1、智能溫度巡檢儀畢業設計論文 畢 業 設 計 論 文 題目:智能型溫度巡檢儀 軟件部分 摘 要 在實際生產和生活等各個領域中,溫度是環境因素不可或缺的一部分,對溫度進行及時精確的控制和檢測顯得尤為重要。隨著國民經濟的發展,人們需要對各種加熱爐,熱處理爐,生化溫室中溫度進行監測。采用單片機來對他們控制不僅具有控制方便,簡單和靈活性大等優點,而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標,從而能夠大大的提高產品的質量和數量。 本文是基于智能溫度巡檢儀的硬件部分所做的軟件程序,它與硬件部分相結合實現溫度的實時測量與控制。硬件部分是以鉑電阻PT100作為溫度傳感器,采用恒流測溫的方法,通過單片機STC89C52進

2、行控制,用放大器、A/D轉換器進行溫度信號的采集,再通過單片機把采集到的信號送到LCD1602中進行顯示,通過按鍵調節溫度上、下限。軟件部分在此主要對硬件電路各部分功能的程序進行模塊化,并對電阻?溫度進行標度變換,對采集的溫度數據濾波,實現溫度的實時測量與控制。 關鍵詞:單片機STC89C52, 溫度傳感器PT100,模數轉換器ADC0809,液晶顯示器1602Abstract Temperature is an essential of environmental factors in our actual production,living and many other fields. I

3、ts particularly important to control and detect the temperature promptly and exactly. With the development of the national economy, people need to all in the furnace, heat treatment furnace, chemical and biological monitoring of the temperature of the greenhouse and control. Single-chip computer to

4、control not only has control of their convenience, simplicity and flexibility advantages, but also substantial increase in temperature was charged with technical indicators, which can greatly improve the quality and quantity of products. This is the software program based on the hardware part of the

5、 smart temperature data logging devices, with the hardware part of the combination of real-time temperature measurement and control. The hardware part is based on the platinum resistance PT100 temperature sensor, the method of constant current temperature, by microcontroller STC89C52 control, amplif

6、ier, A/D converter temperature signal acquisition, collected by the microcontroller signal sent to the LCD1602 to be displayed on the button to adjust the temperature, the lower limit. The software part modular, the program for some of the features of the hardware circuit and the resistance - temper

7、ature scale conversion of the collected temperature data filtering, real-time temperature measurement and control. Key words: STC89C52, temperature sensorPT100, Analog ADC0809, LCD 1602目 錄 摘 要I AbstractII 前 言1 1 概述2 1.1 溫度檢測儀表的現狀2 1.2 課題的提出3 1.3 本文的主要研究內容4 2 系統的總體設計5 2.1 系統的總體設計思想5 2.2 方案論證與選擇5 2.2.

8、1 溫度采樣和測試部分6 2.2.2 顯示器6 2.2.3 鍵盤7 2.3 系統設計的技術關鍵7 3 系統的硬件設計8 3.1 系統的整體結構8 3.2 溫度巡檢儀的主要硬件8 3.2.1 溫度傳感器PT1008 3.2.2 A/D轉換器ADC080910 3.2.3 STC89C5212 3.2.4 LCD160216 4 計算與軟件實現19 4.1 溫度采集19 4.1.1 數據輸入19 4.1.2 A/D采集信號20 4.2 數據處理23 4.2.1 電壓?PT100阻值轉換23 4.2.2 AD值?十進制數轉換24 4.2.3 通過插值算法校正PT100的非線性度24 4.2.4 去極

9、值平均濾波法25 4.3 溫度顯示27 4.4 報警控制29 4.4.1 溫度上、下限設定29 4.4.2 越限報警33 4.5 小結34 5 電路仿真的設計與分析35 5.1 Proteus仿真軟件介紹35 5.2 電路仿真設計35 5.3 仿真分析37 6 總結38 參考文獻39 致 謝40 附錄A:41 附錄B:42 附錄C:43前 言 在工業生產過程中,溫度檢測和控制都直接和安全生產、產品質量、生產效率、節約能源等重大技術經濟指標相聯系。溫度檢測類儀表作為溫度計量工具,也因此得到廣泛應用。隨著生產力的發展,生產規模的擴大和對生產管理的自動化水平的要求越來越高,在很多場合,諸如電機、鍋爐

10、、飲料、食品、中頻熱處理行業的水路溫度保護,變電所各電節點的溫度檢測等,要求溫度巡檢儀能自動巡檢,以達到無人看守,溫度自動巡檢的目的。 智能溫度巡檢儀首先要進行數據采集就是將一般的物理量通過傳感器轉換成模擬量,在經過A/D轉換電路轉換為數字量供給CPU進行處理。詳細來說就是能監測并采集多路的溫度信號,通過溫度傳感器將溫度轉換成電壓信號輸出電壓,A/D轉換芯片將模擬量轉換成數字量,從而得到與溫度信號具有一定關系的數字量,單片機采集這些數字信號,進行一定的信號調理、軟件算法、以及標度變換,從而得到一定量的溫度值,再將這一溫度值通過顯示的方式顯示出來,然后通過按鍵或定時的控制實現巡檢,就得到了一個4

11、路溫度巡檢儀的系統。 本設計應用性比較強,設計系統可以作為溫度測量顯示系統,如果稍微改裝可以做熱水器溫度調節系統、生產溫度監控系統等等。本畢業設計主要任務是完成環境溫度檢測并顯示溫度。設計后的系統具有操作方便,控制靈活移植性強等優點。 本設計系統包括溫度傳感器,信號放大電路,A/D轉換模塊,數據處理,溫度顯示模塊,控制模塊六個部分。文中對每個部分功能、實現過程作了詳細介紹。整個系統的核心是進行溫度測量與顯示。1 概述1.1 溫度檢測儀表的現狀 溫度是一個很重要的物理參數,自然界中任何物理?；瘜W過程都緊密地與溫度相聯系。在工業生產過程中,溫度檢測和控制都直接和安全生產、產品質量生產效率、節約能源

12、等重大技術經濟指標相聯系,因此在國民經濟的各個領域中都受到普遍重視。溫度檢測儀表作為溫度計量工具,因此也得到廣泛應用。隨著科學技術的發展,這類儀表的發展也日新月異。特別是隨著計算機技術的迅猛發展,以單片機為主的嵌入式系統已經廣泛應用于工業控制領域,形成了智能化的測量控制儀器,從而引起了儀器儀表結構的根本性變革。 傳統的機械式檢測儀表在工礦企業之中已經有上百年的歷史了。一般均具有指示溫度的功能。由于測溫原理的不同,不同的儀表在記錄、遠傳等方面的性能差別很大。例如熱電阻溫度計,它的測溫范圍是-200650,測量準確,可用于低溫或溫差測量,能夠指示報警、遠傳、控制變送,但維護工作量大而且不能記錄;光

13、學溫度計測量范圍是3003200,攜帶使用方便,價格便宜,但是它只能目測,也就是說必須熟練才能測準,而且不能遠傳、控制變送等。 近年來由于微電子學的進步以及計算機應用的日益廣泛,智能化測量控制儀表已經取得了極大的進步。我國的單片機開發應用始于80年代,在這20 年中單片機應用飛速發展,技術日益成熟。以單片機為主體取代傳統儀器儀表的常規電子線路,可以輕易的將計算機技術與測量技術結合在一起。智能儀表在測量過程自動化、測量結果的數據處理已經功能的多樣化方面,都取得了巨大的進展。目前在研制高精度、高性能、多功能的測量控制儀表時,幾乎沒有不考慮采用單片機使之成為智能儀表的。從技術的背景來說,硬件集成電路

14、的不斷發展和創新也是一個很重要的因素。各種集成電路芯片都在朝超大規模、全CMOS化的方向發展,從而使用戶具有了更大的選范圍,這類儀器能夠解決許多傳統儀器不能或不易解決的問題,同時還能簡化儀表電路,提高儀表的可靠性,降低儀表的成本以及加快新產品的開發速度。 智能化控制儀表的整個工作過程都是在軟件的控制下自動完成的。裝在儀表內部的EPROM中的監控程序由許多程序模塊組成,每一個模塊完成一種特定的功能,例如實現算法、接受并分析鍵盤輸入命令等。編制完善的監控程序的某些模塊,能夠取代某些硬件電路的功能。這就為設計者擴展或改變儀表集體功能提供了方便。 智能控制儀表在引入單片機之后,已經降低了對某些硬件電路

15、的要求,但是測試電路仍然占有很重要的位置,尤其是直接獲取被測信號的傳感器部分仍應給予充分的重視,有時提高整臺儀器性能的關鍵仍然是在于測試電路尤其是傳感器的改進?，F在傳感器也正在受著微電子技術的影響,不斷發展變化。傳感器正朝著小型、固態、多功能和集成化的方向發展。由許多的國家正致力于將微處理器與傳感器集成于一體,以構成超小型、廉價的測量儀器的主體。 與國內已經出現的各種各樣的智能化測量控制儀表相比,國際上更是品種繁多。國內的開發規模也相對較小,開發費用相對較高,與國際相比還存在很大的差距。 1.2 課題的提出 測量是運用專門的工具,根據物理、化學、生物等原理,通過試驗和計算找到被測量的量值。測量

16、的目的就是盡可能準確的及時收集被測對象的狀態信息,以便對生產過程進行正確的控制。測量是人類人士和改造世界的一種不可缺少和替代的手段。歷史事實也已證明:科學的進步,生產的發展和進步是相互依賴、相互促進的。測量技術是一個國家的科學技術的水平的反應?？茖W和技術的發展是與測量水平并行進步,相互匹配的。事實上,可以說,評價一個國家的科技動態,最簡單快速的辦法就是評價這個國家的測量技術以及測量數據是如何被利用的 。 在暖通空調專業中,供暖、空調、制冷效果檢驗;建筑熱工特性的測量;新型建筑材料的特性檢驗;建筑節能的研究;空暖熱網,通風、空調系統、燃氣配管網、給排水網等系統的運行和特性研究中,都需要對溫度、壓

17、力等參數進行測量。 這些領域的測量具有本身獨特的特點,例如在供暖網的系統中,它存在如下特點: 1 作用半徑大,測點分散。對于一個城市的集中供暖網的系統,它的覆蓋面廣,系統大。這樣測量供暖網不同點的運行參數時,測點就相當分散。 2 管網運行參數需要分時記錄。要對管網的運行進行分析研究,管網的分時運行參數的測量和記錄非常重要。一般要求在管網運行的期間,按一定的順序檢測和記錄運行參數。 此外還有節能建筑的效果檢驗,它需要對節能建筑和非節能建筑的功耗進行比較,這同樣需要對建筑物內的房間進行分時的測量和記錄。但它也存在如同供暖效果檢驗的一些困難。另外一些別的專業的科學試驗中,溫度也是非常重要的一個測量參

18、數。 綜上所述,由于溫度的測量存在上述的問題,就需要由一種方便使用的測量儀表,能進行實時的檢測,能進行數據的記錄,長期自動運行不需要人為的干預。在這種情況下,本文設計了一種方便使用的液晶顯示溫度數據采集器以下簡稱溫度數據采集器分別采用PT100鉑電阻作為溫度傳感器來采集數據。 本溫度數據采集器在設計時,為了滿足實時檢測的要求,采用4路傳感器輪流檢測,從而實現溫度巡檢的實時數據采集。微處理器采用穩壓電源進行供電,這樣可以省去電池供電所帶來的如工作時間有限電壓不穩定以及電壓的下降而影響整個系統的工作精度和穩定性的問題。 1.3 本文的主要研究內容 本課題的主要任務是研制一種智能的溫度數據采集器,由

19、4路傳感器實現不同地點的溫度數據的采集,并通過一定的處理之后進入單片機進行數據溫度的采集儲存和顯示。主要解決以下內容: 1 對4處不同的測試點巡回檢測其溫度,進行集中管理,集中控制。 2 在測量范圍內可以正常顯示。 3 系統要有較強的抗干擾性能。 4 有較高的分辨率,極好的可維護性。2 系統的總體設計2.1 系統的總體設計思想 不同的控制對象和不同的要求,應該有不同的設計思想。本系統實際上是一個專用的單片機系統。儀表內部除單片機以外的其他部分均可以看作是單片機的外設部分。在本系統中CPU在溫度采集和處理時,主要是對溫度值進行巡回檢測、數據計算、數據統計和整理。從這一點出發,可以作出總體設計思路

20、圖2.1: 圖2.1 系統的總結構框圖 溫度經多采樣、轉換后以數字形式進入CPU利用CPU具有運算、邏輯判斷能力、速度快等特點,在它內部可以對這些輸入數據進行必要的集中、加工和處理,在溫度參數的測量和記錄中則代替大量的常規顯示和記錄儀表,對整個環境溫度進行集中監視。 2.2 方案論證與選擇 設計方案的不同將直接決定儀表硬件的繁簡程度,從而確定軟件的不同編寫思路。4路溫度巡檢儀應對各種的溫度進行檢測,所以它是一個實時檢測系統。在設計時應考慮以下幾個方面: 1 應保證前向的溫度傳感電路的精確度、靈敏度、電路結構的合理性。 2 這個系統要具備一定的抗干擾能力,應在硬件和軟件上引入各種抗干擾的措施,以

21、增強它的穩定性和準確性。 3 系統的可靠性和技術的可實行性。 根據以上要求,硬件電路有以下幾個方案可供選擇。 2.2.1 溫度采樣和測試部分 第一種方案:使用在溫度測控領域有廣泛應用的二端式半導體集成溫度傳感器AD590、LM35等,將采集到的電流信號經多路A/D轉換器送入單片機,由單片機控制數據的采集和轉換。以A/D590為例,它的測溫范圍是-55+150,工作電壓是+4+30V。由于AD590是一種電流型的溫度傳感器,因此具有較強的抗干擾能力,適用于計算機進行遠距離溫度測量和控制,遠距離信號傳遞時,可以采用一般的雙絞線來完成;其電阻較大,因此不需要精密電源對其供電,長導線上的壓降一般不影響

22、測量精度;不需要溫度補償和專門的線性電路。 第二種方案:選用先進的數字式溫度傳感器,將采集到的數字式信號直接送入單片機進行處理。隨著傳感器技術的反展,已經出現可先進的數字式溫度傳感器。這種方案中的溫度傳感器兼有測溫和A/D轉換的功能,輸出值是數字信號,所以不必使用A/D轉換器和相關的接口芯片,能夠直接進入單片機進行數字信號處理。硬件電路非常簡潔,有較好的線性關系和較強的抗干擾能力。同上方案相比有明顯的優勢和廣泛的開發前景。但是測溫范圍較小,一般在-50+150之間。 第三種方案:各測試點的溫度值經過測溫元件熱電偶、熱電阻等,被轉化為電信號,這樣得到的多路采樣信號經濾波器、放大器、多路開關及A/

23、D轉換電路,由單片機控制通道A/D轉換,實時對電壓信號進行采樣和A/D轉換。這種方案是單片機處理非電量信號的典型方法,它的優點是測溫范圍廣,選用合適的測溫元件可以檢測-3003000的溫度。 由于本課題的溫度巡檢儀主要是面向較高溫度。所以前面兩種方案由于測溫范圍的限制,我們將采用第三種方案,而且第三種方案是比較成熟的技術,在實現上也比較容易。2.2.2 顯示器 單片機應用系統中使用的顯示器主要有發光二極管顯示器,簡稱LEDLight Emitting Diode;液晶顯示器,簡稱LCDLiquid Crystal Display;CRT 顯示器。 LED的發光頻率和顏色取決于制造的材料,一般常

24、用紅色,偶爾也用黃色或綠色。發光二極管LED是智能化測量控制儀表中簡單而常用的輸出設備,通常用來指示機器的狀態或其他信息。它的優點是耗電省,配置靈活,接口方便,價格低,壽命長,對電流電壓的要求不高及容易實現多路等,因而在智能化測量控制儀表中獲得了廣泛的應用。 LCD是一種液晶顯示器件,顯示的原理是利用液晶的物理特性,通過電壓對其顯示區域進行控制,有電就有顯示,這樣即可以顯示出各種字符,能顯示多位字符。它的體積小,重量輕,功耗極低,因此在儀器儀表中的應用十分廣泛。 CRT顯示器可以進行圖形顯示,但是接口較復雜,成本也較高。 本設計至少需要顯示7位,需要4個單片機口,采用動態顯示需要占用大量的單片

25、機機時,可能導致其它信息的丟失和顯示閃爍等問題。為了避免上述的問題可采用LCD顯示,不僅增加了顯示位數,還能避免因位數的增加使顯示閃爍的問題。本系統的設計采用液晶顯示,并采用顯示芯片LCD1602顯示芯片。2.2.3 鍵盤 鍵盤是一組按鍵的組合,它的主要作用是控制系統的工作狀態以及向系統中輸入數據和命令,有編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩類。 編碼式鍵盤除了按鍵之外,還包括了產生鍵碼的硬件電路、去抖動電路和多鍵、竄鍵保護電路。每按下一個鍵,能自動產生這個鍵的鍵碼,與此同時,產生一個脈沖信號,通知CPU接收。這種鍵盤使用方便,接口程序簡單,但是需要較多的硬件電路,價格較貴,一般的單片機應用系統較少使用

26、。 非編碼式鍵盤僅由排成行、列矩陣形式的按鍵組成,按鍵的作用只是簡單的實現接點的接通或斷開,鍵的去抖動、鍵的編碼的形成和鍵識別等均由軟件來完成。由于它經濟實用,在單片機應用系統中廣泛采用。 經過以上對比,可以采用非編碼式鍵盤。 2.3 系統設計的技術關鍵 根據以上所述的總體設計思想,設計中需解決的技術關鍵性問題是: 1 這種巡檢儀的檢測點有多個,所以在傳感器的選擇和使用上,要求盡量的消除誤差,并盡量使使用方便。 2 保證本系統高可靠性的運行,儀器本身要具備很強的抗干擾能力,為此應在硬件及軟件設計上引入各種抗干擾措施。特別是系統中傳感器采集的數據的放大和濾波處理就顯得尤為重要。 3 由于硬件電路

27、上沒有線性化,那么軟件勢必功能很強大,在軟件設計時也應尋找盡可能簡單完善的思路,保證程序易于修改、調試。3 系統的硬件設計3.1 系統的整體結構 根據上一章所選的總體方案確定的思路,下面將進行系統硬件電路的設計。本設計系統主要包括溫度信號采集單元,單片機數據處理單元,溫度顯示單元。其中溫度信號的數據采集單元部分包括溫度傳感器、溫度信號的獲取電路采樣、放大電路、A/D轉換電路。系統的總結構框圖見圖3.1。 圖3.1 系統的總結構框圖 測溫的模擬電路是把當前PT100熱電阻傳感器的電阻值,轉換為容易測量的電壓值,經過放大器放大信號后送給A/D轉換器把模擬電壓轉為數字信號后傳給單片機STC89C52

28、,單片機再根據公式換算把測量得的溫度傳感器的電阻值轉換為溫度值,并將數據送出到LCD顯示器進行顯示。 鍵盤在本系統種是操作員控制巡檢儀的唯一途徑,是安裝調試的必備手段,當希望更改報警溫度上下限時,就可以通過鍵盤來改變。3.2 溫度巡檢儀的主要硬件3.2.1 溫度傳感器PT100 鉑電阻溫度傳感器是利用其電阻和溫度成一定函數關系而制成的溫度傳感器,由于其測量準確度高、測量范圍大、復現性和穩定性好等,被廣泛用于中溫-200650范圍的溫度測量中。 PT100是一種廣泛應用的測溫元件,在-50600范圍內具有其他任何溫度傳感器無可比擬的優勢,包括高精度、穩定性好、抗干擾能力強等。由于鉑電阻的電阻值與

29、溫度成非線性關系,所以需要進行非線性校正。校正分為模擬電路校正和微處理器數字化校正,模擬校正有很多現成的電路,其精度不高且易受溫漂等干擾因素影響,數字化校正則需要在微處理系統中使用,將PT100電阻的電阻值和溫度對應起來后存入EEPROM中,根據電路中實測的AD值以查表方式計算相應溫度值。 PT 100是鉑熱電阻,它的阻值會隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0時阻值為100歐姆,在100時它的阻值約為138.5歐姆。它的工作原理:當PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆,它的的阻值會隨著溫度上升它的阻值是成勻速增漲的。表3.1 PT100熱電阻分度表 溫度 0 1 2 3

30、4 5 6 7 8 9 電阻值010203050607080100110120130 3.2.2 A/D轉換器ADC0809 實現A/D轉換的基本方法有幾十種,常用的有計數法、逐次逼近法、雙斜積分法和并行轉換法。由于逐次逼近式A/D轉換具有速度快,分辨率高的優點,而且采用這種方法的ADC芯片成本較低,因此在計算機數據采集系統中獲得了廣泛的應用。 本設計中采用的就是逐次逼近式的ADC0809。 1 主要技術指標和特性 1 分辨率:8位。 2 總的不可調誤差:ADC0808為1/2LSB,ADC 0809為1LSB。 3 轉換時間:取決于芯片時鐘頻率,如CLK500kHz時,TCONV128s。

31、4 單一電源:+5V。 5 模擬輸入電壓范圍: 單極性05V;雙極性5V,10V需外加一定電路。 6 具有可控三態輸出緩存器。 7 啟動轉換控制為脈沖式正脈沖,上升沿使所有內部寄存器清零,下降沿使A/D轉換開始。 8 使用時不需進行零點和滿刻度調節。 2 內部結構和外部引腳 ADC0808/0809的內部結構和外部引腳分別如圖3.2和圖3.3所示。內部各部分的作用和工作原理在內部結構圖中已一目了然,在此就不再贅述,下面僅對各引腳定義分述如下: 圖3.2 ADC0808/0809內部結構框圖 1 IN0IN7?8路模擬輸入,通過3根地址譯碼線ADDA、ADDB、ADDC來選通一路。 2 D7D0

32、?A/D轉換后的數據輸出端,為三態可控輸出,故可直接和微處理器數據線連接。8位排列順序是D7為最高位,D0為最低位。 3 ADDA、ADDB、ADDC?模擬通道選擇地址信號,ADDA為低位,ADDC為高位。地址信號與選中通道對應關系如表3.2所示。地 址選中通道ADDCADDBADDA 000011110011001101010101IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7 4 VR+、VR-?正、負參考電壓輸入端,用于提供片內DAC電阻網絡的基準電壓。在單極性輸入時,VR+5V,VR-0V;雙極性輸入時,VR+、VR-分別接正、負極性的參考電壓。 表3.2 地址信號與選中通道的關系

33、圖3.3 ADC0808/0809外部引腳圖 5 ALE?地址鎖存允許信號,高電平有效。當此信號有效時,A、B、C三位地址信號被鎖存,譯碼選通對應模擬通道。在使用時,該信號常和START信號連在一起,以便同時鎖存通道地址和啟動A/D轉換。 6 START?A/D轉換啟動信號,正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零,下降沿開始A/D轉換。如正在進行轉換時又接到新的啟動脈沖,則原來的轉換進程被中止,重新從頭開始轉換。 7 EOC?轉換結束信號,高電平有效。該信號在A/D轉換過程中為低電平,其余時間為高電平。該信號可作為被CPU查詢的狀態信號,也可作為對CPU的中斷請求信號。在需要對

34、某個模擬量不斷采樣、轉換的情況下,EOC也可作為啟動信號反饋接到START端,但在剛加電時需由外電路第一次啟動。 8 OE?輸出允許信號,高電平有效。當微處理器送出該信號時,ADC0808/0809的輸出三態門被打開,使轉換結果通過數據總線被讀走。在中斷工作方式下,該信號往往是CPU發出的中斷請求響應信號。 3 工作時序 ADC 0808/0809的工作時序如圖3.4所示。當通道選擇地址有效時,ALE信號一出現,地址便馬上被鎖存,這時轉換啟動信號緊隨ALE之后或與ALE同時出現。START的上升沿將逐次逼近寄存器SAR復位,在該上升沿之后的2s加8個時鐘周期內不定,EOC信號將變低電平,以指示

35、轉換操作正在進行中,直到轉換完成后EOC再變高電平。微處理器收到變為高電平的EOC信號后,便立即送出OE信號,打開三態門,讀取轉換結果。 圖3.4 ADC 0808/0809工作時序 模擬輸入通道的選擇可以相對于轉換開始操作獨立地進行當然,不能在轉換過程中進行,然而通常是把通道選擇和啟動轉換結合起來完成因為ADC0808/0809的時間特性允許這樣做。這樣可以用一條寫指令既選擇模擬通道又啟動轉換。在與微機接口時,輸入通道的選擇可有兩種方法,一種是通過地址總線選擇,一種是通過數據總線選擇。 如用EOC信號去產生中斷請求,要特別注意EOC的變低相對于啟動信號有2s+8個時鐘周期的延遲,要設法使它不

36、致產生虛假的中斷請求。為此,最好利用EOC上升沿產生中斷請求,而不是靠高電平產生中斷請求。3.2.3 STC89C52 STC89C52采用40引腳的雙列直插式封裝DIP形式,內部由CPU,8KB的ROM,512B的RAM,3個16位的定時/計數器T0、1、2,4個8位的I/O端口和一個全雙工串行通信口等部分組成。STC89C52單片機具有系統結構簡單,成本低,可靠性高,低功耗等特點。特別是內部集成了8KB的FLASH程序存儲器,使單片機系統的結構更加簡單,也使其得到了廣泛的應用。同時,它還具有高級語言編程的特點,指令豐富,軟件開發簡單。 STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制

37、器,具有8K在系統可編程Flash存儲器。在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash,使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能:8k字節Flash,512字節RAM,32位I/O 口線,看門狗定時器,內置4KB EEPROM,810復位電路,三個16位定時器/計數器,一個6向量2級中斷結構,全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態邏輯操作,支持2種軟件可選擇節電模式?？臻e模式下,CPU 停止工作,允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下,RAM內容被保存,振蕩器被凍結,單片機一切工作停止,直到

38、下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz。 綜上所述STC89C52單片機是一款性價比很高的單片機芯片,特別適合于儀器儀表的應用。所以本課題主要基于STC89C52單片機,設計一個多路傳感器數據的測量與顯示儀表。管腳圖如3.5所示。 圖3.5 STC89C52RC引腳圖 STC89C52RC引腳功能說明: VCC40引腳:電源電壓 VSS20引腳:接地 P0端口P0.0P0.7,3932引腳:P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口,每個引腳能驅動8個TTL負載,對端口P0寫入“1”時,可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數據存儲器時,P0口也可以提供低8位地址和8位數據的

39、復用總線。此時,P0口內部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時,P0端口接收指令字節;而在校驗程序時,則輸出指令字節。驗證時,要求外接上拉電阻。 P1端口P1.0P1.7,18引腳:P1口是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅動吸收或者輸出電流方式4個TTL輸入。對端口寫入1時,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位,這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時,因為有內部上拉電阻,那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。 此外,P1.0和P1.1還可以作為定時器/計數器2的外部技術輸入P1.0/T2和定時器/計數器2的觸發輸入P1.1/T2EX,在對Flash ROM編程和程序校

40、驗時,P1接收低8位地址,具體參見表3.3。引腳號 功能特性P1.0 T2 定時器/計數器2外部計數輸入,時鐘輸出P1.1 T2EX 定時器/計數器2捕獲/重裝觸發和方向控制 P2端口P2.0P2.7,2128引腳:P2口是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅動吸收或輸出電流方式4個TTL輸入。對端口寫入1時,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平,這時可用作輸入口。P2作為輸入口使用時,因為有內部的上拉電阻,那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數據存儲器如執行“MOVX DPTR”指令時,P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外

41、部數據存儲器如執行“MOVX R1”指令時,P2口引腳上的內容就是專用寄存器SFR區中的P2寄存器的內容,在整個訪問期間不會改變。 在對Flash ROM編程和程序校驗期間,P2也接收高位地址和一些控制信號。 P3端口P3.0P3.7,1017引腳:P3是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅動吸收或輸出電流方式4個TTL輸入。對端口寫入1時,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電位,這時可用作輸入口。P3做輸入口使用時,因為有內部的上拉電阻,那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。 在對Flash ROM編程或程序校驗時,P3還接收一些控制信號。 P3口除作為一般I/O口外,

42、還有其他一些復用功能,如表3.4示:表3.4 P3口引腳復用功能引腳號復用功能P3.0 RXD串行輸入口P3.1 TXD串行輸出口P3.2 外部中斷0P3.3 外部中斷1P3.4 T0定時器0的外部輸入P3.5 T1定時器1的外部輸入P3.6 外部數據存儲器寫選通P3.7 外部數據存儲器讀選通 RST9引腳:復位輸入。當輸入連續兩個機器周期以上高電平時為有效,用來完成單片機單片機的復位初始化操作。看門狗計時完成后,RST引腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR地址8EH上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態下,復位高電平有效。 30引腳:地址鎖存控制信號ALE是訪問

43、外部程序存儲器時,鎖存低8位地址的輸出脈沖。在Flash編程時,此引腳也用作編程輸入脈沖。 在一般情況下,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,特別強調,在每次訪問外部數據存儲器時,ALE脈沖將會跳過。 如果需要,通過將地址位8EH的SFR的第0位置“1”,ALE操作將無效。這一位置“1”,ALE僅在執行MOVX或MOV指令時有效。否則,ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標志位地址位8EH的SFR的第0位的設置對微控制器處于外部執行模式下無效。 29引腳:外部程序存儲器選通信號是外部程序存儲器選通信號。當AT89C51RC從外部程序存儲器執行外部代碼時,

44、在每個機器周期被激活兩次,而訪問外部數據存儲器時,將不被激活。 31引腳:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令,必須接GND。注意加密方式1時,將內部鎖定位RESET。為了執行內部程序指令,應該接VCC。在Flash編程期間,接收12伏VPP電壓。 XTAL119引腳:振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。 XTAL218引腳:振蕩器反相放大器的輸入端。3.2.4 LCD1602 1602是2行16個字符的字符型LCD 顯示器,它由32個字符點陣塊組成,每個字符點陣塊由57 或510個點陣組成,可以顯示ASCII 碼表中的所有可視的字符。它內

45、置了字符產生器ROM Character Generator ROM,CGROM、字符產生器RAM CharacterGenerator RAM,CGRAM和顯示數據RAMData Display RAM, DDRAM。CGROM中內置了192個常用字符的字模,CGRAM包含8個字節的RAM,可存放用戶自定義的字符,DDRAM 就是用來寄存顯示的字符代碼。 1 1602LCD主要技術參數: 顯示容量:162個字符 芯片工作電壓:4.5?5.5V Hmm 2 引腳功能說明 1602LCD采用標準的14腳無背光或16腳帶背光接口,各引腳接口說明如表3.5所示。表3.5 1602引腳說明編號符號引腳

46、說明編號 符號引腳說明1VSS電源地 9 D2數據2VDD電源正極 10 D3數據3VL液晶顯示偏壓 11 D4數據4RS數據/命令選擇 12 D5數據5R/W讀/寫選擇 13 D6數據6E使能信號 14 D7數據7D0數據 15 BLA背光源正極 LCD引腳功能介紹: 第1腳:VSS為地電源。 第2腳:VDD接5V正電源。 第3腳:VL為液晶顯示器對比度調整端,接正電源時對比度最弱,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。 第4腳:RS為寄存器選擇,高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第5腳:R/W為讀寫信號線,高電平時進行讀操作,低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號,當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。 第6腳:E端為使能端,當E端由高電平跳變成低電平時液晶模塊執行命令。 第714腳:D0D7為8位雙向數據線。 第15腳:背光源正極。 第16腳:背光源負極。 3 1602LCD的指令說明及時序 1602液晶模塊內部的控制器共有11條控制指令,如表3.6所示,各條指令介紹如下所示:表