精品畢業論文--基于80c51單片機的數字溫度計控制系統的設計-資料下載頁

【導讀】采用單片機來對他們控制不僅具有控制方便，簡單和。提高產品的質量和數量。產過程和科學實驗中普遍而且重要的物理參數之一。地進行生產，必須對它的主要參數，如溫度、壓力、流量等進行有效的控制。溫度控制在生產過程中占有相當大的比例。溫度測量是溫度控制的基礎，技術。而熱電偶和熱電阻測出的。我們用一種相對比較簡單的方式來測量。DS18B20可以直接讀出北側溫度值，而且采用三線制與單片機相。連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。DS18B20作為溫度監測元件，測量范圍0℃-～+100℃，使用LED模塊顯示，能設置溫度報警上下限。正文著重給出了軟硬件系統的各部分電路，介紹了集。成溫度傳感器DS18B20的原理，AT89C51單片機功能和應用。穎、功能強大、結構簡單。

　　

【正文】 序 )時，作為編程脈沖輸入端。 PSEN(29 腳 )：程序存儲允許輸出信號端。在訪問片外程序存儲器時，此端定時輸出負脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。此引肢接 EPROM 的 OE 端 (見后面幾章任何一個小系統硬件圖 )。 PSEN 端有效，即允許讀出 EPROM／ ROM 中 的指令碼。 PSEN 端同樣可驅動 8 個 LS 型 TTL 負載。要檢查一個8051/8031 小系統上電后 CPU 能否正常到 EPROM／ ROM 中讀取指令碼，也可用示波器看 PSEN 端有無脈沖輸出。如有則說明基本上工作正常。 EA/Vpp(31 腳 )：外部程序存儲器地址允許輸入端 /固化編程電壓輸入端。當 EA 引腳接高電平時， CPU 只訪問片內 EPROM/ROM 并執行內部程序存儲器中的指令，但當 PC(程序計數器 )的值超過 0FFFH(對 8751/8051 為 4K)時，將自動轉去執行片外程序存儲器內的程序。 當 輸入信號 EA 引腳接低電平 (接地 )時， CPU 只訪問外部 EPROM/ROM 并執行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內程序存儲器。對于無片內 ROM 的 8031 或 8032,需外擴 EPROM，此時必須將 EA 引腳接地。此引腳的第二功能是 Vpp 是對 8751 片內 EPROM固化編程時，作為施加較高編程電壓 (一般 12V～ 21V)的輸入端。 3. 輸入 /輸出端口 P0/P1/P2/P3： P0 口 (～ ， 39~32 腳 )： P0 口是一個漏極開路的 8 位準雙向 I/O口。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅動 8 個 LS 型 TTL 負載。當 P0 口作為輸入口使用時，應先向口鎖存器 (地址 80H)寫入全 1,此時 P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。作輸入口使用時要先寫 1,這就是準雙向口的含義。在CPU 訪問片外存儲器時， P0 口分時提供低 8 位地址和 8 位數據的復用總線。在此期間， P0 口內部上拉電阻有效。 P1 口 (～ ， 1~8 腳 )： P1 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位準雙向I/O 口。 P1 口每位能驅動 4 個 LS 型 TTL 負載。在 P1 口作為輸入口使用時，應先向 P1 口鎖存地址 (90H)寫入全 1,此時 P1 口引腳由內部上拉電阻 拉成高電平。 P2 口 (～ ， 21~28 腳 )： P2 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位準雙向I/O 口。 P 口每位能驅動 4 個 LS 型 TTL 負載。在訪問片外 EPROM/RAM 時，它輸出高 8 位地址。 P3 口 (～ ， 10~17 腳 )： P3 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位準雙向I/O 口。 P3 口每位能驅動 4 個 LS 型 TTL 負載。 P3 口與其它 I/O 端口有很大的區別，它的每個引腳都有第二功能，如下： ： (RXD)串行數據接收。 ： (RXD)串行數據發送。 21 ： (INT0)外部 中斷 0 輸入。 ： (INT1)外部中斷 1 輸入。 ： (T0)定時 /計數器 0 的外部計數輸入。 ： (T1)定時 /計數器 1 的外部計數輸入。 ： (WR)外部數據存儲器寫選通。 ： (RD)外部數據存儲器讀選通。 80C51單片機的中斷系統 80C51 系列單片機的中斷系統有 5 個中斷源， 2 個優先級，可以實現二級中斷服務嵌套。由片內特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器 IE 控制 CPU 是否響應中斷請求；由中斷優先級寄存器 IP 安排各中斷源的優先級；同一優先級內各中斷同時提出中斷請 求時，由內部的查詢邏輯確定其響應次序。 80C51單片機的定時 /計數器 在單片機應用系統中，常常會有定時控制需求，如定時輸出、定時檢測、定時掃描等；也經常要對外部事件進行計數。 80C51 單片機內集成有兩個可編程的定時 /計數器： T0 和 T1，它們既可以工作于定時模式，也可以工作于外部事件計數模式，此外， T1 還可以作為串行口的波特率發生器。 LCD液晶顯示器簡介 顯示器是人與機器溝通的重要界面，早期以顯像管 (CRT/Cathode Ray Tube)顯示器為主，但隨著科技不斷進步，各種顯示技術 如雨后春筍般誕生，近來由于液晶 (LCD)顯示器具有輕薄短小、耗電量低、無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩定不閃爍等優勢，在近年來價格不斷下跌的吸引下，逐漸取代 CRT 之主流地位，顯示器明日之星架勢十足。 液晶是一種既具有液體的流動性又具有光學特性的有機化合物，它的透明程度和呈現的顏色受外加電場的影響，利用這特點便可做成字符顯示器。 液晶顯示器 (LCD)英文全稱為 Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術來實現色彩的顯示器。和 CRT 顯示器相比， LCD 的優點是很明顯的。由于通過 控制是否透光來控制亮和暗，當色彩不變時，液晶也保持不變，這樣就無須考慮刷新率的問題。 顯示接口用來顯示系統的狀態，命令或采集的電壓數據。本系統顯示部分用的是 LCD 液晶模塊，采用一個 161 的字符型液晶顯示模塊。 點陣圖形式液晶由 M 行 N 列個顯示單元組成，假設 LCD 顯示屏有 64行，每行有 128 列，每 8 列對應 1 個字節的 8 個位，即每行由 16 字節，共 168=128 個點組成，屏上 6416 個顯示單元和顯示 RAM 區 1024 個字節相對應，每一字節的內容和屏上相應位置的亮暗對應。 一個字符由 68 或 88點陣組成，即要找到和屏上某幾個位置對應的顯示 RAM 區的 8 個字節，并且要使每個字節的不同的位為 ?1?，其它的為 ?0?，為 ?1?的點亮，為 ?0?的點暗，這樣一來就組成某個字符。但對于內帶字符發生器的控制器來說，顯示字符就比較 22 簡單了，可讓控制器工作在文本方式，根據在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數找出顯示 RAM 對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。 LM016L 的結構及功能： LM016L 液晶模塊采用 HD44780 控制器， hd44780 具有簡單而功能較強的指令集，可以實現字符移動，閃爍等功能， LM016L 與單片機 MCU 通訊可采用8 位或 4 位并行傳輸兩種方式， hd44780 控制器由兩個 8 位寄存器，指令寄存器（ IR）和數據寄存器（ DR）忙標志（ BF），顯示數 RAM（ DDRAM），字符發生器 ROMA （ CGOROM ）字符發 生器 RAM （ CGRAM ），地址計數器RAM(AC)。 IR 用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出， DR 用于寄存數據，數據由內部操作自動寫入 DDRAM 和 CGRAM,或者暫存從 DDRAM 和 CGRAM 讀出的數據， BF 為 1 時，液晶模塊處于內部 模式，不響應外部操作指令和接受數據， DDTAM 用來存儲顯示的字符，能存儲 80 個字符碼， CGROM 由 8 位字符碼生成 5*7 點陣字符 160 中和 5*10 點陣字符 32 種 .8 位字符編碼和字符的對應關系，可以查看參考文獻（ 30）中的表 4. CGRAM 是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅 64 字節，可以自定義 8 個 5*7 點陣字符或者 4 個 5*10 點陣字符， AC 可以存儲 DDRAM 和 CGRAM 的地址，如果地址碼隨指令寫入 IR,則IR 自動把地址碼裝入 AC，同時選擇 DDRAM 或 CGRAM 但愿， LM016L 液晶模塊的引腳圖如圖 43 所 示。 圖 43 1601 引腳圖 LM016L 引腳介紹： Vss（ 1 腳）：一般接地。 Vdd（ 2 腳）：接電源。 Vee（ 3 腳）：液晶顯示器對比度調整端，接電源時對比度最弱，接地時對比度最高（對比度過高時會產生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度）。 23 RS（ 4 腳）： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時選擇數據寄存器、低電平 0 時選擇指令寄存器。 R/W（ 5 腳）： R/W 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 E（ 6 腳）： E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能 。 DB0（ 7 腳）：底 4 位三態、 雙向數據總線 0 位（最低位）。 DB1（ 8 腳）：底 4 位三態、 雙向數據總線 1 位。 DB2（ 9 腳）：底 4 位三態、 雙向數據總線 2 位。 DB3（ 10 腳）：底 4 位三態、 雙向數據總線 3 位。 DB4（ 11 腳）：高 4 位三態、 雙向數據總線 4 位。 DB5（ 12 腳）：高 4 位三態、 雙向數據總線 5 位。 DB6（ 13 腳）：高 4 位三態、 雙向數據總線 6 位。 DB7（ 14 腳）：高 4 位三態、 雙向數據總線 7 位（最高位）（也是 busy flang） 。 寄存器選擇控制如表 41。 表 41 寄存器選擇控制 RS R/W 操作說明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 讀 busy flag（ DB7），以及讀取位址計數器（ DB0~DB6）值 1 0 寫入數據寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數據寄存器讀取數據 89C51的接口 如圖 44 所示。用 89C51 的 P2 口作為數據線，用 、 、 分別作為 LCD 的 E、 R/W、 RS。其中 E 是下降沿觸發的片選信號， R/W 是讀寫信號，RS 是寄存器選擇信號本模塊設計要點如下：顯示模塊初始化：首先清屏，再 設置接口數據位為 8 位，顯示行數為 1 行，字型為 57 點陣，然后設置為整體顯示，取消光標和字體閃爍 ,最后設置為正向增量方式且不移位。向 LCD 的顯示緩沖區中送字符，程序中采用 2 個字符數組，一個顯示字符，另一個顯示電壓數據，要顯示的字符或數據被送到相應的數組中，完成后再統一顯示 .首先取一個要顯示的字符或數據送到 LCD 的顯示緩沖區，程序延時 ,判斷是否夠顯示的個數，不夠則地址加一取下一個要顯示的字符或數據。 24 圖 44 液晶與 89C51 的接口 80C51 內部已集成通信接口 URT，只需擴展一片 MAX232 芯片將輸出信號轉換成 RS232 協議規定的電平標準 , MAX232 是 一 種 雙 組 驅 動 器 / 接 收 器 ，每個接收器將 EIA/TIA232E 電平輸入轉換為 5V TTL/CMOS 電平。 每個驅動器將 TTL/CMOS 輸入電平轉換 為 EIA/TIA232E 電平。即 EIA 接口，就是把 5V 轉換為 8V 到 15V 電位 0V 轉換為 8V 到 15V 再經 RXD 輸出，接收時由 RXD 輸入，把 8V 到 15V 電位轉換為 5V， 8V 到 15V 轉換為 0V。MAX232 的工作電壓只需 5V，內部有振蕩電路產生正 負 9V 電位。 MAX232 引腳圖如圖 45 所示。 25 圖 45 MAX232 引腳功能圖 DS18B20介紹 DS18B20 引腳如圖 46 所示。 圖 46 DS18B20 引腳圖 DALLAS 最新單線數字溫度傳感器 DS18B20 是一種新型的 “一線器件 ”，其體積更小、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更經濟。 DALLAS 半導體公司的數字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持 “一線總線 ”接口的溫度傳感器。溫度測量范圍為 55～ +125 攝氏度，可編程為 9 位～ 12 位轉換精度，測溫分辨 率可達 攝氏度，分辨率設定參數以及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。被測溫度用符號擴展的 16 位數字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠端引入，也可以采用寄生電源方式產生；多個DS18B20 可以并聯到 3 根或 2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線和邏輯電路。因此用它來組成一個測溫系統，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便。 DS18B20 的讀寫時序和測溫 原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由 2s 減為 750ms。 DS18B20 測溫原理：低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產生固 26 定頻率的脈沖信號送給計數器 1。高溫度系數晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數器 2 的脈沖輸入。計數器 1 和溫度寄存器被預置在－ 55℃ 所對應的一個基數值。計數器 1 對 低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當計數器 1 的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數器 1的預置將重新被裝入，計數器 1 重 新開始對低溫度 系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環直到計數器 2 計數到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即 為所測溫度。 DS18B20 功能特點： 1. 采用單總線技術，與單片機通信只需要一根 I/O 線，在一根線上可以掛接多個 DS18B20