单片机点阵显示控制电路设计

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1、*技术学院20092010学年第二学期毕业设计课题名称： 单片机点阵显示控制电路设计 设计时间： 2009.10-2010.12 系 部： 班 级： 姓 名： 指导教师： 总 目 录第一部分 任务书第二部分 开题报告第三部分 毕业设计报告第 一 部 分任务书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书系 部电子系指导老师徐秋职 称助教学生姓名郭婷班 级0502电子信息技术学 号设计题目LCD中文显示温度与时间设计内容目标和要求一、毕业设计主要内容及技术指标1、主要内容本次毕业设计是通过AT89C51单片机原理来控制电路，并利用汇编语言进行程序设计。这种控制电路结构简单，可靠性高,应用性强；软件程序适应范

2、围广，对于不同的客户只需要改变相应的定时常数即可。对单片机以及日常生活中的推前事件的应用有一定的借鉴价值。通过本设计旨在让学生要将单片机的硬件知识与软件知识融会贯通，设计出实用的系统。培养学生独立分析问题，综合运用知识解决实际问题的能力。本课题涵盖了单片机控制、键盘接口和LED显示、并行I/O口、串行口通信等知识，是单片机原理及接口技术应用的综合性课题。通过本课题的设计和调试，使学生巩固所学的理论知识，增强动手能力，提高学生的创新能力和工程素质。2、 主要技术指标1） 系统电源电压：220V10%，50HZ2） 单片机及外围芯片工作电压：+5V5%3） 键盘、LED工作电压：+5V5%4） 单

3、片机选型：MCS-51系列单片机5） 软件开发环境：Keil uvision26） 计时时间产生方式：定时器中断方式获取7） 显示方式：LCD液晶显示二、毕业设计的基本要求1) 收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料; 2) 完成本毕业设计方案和结构框图的设计; 3) 完成本毕业设计电路原理图设计。4) 完成本毕业设计程序流程图和汇编语言源程序设计5) 完成软件和硬件系统的调试，功能指标达到技术要求；6) 根据本毕业设计的设计、编程、工作过程，形成符合学校规定的毕业设计书面文档；三、毕业设计提交的成果1） 开题报告2） 设计说明书3） 图样资料a)系统原理图；b)硬件电路图；c)软件流程图；4

4、） 中、英文摘要（中文摘要约200字，35个关键词）5） 查阅文献不少于8篇教研室审核系部审核第 二 部 分开题报告扬州工业职业技术学院 电子信息工程系 10 届毕业设计（论文）开题报告书学生姓名郭婷专业电子信息工程技术班级0502电信学号题 目LCD中文显示温度与时间指导教师徐秋职称助教学 位硕士题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它【课题的内容与要求】本次毕业设计是通过AT89C51单片机原理来控制电路，并利用汇编语言进行程序设计。基于选题要求，我们设计了温度测量、时间测量、LCD显示、定时闹钟功能。硬件方面我们使用了PGALCD、DS1302、DS18B20测温元件。这种控制电路结

5、构简单，可靠性高,应用性强；软件程序适应范围广，对于不同的客户只需要改变相应的定时常数即可。对单片机以及日常生活中的推前事件的应用有一定的借鉴价值。【前言】单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本设计主要介绍单片机在带实时日历时钟的温度检测系统中的应用。它具有电路简单、功能齐全、制作成本低、性价比高，只需要提供家用电源供电即可。该仪器采用美国Intel公司八位单片机作为控制核心，配以其他进

6、口集成电路，加上对软件的精心设计，实现了仪表智能化。系统软件部分采用MCS51单片机汇编语言精心编写，其数据流程清晰地反映在程序中，增强了软件的可读性，便于改进和扩充，从而为其实用提供更好的软件支持。在本次综合设计过程中，遇到了不少困难，*老师对此提出了很多建设性的意见和建议，使得此次设计能够顺利完成，在此表示衷心感谢！【方案的比较与评价】因为单片机是个体积小、重量轻、功能强大、使用方便而且可靠性高的系统，所以把单片机作为本设计硬件电路的主体，即以AT80C51芯片为核心，设计并安装电路，实现倒计时控制器的功能。 软件方面采用汇编语言和Keil u Vision2仿真软件进行程序的编写和调试。

7、汇编语言指令简单，使用方便，初学者容易理解和掌握，用它来对单片机进行换成是最合适的选择。【预期的效果及指标】可以显示实时温度，日历可以显示年，月，日，时，分，秒等时间信息。 软件程序适用范围广，对于不同的客户选择自己的所需即可。【进度安排】2009 年10月1 日 - 2009 年 10 月 30日 选题、收集资料、论证、开题2009 年11 月1 日 - 2009 年 11 月20日 方案、电路、硬件、软件设计2009 年 11月20 日 -2009 年 11 月31日 软硬件调试、写初稿2009 年 12月1日 - 2009 年 12月 14日 修改、定稿、打印、答辩【参考文献】1 曲学基

8、、王增福、曲敬铠.稳定电源实用手册.电子工业出版社，19942 华中理工大学学教研室. 模拟电子技术基础(第四版）. 高等教育出版社，19993 华中理工大学学教研室. 数字电子技术基础(第四版）. 高等教育出版社，20004 谢自美.电子线路设计、实验、测试（第二版）. 华中科技大学出版社，20055 张毅刚、彭喜源、谭晓昀、曲春波.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨工业大学出版社，19976 沙占友.集成化智能传感器原理与应用.电子工业出版社,19987 黄继昌.电子元器件应用手则.人民邮电出版社,19968 杨振江.A/D、D/A转换器接口技术与实用线路.西安电子科技大学出版社，1996

9、 【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由）指导教师签章： 年 月 日 【系部意见】同意指导教师意见 不同意指导教师意见（请说明理由） 其它（请说明） 系（部）主任签章： 年 月 日第 三 部 分毕业论文LCD中文显示温度与时间郭婷0502电子信息技术摘要: 在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，

10、而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。关键词: AT89C51 温度控制Single-chip LCD dot matrix display control circuitsguoting0502电子信息技术Abstract: With scientific constant progress, in industrial production, electric current, voltage, temperature, pressure are mainly commonly used.

11、 especially in the heat treatment industry, the accurate test and controlling of temperature is very important. In a lot of fields, for example: In metallurgical industry, chemical production, power engineering, machine manufactures, food processing, family and industry heat etc. people need to heat

12、ing furnace, heat-treatment furnace and all kinds of response stove and boiler temperature measure and control, through software design, to reach the intelligent control finally and realize the interactive function.Key words: AT89C51 Temperature control 目 录第一章 绪论11.1课题意义11.2 课题实现功能1第二章 硬件设计22.1 单片机的

13、产生与发展22.2单片机的特点及应用32.2.1单片机的特点32.2.2单片机的应用32.3AT89C51单片机的结构42.3.1运算器42.3.2控制器52.3.3 寄存器阵列52.3.4存储器5 2.3.5 I/O端口62.3.6 定时器/计数器62.3.7 中断系统.72.3.8 内部总线.72.3.9 I/O端口功能72.3.10 AT89C51单片机的控制线有如下几种.92.3.11 省电方式.112.3.12 振荡器与时钟电路.112.4 DS1302的结构与工作原理.122.5 DS18B20数字温度传感器. 14 2.5.1 DS18B20的技术性能描述.14 2.5.2 DS

14、18B20的应用范围.14 2.5.3 DS18B20有4个主要的数据部件.15 2.5.4 DS18B20的存储器.15 2.5.5 DS18B20的初始化.16第三章 系统软硬件设计163.1硬件电路的设计163.1.1时钟电路的设计163.2 软件设计173.2.1 软件设计的方案173.2.2 应用程序的设计18第四章 调试过程234.1 软件调试234.2电路仿真26总结30致谢32参考文献33第一章 绪论1.1课题意义本课题本课题可以显示实时的温度，时间与万年历。利用AT89C51单片机作为本系统的中控模块。单片机可把由DS18B20时钟芯片读来的数据利用软件来进行处理，进而把数据

15、传输到显示模块LCD，实现温度、日历的同时显示。LCD作为主要的显示模块，通过软件控制把单片机传来的数据显示出来。1.2 课题实现功能在我们的日常生活和工作中，常常需要记录实时的时间温度信息。在51内核单片机系统中也是如此。比如，在数据采集时，对某些重要的信息不仅需要记录其内容，还需要记录下该事件的发生的准确时间；又比如，在银行营业大厅使用的利率或汇率显示屏，上面除了显示利率或汇率等数据以外，还需要显示实时的时间信息，其中包括年，月，日，星期，时间等。根据实用性我们所设计的实时日历时钟的功能是在51内核单片机系统中设置，获取，记录实时的日历时钟温度信息并通过数码管显示，实时显示可以通过软件编程

16、实现，但这种方法需要编制的程序复杂，代码多且单片机软件开销大。而采用专用实时时钟芯片可以避免这些问题。所以在我们在实现实时日历时钟显示时选用专用实时时钟芯片。第二章 硬件设计2.1 单片机的产生与发展单片机的全称是单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）。为了使用方便，它把组成计算机的主要功能部件：中央处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPROM、E2PROM或FLASH）、定时/计数器和各种输入/输出接口电路等都集成在一块半导体芯片上，构成了一个完整的计算机系统。与通用的计算机不同，单片机的指令功能是按照工业控制的要求设计，因此它又被称为

17、微控制器（Microcontroller）。计算机的发展经历了从电子管到大规模集成电路等几个发展阶段，随着大规模集成电路技术的发展，使计算机向性能稳定可靠、微型化、廉价方向发展，从而出现了单片微型计算机。MCS51系列单片机是美国Intel公司于1980年推出的一种8位单片机系列。该系列的基本型产品是8051、8031和8751。这3种产品之间的区别只是在片内程序存储器方面。8051的片内程序存储器（ROM）是掩膜型的，即在制造芯片时已将应用程序固化进去；8031片内没有程序存储器；8751内部包含有用作程序存储器的4KB的EPROM。由于8051的编程需要制造商的支持，8751的价格昂贵，因

18、此8031获得了更为广泛的使用。MCS51系列单片机优异的性能/价格比使得它从面世以来就获得用户的认可。Intel公司把这种单片机的内核，即8051内核，以出售或互换专利的方式授权给一些公司，如Atmel、Philips、ADI等。这些公司的这类产品也被称为8051兼容芯片，这些8051兼容芯片在原来的基础上增加了许多特性。本书应用电路中采用了Atmel公司的AT89S51芯片，它与MCS51单片机指令集兼容，同时它的内部包含用作程序存储器的4KB的基于FLASH技术的只读存储器。采用这款芯片既克服了采用8031需要添加外部程序存储器导致电路复杂的缺点，又克服了采用8751导致电路制作成本高的

19、缺点。2.2单片机的特点及应用2.2.1单片机的特点随着现代科技的发展，单片机的集成度越来越高，CPU的位数也越来越高，已能将所有主要部件都集成在一块芯片上，使其应用模式多、范围广，并具有以下特点： 体积小，功耗低，价格便宜，重量轻，易于产品化。 控制功能强，运行速度快，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制问题，满足工业控制要求，并有很强的位处理和接口逻辑操作等多种功能。 抗干扰能力强，适用温度范围宽。由于许多功能部件集成在芯片内部，受外界影响小，故可靠性高。 虽然单片机内存储器的容量不可能很大，但存储器和I/O接口都易于扩展。 可以方便的实现多机和分布式控制。2.2.2单片机的应用单片机的应

20、用具有面广量大的特点，目前它广泛的应用于国民经济各个领域，对技术改造和产品的更新起着重要作用。主要表现在以下几个方面： 单片机在智能化仪器、仪表中的应用：由于单片机有计算机的功能，它不仅能完成测量，还既有数据处理、温度控制等功能，易于实现仪器、仪表的数字化和智能化。 单片机在实时控制中的应用：单片机可以用于各种不太复杂的实时控制系统中，如一般性的温度控制、液面控制、电镀顺序控制等。将测量技术、自动控制技术和单片机技术相结合，充分发挥单片机的数据处理和实时控制功能，使系统工作于最佳状态。 单片机在机电一体化中的应用：单片机有利于机电一体化技术的发展，已广泛应用于数控机床、医疗设备、汽车设备等。

21、单片机在多机系统中的应用：单片机在多机系统中的应用是将来单片机发展的主要模式，它可以提高单片机的可靠性，使系统运行速度更快。 单片机在计算机外围设备中的应用：单片机广泛应用于打印机、绘图机等多种计算机的外围设备，特别是用于智能终端，可大大减轻主机负担，提高系统的运行速度。 单片机在家用电器中的应用：单片具有体积小、重量轻、价格便宜等特点，所以家电产品中配上微电脑后，使其身价百倍，功能更强，使用方便，灵活，深得用户欢迎。 单片机在通信中的应用：单片机广泛应用于移动通信领域，使移动电话的功能更强大，操作更方便。2.3 AT89C51单片机的结构 AT89系列单片机在内部结构上基本相同，其中不同型号

22、的单片机只不过在个别模块和功能方面有些区别。AT89C51单片机内部硬件结构框图如图2.1所示。它由一个8位中央处理器（CPU）、一个256B片内RAM及4KB Flash ROM 、21个特殊功能寄存器、4个8位并行I/O口、两个16位定时/计数器、一个串行I/O口以及中断系统等部分组成，各功能部件通过片内单一总线联成一个整体，集成在一块芯片上。 AT89C51 单片机内部结构如图所示：时序和振荡电路程序存储器 ROM数据存储器RAM2个16位定时/计数器CPU内部8位数据总线中断系统并行I/O口 串行I/O口内部中断外部中断 P0 P1 P2 P3 RXD TXD时钟源外部事件CPU是单片

23、机内部的核心部件，是一个8位二进制数的中央处理单元，主要由运算器、控制器和寄存器阵列构成。2.3.1运算器 运算器用来完成算术运算和逻辑运算功能，它是AT89C51内部处理各种信息的主要部件。运算器主要由算术逻辑单元(ALU)、累加器(ACC)、暂存寄存器(TMP1、TMP2)和状态寄存器(PSW)组成。 (1) 算术逻辑单元(ALU)：AT89C51中的ALU由加法器和一个布尔处理器组成。 (2) 累加器(ACC)：用来存放参与算术运算和逻辑运算的一个操作数或运算的结果。 (3) 暂存寄存器(TMP1、TMP2)：用来存放参与算术运算和逻辑运算的另一个操作数，它对用户不开放。 (4) 状态寄

24、存器(PSW)：PSW是一个8位标志寄存器，用来存放ALU操作结果的有关状态。2.3.2控制器控制器是单片机内部按一定时序协调工作的控制核心，是分析和执行指令的部件。控制器主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID和定时控制逻辑电路等构成。 程序计数器PC是专门用于存放现行指令的16位地址的。CPU就是根据PC中的地址到ROM中去读取程序指令码和数据，并送给指令寄存器IR进行分析。指令寄存器IR用于存放CPU根据PC地址从ROM中读出的指令操作码。 指令译码器ID是用于分析指令操作的部件，指令操作码经译码后产生相应于某一特定操作的信号。 定时控制逻辑中定时部件用来产生脉冲序列和多种节

25、拍脉冲。 2.3.3寄存器阵列寄存器阵列是单片机内部的临时存储单元或固定用途单元，包括通用寄存器组和专用寄存器组。 通用寄存器组用来存放过渡性的数据和地址，提高CPU的运行速度。 专用寄存器组主要用来指示当前要执行指令的内存地址，存放特定的操作数，指示指令运行的状态等。 2.3.4存储器AT89C51单片机内部有256个字节的RAM数据存储器和4KB的闪存程序存储器(Flash)，当不够使用时，可分别扩展为64 KB外部RAM存储器和64 KB外部程序存储器。它们的逻辑空间是分开的，并有各自的寻址机构和寻址方式。这种结构的单片机称为哈佛型结构单片机。 程序存储器是可读不可写的，用于存放编好的程

26、序和表格常数。 数据存储器是既可读也可写的，用于存放运算的中间结果，进行数据暂存及数据缓冲等。2.3.5 I/O端口AT89C51单片机对外部电路进行控制或交换信息都是通过I/O端口进行的。单片机的I/O端口分为并行I/O端口和串行I/O端口，它们的结构和作用并不相同。1并行I/O端口 AT89C51有四个8位并行I/O端口，分别命名为P0口、P1口、P2口和P3口，它们都是 8位准双向口，每次可以并行输入或输出8位二进制信息。 2串行I/O端口AT89C51有一个全双工的可编程串行I/O端口，它利用了P3口的第二功能，即将P3.1引脚作为串行数据的发送线TXD，将P3.0引脚作为串行数据的接

27、收线RXD。 2.3.6定时器/计数器AT89C51内部有两个16位可编程定时器/计数器，简称为定时器0(T0)和定时器1(T1)，T0和T1分别由两个8位寄存器构成，其中T0由TH0(高8位)和TL0(低8位)构成，T1由TH1(高8位)和TL1(低8位)构成。TH0、TL0、TH1、TL1都是SFR中的特殊功能寄存器。T0和T1在TCON和TMOD的控制下可工作在定时器模式或计数器模式下，每种模式下又有不同的工作方式。当定时或计数溢出时还可申请中断。2.3.7中断系统单片机中的中断是指CPU暂停正在执行的原程序转而为中断源服务(执行中断服务程序)，在执行完中断服务程序后再回到原程序继续执行

28、。中断系统是指能够处理上述中断过程所需要的部分电路。 AT89C51的中断系统由中断源、中断允许控制器IE、中断优先级控制器IP、定时器控制器TCON(中断标志寄存器)等构成，IE、IP、TCON均为SFR特殊功能寄存器。2.3.8内部总线总线是用于传送信息的公共途径。总线可分为数据总线、地址总线和控制总线。单片机内的CPU、存储器、I/O接口等单元部件都是通过总线连接到一起的。采用总线结构可以减少信息传输线的根数，提高系统可靠性，增强系统灵活性。 AT89C51单片机内部总线是单总线结构，即数据总线和地址总线是公用的。AT89C51单片机引脚及其功能AT89C51有40条引脚，与其他51系列

29、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。其封装形式有两种：双列直插封装(DIP)形式和方形封装形式。2.3.9I/O端口功能1.P0口 P0口有八条端口线，命名为P0.0P0.7，其中P0.0为低位，P0.7为高位。每条线的结构组成如图2.3所示。它由一个输出锁存器，两个三态缓冲器，输出驱动电路和输出控制电路组成。P0口是一个三态双向I/O口，它有两种不同的功能，用于不同的工作环境。2. P1口3.P2口P2口有八条端口线，命名为P2.0P2.7，每条线的结构如图2.5所示。P2口也是一个准双向口，它有两种使用功能：一种是当系统不扩展外部存储器时，

30、作普通I/O口使用，其功能和原理与P0口第一功能相同，只是作为输出口时不需外接上拉电阻；另一种是当系统外扩存储器时，P2口作系统扩展的地址总线口使用，输出高8位的地址A7A15，与P0口第二功能输出的低8位地址相配合，共同访问外部程序或数据存储器(64 KB)，但它只确定地址并不能像P0口那样还可以传送存储器的读写数据。4. P3口P3口有八条端口线，命名为P3.0P3.7，每条线的结构如图2.6所示。P3口是一个多用途的准双向口。第一功能是作普通I/O口使用，其功能和原理与P1口相同。第二功能是作控制和特殊功能口使用，这时八条端口线所定义的功能各不相同。5.I/O口的读写在单片机中，口是一个

31、集数据输入缓冲、数据输出驱动及锁存等多项功能于一体的I/O电路。AT89C51的4个口在电路结构上基本相同， P0P3口都可作为普通I/O口来使用。但又各具特点，因此在功能和使用上各口之间有一定的差异。各口用作输入时，均须先写入“1”；P0口用作输出时，应外接上拉电阻。2.3.10AT89C51单片机的控制线有如下几种：(1) RST：复位输入端，高电平有效。 (2) ALE/PROG：地址锁存允许/编程线。(3) EA：外部程序存储器的读选通线。(4) /VPP：片外ROM允许访问端/编程电源端。 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(ROM)和数

32、据存储器(RAM)分开，它们有各自独立的存储空间、寻址机构和寻址方式。1.程序存储器AT89C51程序存储器有片内和片外之分。片内有4 KB字节的Flash程序存储器，地址范围为0000H0FFFH。当不够使用时，可以扩展片外程序存储器，因程序计数器PC和程序地址指针DPTR都是16位，片外程序存储器扩展的最大空间是64 KB，地址范围为0000HFFFFH。 2.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00HFFH。按功能又可分为两部分；低128字节（地址为00H7FH）为一般RAM区，高128字节（地址为80HFFH）为特殊功能寄存器(SF

33、R)区。片外数据存储器可扩展64 KB存储空间，地址范围为0000HFFFFH，但两者的地址空间是分开的，各自独立的。1.片内数据存储器AT89C51单片机片内数据存储器可分为两部分： 00H7FH单元空间的128字节为RAM区； 0HFFH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。(1).片内RAM区：共128字节，它又可划分为通用寄存器区、位寻址区、普通RAM区。 通用寄存器区：00H1FH这32个单元为通用寄存器区，分为四组，每组占八个 RAM单元，地址由小到大分别用代号R0R7表示。通过设置程序状态字PSW中的RS1、RS0状态来决定哪一组寄存器工作，如表

34、2.2所示。 位寻址区：20H2FH这16个单元为位寻址区。它有双重寻址功能，既可以按位寻址操作，也可以普通RAM单元那样按字节寻址操作。 普通RAM区： 30H7FH这80个单元为普通RAM区。用于存放用户数据，只能按字节存取。 堆栈区： 堆栈是片内RAM中的特殊群体。用来暂时存放诸如子程序端口地址、中断端口地址以及其它需要保护的数据。 (2).专用寄存器区片内80HFFH区间，AT89C51集合了一些特殊用途的寄存器，一般称之为特殊功能寄存器（SFR）。 AT89C51单片机共有21个SFR，每个SFR占一个RAM单元。它们离散地分布在80HFFH地址范围内。3.片外数据存储器AT89C5

35、1单片机可扩展片外64 KB空间的数据存储器，地址范围为0000HFFFFH，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。复位方式 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。1.复位原理： AT89C51单片机的复位靠外部电路实现，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，单片机即复位。复位后，PC程序计数器的内容为0000H，其他特殊功能寄存器的复位状态如表2.5所示。

36、片内RAM中内容不变。2. 常用复位电路： 一般有上电复位、手动开关复位和自动复位电路三种。程序执行方式程序执行方式是单片机的基本工作方式，即执行用户编写好并存放在ROM中的程序。2.3.11省电方式AT89系列单片机有两种省电运行方式，即空闲方式和掉电方式。省电方式可使单片机功耗最小。单片机正常工作时消耗1020 mA电流，空闲方式工作时消耗1.75 mA电流，掉电方式工作时消耗550 A电流。2.3.12振荡器与时钟电路单片机内各部件之间有条不紊的协调工作，其控制信号是在一种基本节拍的指挥下按一定时间顺序发出的，这些控制信号在时间上的相互关系就是CPU时序。而产生这种基本节拍的电路就是振荡

37、器和时钟电路。AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的单级反相放大器，引脚XTAL1为反相器输入端，XTAL2为反相器输出端。当在放大器两个引脚上外接一个晶体(或陶瓷振荡器)和电容组成的并联谐振电路作为反馈元件时，便构成一个自激振荡器。引脚XTAL1为反相器输入端，XTAL2为反相器输出端。当在放大器两个引脚上外接一个晶体(或陶瓷振荡器)和电容组成的并联谐振电路作为反馈元件时，便构成一个自激振荡器，单片机也可采用外部振荡器向内部时钟电路输入一固定频率的时钟源信号。此时，外部信号接至XTAL1端，输入给内部时钟电路，而XTAL2端浮空即可。时序1振荡周期 振荡周期指由单片机片内或片外振荡器

38、所产生的，为单片机提供时钟源信号的周期(其值为1/fosc)。2时钟周期 时钟周期又称为状态周期S，由内部时钟电路产生，是振荡周期的二倍。每个时钟周期分为P1和P2两个节拍，前半周期P1节拍信号有效，后半周期P2节拍信号有效，每个节拍完成不同的逻辑操作。3机器周期一个机器周期由6个状态周期(12个振荡周期)组成，6个状态周期用S1S6表示，每一状态周期的两个节拍用P1、P2表示，则一个机器周期的12个节拍就可用S1P1、S1P2、S2P1、S6P1、S6P2来表示。4指令周期执行一条指令所占用的全部时间。一个指令周期通常由14个机器周期组成。若外接晶振频率为fosc=12 MHZ，则四个基本周

39、期的具体数值为： (1) 振荡周期=1/12 s。 (2) 时钟周期=1/6 s。 (3) 机器周期=1 s。 (4) 指令周期=14 s。2.4DS1302的结构与工作原理DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，

40、同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 1.引脚功能及结构 DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc10.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当

41、RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。 下图为DS1302的引脚功能图 DS1302封装图2.DS1302的控制字节 DS1302 的控制字如图2所示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1

42、指示操作单元的地址;最低有效位(位0)如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。 3.数据输入输出(I/O) 在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。 4.DS1302的寄存器 DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间寄存器及其控制字见表1。 此外，DS1302 还有年份寄存器、控制寄存器、充电寄存器、时钟突发寄存器及与RAM相关的

43、寄存器等。时钟突发寄存器可一次性顺序读写除充电寄存器外的所有寄存器内容。 DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0HFDH，其中奇数为读操作，偶数为写操作；另一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性读写所有的RAM的31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。 为了实现系统报警计时等功能，此设计采用了DS302实时时钟芯片。DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V

44、。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。 2.1 引脚功能及结构 DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc10.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。

45、X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK始终是输入端。2.5 DS18B

46、20 数字温度传感器2.5.1DS18B20的技术性能描述 1.独特的单线接口方式，DS18B20在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.测温范围 55125，固有测温分辨率0.5。 3.支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温 4.工作电源: 35V/DC 5.在使用中不需要任何外围元件 6.测量结果以912位数字量方式串行传送 7.不锈钢保护管直径 6 8.适用于DN1525, DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温 9.标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选 10.PVC电缆直接

47、出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。2.5.2DS1302的应用范围 1.该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域 2.轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。 3.汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。 4.供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制 5.产品型号与规格 型 号 测温范围 安装螺纹 电缆长度 适用管道 TS-18B20 -55125 无 1.5 m TS-18B20A -55125 M10X1 1.5m DN1525 TS-18B20B -55125 1/2”G 接线盒 DN40 602

48、.5.3DS18B20有4个主要的数据部件： （1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。（2） DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。DS18B20内

49、部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM，温度传感器，温度报警触发器TH和TL,配置寄存器。2.5.4DS18B20的存储器 DS18B20的存储器包括高速暂存器RAM和可电擦除RAM，可电擦除RAM又包括温度触发器TH和TL，以及一个配置寄存器。存储器能完整的确定一线端口的通讯，数字开始用写寄存器的命令写进寄存器，接着也可以用读寄存器的命令来确认这些数字。当确认以后就可以用复制寄存器的命令来将这些数字转移到可电擦除RAM中。当修改过寄存器中的数时，这个过程能确保数字的完整性。高速暂存器RAM是由8个字节的存储器组成；第一和第二个字节是温度的显示位。第三和第四个字节是复制TH和TL，同时第三和

50、第四个字节的数字可以更新；第五个字节是复制配置寄存器，同时第五个字节的数字可以更新；六、七、八三个字节是计算机自身使用。用读寄存器的命令能读出第九个字节，这个字节是对前面的八个字节进行校验。64位光刻ROM的前8位是DS18B20的自身代码，接下来的48位为连续的数字代码，最后的8位是对前56位的CRC校验。64-位的光刻ROM又包括5个ROM的功能命令：读ROM，匹配ROM，跳跃ROM，查找ROM和报警查找。2.5.5DS18B20的初始化（1） 先将数据线置高电平“1”。（2） 延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）（3） 数据线拉到低电平“0”。（4） 延时750微秒（该时间

51、的时间范围可以从480到960微秒）。（5） 数据线拉到高电平“1”。（6） 延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）。（7） 若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒。（8） 将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。第三章 系统软硬件设计3.1 硬件电路的设计3.1.1 时钟电路的设计如图3-5所示。单片机工作的时间基准是由时钟电路提供的。在单片机的XTAL

52、1和XTAL2两个引脚间，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，电路中的器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路的参数。电路中，电容器C1和C2对振荡器频率有微调作用，通常的取值范围3010pF；石英晶体选择6MHZ或12MHZ都可以。其结果只是机器周期时间不同，影响计数器的计数初值。图3-5时钟设计电路3.2 软件设计3.2.1 软件设计的方案（1）进行应用软件设计时可采用模块化程序设计方法，其优点是：1）每个模块的程序结构简单，任务明确，易于编写、调试和修改。2）程序可读性好，对程序的修改可局部进行，其他部分可以保持不变，便于功能扩充。3）对于使用频繁的子程序可以建立

53、子程序库，便于多个模块调用。4）便于分工合作，多个人同时进行程序的编写和调试工作，加快软件研制进度。（2）设计方案及框图如图3-9所示。根据设计要求，首先要确定软件设计方案，即确定该软件应该完成哪些功能；其次是规划为了完成这些功能需要分成多少个功能模块，以及每一个程序模块的具体任务是什么。划分模块时应遵循下述原则：1）每个模块应具有独立的功能，能产生一个明确的结果。2）模块之间的控制参数应尽量简单，数据参数应尽量少。3）模块长度适中。4）根据模块的划分原则，将该程序划分成5个模块。图3-9 设计框图3.2.2 应用程序的设计 /- /名称：LCD中文显示温度与时间 /- /说明：运行本例时，液

54、晶屏讲实时显示当前日期，时间，温度信息。 /- #include #include #include extern void LCD_Initialise(); extern void Display_Str_at_xy(uchar x,uchar y,char *Buffer) reentrant; extern void Read_Temperature(); extern void Delay (uint num); extern float Build_Temperature_float(); extern uchar Current_Temp_Display_Buffer; exte

55、rn bit DS18B20_IS_OK; sbit SDA = P10;/DS1302数据线 sbit CLK = P11;/DS1302时钟线 sbit RST = P12;/DS1302复位线 uchar tCount = 0; /星期的中文对照表 char code *WeeksTable = “日”，“一”，“二”，“三”，“四”，“五”，“六”； /所读取的日期时间 uchar DateTime 7; char dat_str13; /- /向DS1302写入一字节 /- void Write_A_Byte_To_DS1302(uchar x) uchar i; for (i = 0;i = 1; /- /从DS1302读取一字节 /- uchar Get_A_Byte_FROM_DS1302() uchar i,b.t; for(i = 0;i = 1;t = SDA;b | = t 7;CLK = 1;CLK = 0;