温度传感器介绍 DS18B20 的简介 DS18B20是 DALLAS公司生产的高性能数字温度传感器，它提供了 9— 12位的温度读数；；可实现－ 55℃到 +125℃范围内的温度测量，增量值为 ℃。 现场测量的温度数值通过单总线接口传给单片机微处理器，多个 DS18B20可以在于同一条单线总线上。 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，可以挂很多这种数字温度计，十分便捷。 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－ 55℃ 到＋ 125℃ 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。 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 15 DS1820 引脚功能 DS18B20 有三个 引脚如图所示 图 封装的 DS18B20 的引脚排列图 序号 名称 引脚功能描述 1 GND 接地信号 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 图 DS18B20 各引脚的功能 DS18B20 的供电方式 在 DS18B20 的内部有 64 位的 ROM 单元和 9 字节的暂存器单元。 64 位 ROM 存储器件有独一无二的序列号。 其中暂存器包含两字节（ 0 和 1 字节 ）的温度寄存器，作用是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），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 字节器件内部保留使用。 第八字节含有循环冗余码（ CRC ）。 使用寄生电源时， DS18B20 不需额外的供电电源；当总线为高电平时，功率由单总线上的上拉电阻通过 DQ 引脚提供；高电平总线信号同时也向内部电容 CPP充电， CPP 在总线低电平时为器件供电。 以下为 DS18B20 的两种供电方式： 第二章 各单元模块的硬件设计 16 方式 一 .寄生电源供电电路 Vcc 图 DS18B20 的寄生电路供电示意图 方式二 .外部电源供电电路 VCC 图 DS18B20 的外部电源供电示意图 VDD DQ GDN DS18B20 I/O 口 单片机 VDD QD GND DS18B20 I/O 口 单片机 南昌工程学院本科毕业设计（论文） 17 当采用方式一的寄生电源供电的时候，需要特别注意的是 VDD 引脚必须接地才有效，由 I\O口为 DS18B20 供电。 相对于方式二的外部电源供电而言，寄生电源供电有两大优点：，简略了本地电源的供电，较 为便捷： 的时候还可以读 ，在用使用寄生电源供电时 DS18B20 无法进行准确的温度转存在一定的弊端。 在此设计方案中，为了达到精确测量的目的，我们采用外部电源 图 DS18B20 的外部供电电路 图 各部分电路设计 晶振电路和复位电路 在此设计方案中，单片机应用系统除单片机本身需要复位以外，同样外部扩展 I/O接口电路也需要复位，因此需要一个包括按键复位和上电在内的系统同步复位电路。 控制部件是单片机的神经中枢，它包括定时、控制电 路和指令寄存器、译码器以及学习传送控制等部件。 它先以主振频率为基准发出 CPU的时序，对指令进行译码，然后发出各种指令信号，完成一系列的定时控制的微操做。 第二章 各单元模块的硬件设计 18 图 晶振电路和复位电路 按键输入电路 在次系统中需要对预设温度值输入单片机。 本设计方案中设有 4 个独立按键，其中一端分别和单片机的 、。 和 连接，另一端接地。 当。