畢業(yè)設(shè)計（論文）基于AT89S52單片機(jī)的智能家居設(shè)計

1、摘摘要要 隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使家庭實現(xiàn)了現(xiàn)代化、居住環(huán)境舒適 化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí) 慣，提高了人們生活質(zhì)量，智能家居就是在這種形勢下應(yīng)運而生。而且隨著作 為智能家居控制器的電子產(chǎn)品向智能化和微型化的不斷發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)成為 電子產(chǎn)品研制和開發(fā)中首先選擇的控制器。 基于以上思路，使用 atmel 公司的 at89s52 實現(xiàn)基于單片機(jī)的智能家居 的設(shè)計，其主要具有如下功能： （1） 紅外遙控選擇功能，按下相應(yīng)的按鍵選擇進(jìn)入相應(yīng)的功能。 （2） 密碼鎖設(shè)置有 6 位密

2、碼，密碼通過矩陣鍵盤輸入，輸入過程中發(fā)現(xiàn) 錯誤可進(jìn)行逐個刪除的操作。若密碼正確，則 led 液晶屏顯示鎖開， 否則會有錯誤提示，三次輸入錯誤則鎖關(guān)且伴隨蜂鳴器發(fā)出警告。 此外，在密碼正確的情況下可以進(jìn)行更改密碼操作。 （3） 步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)運行，并延時 3 秒。 （4） 溫度感應(yīng)裝置，可以在數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度。當(dāng)超過一定溫度時， 蜂鳴器發(fā)出聲響予以警告。 本次設(shè)計以 atmel 公司的單片機(jī) at89s52 為核心控制器件，選用上海浩 豚電子科技公司開發(fā)的 mini80 開發(fā)板模擬智能家居環(huán)境。同時使用 kevil uvision3 軟件來編寫單片機(jī)的 c 語言程序，繼而完成軟件調(diào)試，

3、然后下載到開 發(fā)板進(jìn)行硬件調(diào)試。最后聯(lián)合軟、硬件調(diào)試電路板，完成本次畢業(yè)設(shè)計。 關(guān)鍵詞：智能家居，單片機(jī)，at89s52，紅外遙控 abstract as the national economy and raise the level of science and technology, especially the rapid development of the computer technology, communication technology, network technology, control technology and the improvement of the f

4、amily to realize the modernization, to living environment comfortable change, secure. these high-tech has affect all aspects of peoples lives, changed people living habits, improved people life quality, smart home is also this situation arises at the historic moment. and as intelligent household con

5、troller electronic products to intelligent and the continuous development of miniaturization, micro control unit(mcu) have become the first choice for controllers in the development of electronic products. base on the thinking of smart home, this design uses at89s52 of atmel company. to carry out th

6、e design of the smart home, its main function as follow: 1. the corresponding function of ir remote control. when press the button can enter relevant function respectively. 2. code lock is set six passwords, and passwords are input through the keyboard. when found errors in the process of iuputing,y

7、ou can run a operation of deleting each password. if the correct password, then lcd screen display the lock open, otherwise there will be error.and three times relisted and input errors are locked with buzzer warned. in addition, in the correct, it can change the password . 3. step motor can underta

8、ke are turning and reverse, and delay three seconds. 4. temperature sensing device, can be in digital tube display the current temperature. when more than a certain temperature ,it alarms to buzzer tips. this design selects at89s52 of atmel company and use mini80 development board of shanghai haotun

9、 electronic technology development company as environment simulation of the smart home and compile with software of keil uvision3. and then dowanload the program to the development board. last, test the circuit board withed the software and hardware to finish the design. key words：smart home, mcu,at

10、89s52, ir remote 目目 錄錄 第 1 章 緒論.1 第 2 章 智能家居系統(tǒng)總體設(shè)計.2 2.1 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)和要求.2 2.2 課題分析.2 2.3 系統(tǒng)可行性分析.2 2.4 設(shè)計原理.4 2.5 系統(tǒng)組成.5 第 3 章 智能家居系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計.6 3.1 單片機(jī) at89s52 簡介.6 3.2 紅外遙控簡介.8 3.3 44 矩陣鍵盤.10 3.4 步進(jìn)電機(jī).11 3.5 lcd1602 顯示器.13 3.6 ds18b20 數(shù)字溫度傳感器.16 3.7 數(shù)碼管顯示電路.19 3.8 復(fù)位電路.20 3.9 振蕩電路.21 3.10 蜂鳴器.21 第 4 章 軟件

11、程序設(shè)計.23 4.1 軟件設(shè)計.23 4.2 c 語言的特點.23 4.3 具體軟件模塊實現(xiàn).24 4.4 軟件抗干擾技術(shù).29 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試.31 5.1 部分模塊電路調(diào)試.31 5.2 調(diào)試分析.32 5.3 故障分析.32 結(jié) 論.33 致 謝.34 參考文獻(xiàn).35 附錄 1：部分系統(tǒng)程序清單.36 附錄 2：系統(tǒng)實物照片.43 第 1 章 緒論 20 世紀(jì)八十年代初，20 世紀(jì)八十年代初，隨著大量采用電子技術(shù)的家用電器面市， 住宅電子化出現(xiàn)，80 年代中期，將家用電器、通信設(shè)備與安全防范設(shè)備各自獨立的功能 綜合為一體后，形成了住宅自動化概念。80 年代末，通信與信息技術(shù)的發(fā)展

12、，出現(xiàn)了通 過總線技術(shù)對住宅中各種通信、家電、安防設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與管理的商用系統(tǒng)，這在美國 稱為 smart home，也就是現(xiàn)在智能家居的原型。 智能家居最初的定義是這樣的，將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和 家庭安防裝置，通過家庭總線技術(shù) hbs(home bus system)連接到一個家庭智能系統(tǒng)上， 進(jìn)行集中或異地監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧 與協(xié)調(diào)，hbs 是智能住宅的基本單元也是智能住宅的核心。 目前通常把智能家居被定義為利用電腦、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過家庭信息管理 平臺將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合的一個系統(tǒng)。也就是說，首先，

13、它們都 要在一個家居中建立一個通訊網(wǎng)絡(luò)，為家庭信息提供必要的通路，在家庭網(wǎng)絡(luò)的操作系 統(tǒng)的控制下，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)對所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制 和監(jiān)測。其次，它們都要通過一定的媒介平臺，構(gòu)成與外界的通訊通道，以實現(xiàn)與家庭 以外的世界溝通信息，滿足遠(yuǎn)程控制監(jiān)測和交換信息的需求。最后，它們的最終目的都 是為滿足人們對安全、舒適、方便和符合綠色環(huán)境保護(hù)的需求。由此可見，智能家居是 一個系統(tǒng)層次概念，它涵蓋了在建筑環(huán)境層次能夠影響人們生活的諸多方面，就實際應(yīng) 用而言往往有以下系統(tǒng)：可視對講系統(tǒng)，家庭安防系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，家電控制系統(tǒng) 等等。 目前，雖然智能家居有一定的發(fā)展，出現(xiàn)了

14、一定數(shù)量的研究機(jī)構(gòu)和公司，尤其是經(jīng) 歷了 2000 年的智能家居概念炒作之后，智能家居得到空前的發(fā)展。但智能家居在中國還 處于初始階段，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)威的產(chǎn)品。本人想設(shè)計一款基于 mcs-51 單片機(jī)的智 能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)由密碼鎖模塊、紅外線遙控系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)，溫控系統(tǒng)構(gòu)成。該系 統(tǒng)的安裝無需改變家庭原有的布線，只對原有布線稍加修改即可，可有效的解決單個家 庭對智能家居產(chǎn)品的需求，且成本小、安裝周期短，在國內(nèi)有很大的市場潛能。 但是由于本人能力，時間以及芯片內(nèi)存的限制，要做整個系統(tǒng)顯然是不可能的。對 整個分系統(tǒng)而言，可以發(fā)現(xiàn)有很明顯的相似性，只是在某些細(xì)節(jié)上需要做不同的分析。 故而做好其

15、中一個便可觸類旁推?；诖?，本設(shè)計僅對僅對一部分智能控制系統(tǒng)做簡要 設(shè)計。該智能家電可以進(jìn)一步進(jìn)行拓展，可以通過 gsm 網(wǎng)絡(luò)完成手機(jī)與控制系統(tǒng)間的信 息交換，進(jìn)而傳遞控制信息；可以再室內(nèi)安裝光控系統(tǒng)自動控制窗簾的開閉；也可以通 過 arm 嵌入式的控制實現(xiàn)一鍵遙控多個電器的功能等等。 本設(shè)計第二章介紹了本系統(tǒng)的設(shè)計原理，第三章為系統(tǒng)硬件設(shè)計，第四章系統(tǒng)軟件 設(shè)計。 第 2 章 智能家居系統(tǒng)總體設(shè)計 2.1 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)和要求 本系統(tǒng)由單片機(jī)控制，使用無線紅外遙控技術(shù)進(jìn)行一定距離的數(shù)據(jù)傳輸，電子密碼 鎖的鍵盤輸入及 lcd 顯示，步進(jìn)電機(jī)的定時轉(zhuǎn)動，溫度傳感器數(shù)碼管顯示實時溫度并高 溫警告。測

16、量溫度范圍：-40+125；傳輸距離：大約為 1-3 米。 2.2 課題分析 首先，對于智能家居系統(tǒng)，基礎(chǔ)的功能是必須滿足的，同時還要滿足易于控制的條 件，但單片機(jī)的內(nèi)存是有一定的限度的。因此選擇合適的內(nèi)存的單片機(jī)控制成為本次設(shè) 計的重中之重。 再次，對于每一個獨立的功能，都需要做到最大可能的精確定時，這就要求用到定 時器。每一個功能選用合適的定時器而且不會和其他功能的定時器產(chǎn)生沖突，也是一個 需要認(rèn)真考慮的地方。 2.3 系統(tǒng)可行性分析 2.3.1 兩種設(shè)計方案 方案一：以 at89s52 為核心的單片機(jī)控制方案。 利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計和豐富的 i/o 端口，及其控制的準(zhǔn)確性，來設(shè)計實現(xiàn)

17、基本 的密碼鎖功能。在單片機(jī)的外圍電路上接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制， 可以使用紅外進(jìn)行短距離的無線遙控，接 lcd1602 顯示器用于顯示作用，以及接其他設(shè) 備。 方案二：以 74ls112 雙 jk 觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案。 由兩塊 74ls112 雙 jk 觸發(fā)器組成的邏輯電路，采用分立元件組成電子密碼鎖，其構(gòu) 造簡單，可以方便的實現(xiàn)密碼控制和報警電路控制等功能。但采用該方案使用的元件數(shù) 量會過多，不僅不易進(jìn)行修改設(shè)置，無法根據(jù)環(huán)境的改變而適時修改功能，而且升級能 力不夠強(qiáng)大，當(dāng)板制成后只能固定的實現(xiàn)一種特定功能。 考慮到數(shù)字電路方案原理過于簡單，而且不能滿足現(xiàn)實的

18、安全需求，而采用單片機(jī) 控制的智能家居系統(tǒng)不僅升級方便，而且程序修改簡單，所以本系統(tǒng)采用方案一完成電 子密碼鎖的功能。 2.3.2 鍵盤的選擇 方案一：采用獨立式按鍵來控制 使用獨立式按鍵來控制液晶的顯示需要很多的按鍵。該方案每一個按鍵實現(xiàn)一個功 能，有易于控制，程序編寫簡單的優(yōu)點，但是每個按鍵都需要接上拉電阻，這樣占用了 單片機(jī)大量的 i/o 接口資源，不僅要對單片機(jī)外擴(kuò) i/o 口，并且在電路焊接方面很不方 便，浪費了大量的資源，提高了系統(tǒng)成本。 方案二：采用矩陣式按鍵來控制 矩陣式鍵盤用于按鍵數(shù)目較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交 叉點上。把按鍵按行、列組成矩陣，在行列交

19、點上都對應(yīng)有一個鍵，這樣使用的按鍵要 少，這種判定有無鍵被按下以及確定被按鍵的位置的方法稱為鍵掃描法。該方案雖然提 高了編程的難度，但是節(jié)約了單片機(jī)大量的 i/o 口資源，免去了為焊接上拉電阻帶來了 麻煩，提高了整塊電路板的美觀度。 基于實際考慮，本系統(tǒng)選擇方案二來設(shè)計按鍵。 2.3.3 單片機(jī)的選擇 方案一：采用 at89c51 單片機(jī) at89c51 單片機(jī)是一種低電壓、高性能 cmos 8 位微處理器，可以與其它 51 系列的 單片機(jī)兼容，其內(nèi)部 rom 全部采用 flash,rom 最高時鐘頻率可以達(dá)到 24mhz，且能 以 3v 的超低電壓工作。但 at89c51 內(nèi)部 rom 僅為

20、 4kb，不利于功能的擴(kuò)展。 方案二：采用 at89s52 單片機(jī) at89s52 單片機(jī)具有 at89c51 的全部功能，最高外接晶振可達(dá) 33mhz，而且內(nèi)部 rom 為 8kb，有利于功能的擴(kuò)展。 基于實際考慮，本系統(tǒng)選擇方案二來設(shè)計單片機(jī)。 2.3.4 報警模塊的選擇 方案一：采用語音報警 采用語音報警，雖然可以使整個系統(tǒng)更加完美，但是會使程序更加復(fù)雜，而且提高 了整個系統(tǒng)的造價。 方案二：采用發(fā)光二極管和蜂鳴器來報警 采用發(fā)光二極管和蜂鳴器來報警，可以發(fā)出聲光報警，降低了成本。 基于實際考慮，本系統(tǒng)選擇方案二來設(shè)計密碼鎖。 2.3.5 電源模塊的選擇 方案一：采用干電池作為系統(tǒng)的電源

21、 采用干電池作為單片機(jī)電子密碼鎖的電源，由于調(diào)試時間較長，干電池需要經(jīng)常更 換，不符合節(jié)約社會資源的要求，并且?guī)Х桨感枰幸粋€硬件將 3 節(jié)電池串聯(lián)在一起以 產(chǎn)生足夠的電壓，若如此，將造成攜帶的不便。 方案二：采用 5v 直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng)電源 采用 5v 直流穩(wěn)壓電源作為系統(tǒng)電源，不僅功率上可以滿足系統(tǒng)需要，而且不需要更 換電源，比較輕便，使用更加安全可靠。 基于以上分析，我們決定采用方案二。 2.4 設(shè)計原理 結(jié)合整個系統(tǒng)的功能、成本、美觀度等方面的綜合考慮，本系統(tǒng)主要由單片機(jī)、矩陣鍵盤、液晶 顯示器和密碼存儲、紅外遙控等部分組成。其中紅外遙控部分用于系統(tǒng)啟動時的功能選擇；矩陣鍵盤 用于

22、輸入數(shù)字密碼和一些功能的實現(xiàn)。用戶通過連接在單片機(jī)的矩陣鍵盤輸入密碼，單片機(jī)接收鍵入 的代碼，并與存貯在 rom 中的密碼進(jìn)行比較，從而判斷密碼是否正確，然后控制引腳的高低電平傳 到開鎖電路或者報警電路控制開鎖還是報警。如果密碼正確，則開鎖；如果密碼不正確，則允許操作 人員重新輸入密碼，并且報警提示，對于信息，則通過 lcd 顯示器及發(fā)出聲光報警來顯示；步進(jìn)電機(jī) 可以進(jìn)行定時的正轉(zhuǎn)和發(fā)轉(zhuǎn)；數(shù)碼管則可以根據(jù)數(shù)碼采集模塊顯示當(dāng)前的溫度，并且在高于一定溫度 值是予以警示。 系統(tǒng)共有兩部分構(gòu)成，即硬件部分與軟件部分。其中硬件部分由電源輸入部分、鍵盤輸入部分、 紅外遙控部分、復(fù)位部分、晶振部分、蜂鳴器報

23、警部分、lcd 顯示部分、步進(jìn)電機(jī)部分、溫度采集部 分、數(shù)碼管顯示部分組成。軟件部分對應(yīng)的由主程序、初始化程序、lcd 顯示程序、鍵盤掃描程序、 鍵功能程序、延時程序、溫度采集程序、數(shù)碼管顯示程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動程序、紅外遙控程序等組成。 其原理框圖如圖 2-1 所示。 圖 2-1 智能家居系統(tǒng)原理框圖 at89s52 紅外遙控電路 鍵盤掃描電路 晶振電路 溫度采集電路 復(fù)位電路lcd 顯示電路 數(shù)碼管顯示電 路 步進(jìn)電機(jī)電路 報警電路 電源電路 2.5 系統(tǒng)組成 在確定了選用什么型號的單片機(jī)后，就要確定外圍電路。其外圍電路包括電源輸入 部分、紅外遙控、鍵盤輸入部分、復(fù)位部分、晶振部分、溫度采集

24、部分、數(shù)碼管顯示部 分、步進(jìn)電機(jī)部分、報警部分、lcd部分，根據(jù)實際情況，鍵盤輸入部分選擇4*4矩陣鍵 盤，顯示部分選擇液晶顯示lcd1602，步進(jìn)電機(jī)采用mp28ga，溫度采集使用ds18b20數(shù) 字溫度傳感器。根據(jù)以上器件，選取了上海浩豚電子科技公司生產(chǎn)的mini80單片機(jī)開發(fā) 板作為基本的模擬環(huán)境。該開發(fā)板器件優(yōu)良，做工精細(xì)，完全可以滿足本次設(shè)計需求。 其原理圖如圖2-2所示。 圖 2-2 開發(fā)板硬件電路原理圖 第 3 章 智能家居系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 3.1 單片機(jī) at89s52 簡介 3.1.1 主要特性 at89s52 是一種低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 8k 在系

25、統(tǒng)可編程 flash 存儲器。使 用 atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 cpu 和在系統(tǒng)可編 程 flash，使得 at89s52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 at89s52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) flash，256 字節(jié) ram， 32 位 i/o 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位 定時器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘 電路。另外，at89s5

26、2 可降至 0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu 停止工作，允許 ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，ram 內(nèi)容被保存， 振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 主要性能 1與 mcs-51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容； 28k 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 flash 存儲器； 31000 次擦寫周期； 4全靜態(tài)操作：0hz-33mhz； 5三級加密程序存儲器； 632 個可編程 i/o 口線； 7三個 16 位定時器/計數(shù)器； 8六個中斷源； 9全雙工 uart 串行通道； 10低功耗空閑和掉電模式； 11掉電后中斷可喚醒

27、； 12看門狗定時器； 13雙數(shù)據(jù)指針； 14掉電標(biāo)識符 。 3.1.2 管腳說明 管腳如圖 3-1 所示。 圖 3-1 at89s52 管腳圖 p0 口：一個 8 位漏極開路的雙向 i/o 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8 個 ttl 邏 輯電平。對 p0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入，當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，p0 口也被作為低 8 位地址/數(shù) 據(jù)復(fù)用。在這種模式下，p0 不具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時，p0 口也用來接收指令字節(jié)；在程 序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。 p1 口：一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 輸出緩沖器能

28、驅(qū)動 4 個 ttl 邏輯電平。 對 p1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外 部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil） 。 此外，p1.0 和 p1.1 分別作定時器/計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（p1.0/t2）和定時器/計數(shù)器 2 的觸 發(fā)輸入（p1.1/t2ex） 。 在 flash 編程和校驗時，p1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 引腳號第二功能： p1.0 t2（定時器/計數(shù)器 t2 的外部計數(shù)輸入） ，時鐘輸出； p1.1 t2ex（定時器/計數(shù)器 t2 的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） ； p1.5 mosi（在系統(tǒng)編

29、程用） ； p1.6 miso（在系統(tǒng)編程用） ； p1.7 sck（在系統(tǒng)編程用） ； p2 口：一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動。 p3 口：一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 ttl 邏輯電 平。對 p2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時， 被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil） 。 在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址 讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 在使用 8 位地址訪問

30、外部數(shù)據(jù)存儲器時，p2 口輸出 p2 鎖存器的內(nèi)容。 在 flash 編程和校驗時，p2 口 也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 端口引腳 第二功能： p3.0 rxd(串行輸入口)； p3.1 txd(串行輸出口)； p3.2 into(外中斷 0)； p3.3 int1(外中斷 1)； p3.4 to(定時/計數(shù)器 0)； p3.5 t1(定時/計數(shù)器 1) ； p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)； p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) ； 此外，p3 口還接收一些用于 flash 閃存編程和程序校驗的控制信號。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，rst 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以

31、上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 ale/prog：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存 地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下，ale 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外 輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ale 脈沖。對 flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog） 。如有必要，可通過對特殊功能寄存 器（sfr）區(qū)中的 8eh 單元的 d0 位置位，可禁止 ale 操作。該位置位后，只有一條 movx 和 movc 指令才能將 ale 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程

32、序時，應(yīng)設(shè)置 ale 禁 止位無效。 sen：程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) at89s52 由外部程序存 儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 psen 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部 數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 psen 信號。 ea/vpp：外部訪問允許，欲使 cpu 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000h-ffffh） ，ea 端必須 保持低電平（接地） 。需注意的是：如果加密位 lb1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 ea 端狀態(tài)。如 ea 端 為高電平（接 vcc 端） ，cpu 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。flash 存儲器編程時，該引腳加上

33、+12v 的編程允許電源 vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12v 編程電壓 vpp。 xtal1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。 3.2 紅外遙控簡介 紅外遙控使用方便，功能多目前已廣泛應(yīng)用在電視機(jī)、vcd、dvd、空調(diào)等 各種家用電器中，且價格便宜，市場上非常容易買到。如果能將遙控器上許多的按鍵解 碼出來用作單片機(jī)系統(tǒng)的輸入則解決了常規(guī)矩陣鍵盤線路板過大、布線復(fù)雜、占用 io 口過多的弊病。而且通過使用遙控器，操作時可實現(xiàn)人與設(shè)備的分離，從而更加方 便使用。本設(shè)計采用 tc9012 為編碼芯片的遙控器。 3.2.1 編碼格式 10 和

34、1 的編碼 遙控器發(fā)射的信號由一串 0 和 1 的二進(jìn)制代碼組成不同的芯片對 0 和 1 的編碼有 所不同。通常有曼徹斯特編碼和脈沖寬度編碼。tc9012 的 0 和 1 采用 pwm 方法編碼， 即脈沖寬度調(diào)制。0 碼由 0.56ms 低電平和 0.56ms 高電平組合而成脈沖寬度為 1.12ms1 碼由 0.56ms 低電平和 1.69ms 高電平組合而成脈沖寬度為 2.25ms。在編寫解 碼程序時通過判斷脈沖的寬度，即可得到 0 或 1。 2按鍵的編碼 當(dāng)我們按下遙控器的按鍵時，遙控器將發(fā)出一串二進(jìn)制代碼，我們稱它為一幀數(shù)據(jù)。 根據(jù)各部分的功能?？蓪⑺鼈兎譃?5 部分，分別為引導(dǎo)碼、地址

35、碼、地址碼、數(shù)據(jù)碼、 數(shù)據(jù)反碼。遙控器發(fā)射代碼時均是低位在前。高位在后。由分析可以得到，引導(dǎo)碼高 電平為 4.5ms，低電平為 4.5ms。當(dāng)接收到此碼時，表示一幀數(shù)據(jù)的開始。單片機(jī)可以準(zhǔn) 備接收下面的數(shù)據(jù)。地址碼由 8 位二進(jìn)制組成，共 256 種。圖中地址碼重發(fā)了一次。主 要是加強(qiáng)遙控器的可靠性。如果兩次地址碼不相同，則說明本幀數(shù)據(jù)有錯，應(yīng)丟棄。不 同的設(shè)備可以擁有不同的地址碼。因此，同種編碼的遙控器只要設(shè)置地址碼不同，也不 會相互干擾。圖中的地址碼為十六進(jìn)制的 0eh(注意低位在前)。在同一個遙控器中所有 按鍵發(fā)出的地址碼都是相同的。數(shù)據(jù)碼為 8 位，可編碼 256 種狀態(tài)，代表實際所按

36、下的 鍵。數(shù)據(jù)反碼是數(shù)據(jù)碼的各位求反，通過比較數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼可判斷接收到的數(shù)據(jù) 是否正確。如果數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之間的關(guān)系不滿足相反的關(guān)系則本次遙控接收有誤， 數(shù)據(jù)應(yīng)丟棄。在同一個遙控器上所有按鍵的數(shù)據(jù)碼均不相同。數(shù)據(jù)碼為十六進(jìn)制的 0ch，數(shù)據(jù)反碼為十六進(jìn)制的 0f3h(注意低位在前)，兩者之和應(yīng)為 0ffh。 3.2.2 遙控信號的解碼算法及程序編制 當(dāng)遙控器無鍵按下。紅外發(fā)射二極管不發(fā)出信號，遙控接收頭輸出信號 1。有鍵按下 時，0 和 1 編碼的高電平經(jīng)遙控頭倒相后會輸出信號 0。由于與單片機(jī)的中斷腳相連，將 會引起單片機(jī)中斷(單片機(jī)預(yù)先設(shè)定為下降沿產(chǎn)生中斷)。單片機(jī)在中斷時使用定時器

37、 0 或 定時器 1 開始計時，到下一個脈沖到來時，即再次產(chǎn)生中斷時，先將計時值取出。清零 計時值后再開始計時，通過判斷每次中斷與上一次中斷之間的時間間隔。便可知接收到 的是引導(dǎo)碼還是 0 和 1。如果計時值為 9ms。接收到的是引導(dǎo)碼，如果計時值等于 1.12ms，接收到的是編碼 0。如果計時值等于 2.25ms接收到的是編碼 1。在判斷時間時， 應(yīng)考慮一定的誤差值。因為不同的遙控器由于晶振參數(shù)等原因，發(fā)射及接收到的時間也 會有很小的誤差。在本設(shè)計中我們采用紅外一體化接收頭 hs0038，紅外發(fā)射的信號編碼 如圖 3-2 所示。 圖 3-2 紅外發(fā)射編碼示意圖 由圖 3-2 可以看出，紅外發(fā)

38、射出的碼通過 38k 載波，一體化的接收頭信號端出的碼則通過內(nèi)部電 路解調(diào)并整形，輸出的則是數(shù)據(jù)波形。利用這種性能可以做出紅外遙控器解碼。 解碼方法如下： (1) 設(shè)外部中斷 0(或者 1)為下降沿中斷，定時器 0(或者 1)為 16 位計時器初始值為 0。 (2) 第一次進(jìn)入遙控中斷后，開始計。 (3) 從第二次進(jìn)入遙控中斷起，先停止計時。并將計時值保存后，再重新計時。如果 計時值等于前導(dǎo)碼的時間，設(shè)立前導(dǎo)碼標(biāo)志。準(zhǔn)備接收下面的一幀遙控數(shù)據(jù)，如果計時 值不等于前導(dǎo)碼的時間，但前面已接收到前導(dǎo)碼，則判斷是遙控數(shù)據(jù)的 0 還是 1。 (4) 繼續(xù)接收下面的地址碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。 (5) 當(dāng)接

39、收到 32 位數(shù)據(jù)時，說明一幀數(shù)據(jù)接收完畢。此時可停止定時器的計時，并 判斷本次接收是否有效如果兩次地址碼相同且等于本系統(tǒng)的地址，數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼 之和等 0ffh，則接收的本幀數(shù)據(jù)碼有效。否則丟棄本次接收到的數(shù)據(jù)。 (6) 接收完畢，初始化本次接收的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備下一次遙控接收。 3.3 44 矩陣鍵盤 由于本系統(tǒng)所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤，采用的是矩陣式按 鍵鍵盤。它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤，按鍵位于行列的交叉點上，密碼鎖的 密碼由鍵盤輸入完成，與獨立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多 i/o 口。 每一條水平（行線）與垂直線（列線）的交叉處不相通，而是通過一個按鍵來連通，

40、利用這種行列式矩陣結(jié)構(gòu)只需要 n 條行線和 m 條列線，即可組成具有 nm 個按鍵的鍵 盤。 首先辨別鍵盤中有無按鍵按下，通過單片機(jī) i/o 口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線 狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字 ffh，把全部列線置為低電平，然后將列線 的電平狀態(tài)讀入累加器 a 中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平從而 使行線不全為 1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下是通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入 狀態(tài)來實現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為 1，則所 按下的鍵不在此列；如果不全為 1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交 的交點上的那個

41、鍵。接線如圖 3-3。 圖 3-3 行列式矩陣鍵盤電路示意圖 本設(shè)計中使用的這個4*4鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用。按鍵的 操作面板如表3-1所示。 表3-1 按鍵操作面板示意表 048 159修改 26 刪除 37 確定 3.4 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制 系統(tǒng)中。隨著微電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個國民經(jīng) 濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信 號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是 以固定的角

42、度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確 定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào) 速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的 特點，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 現(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（vr） 、永磁式步進(jìn)電機(jī)（pm） 、混合式 步進(jìn)電機(jī)（hb）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。 本次設(shè)計選用的是感應(yīng)子式四向四拍步進(jìn)電機(jī)。 3.4.1 反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理 下面通過三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)原理來了解步進(jìn)電機(jī)的一般工作原理。 (1) 結(jié)構(gòu) 如圖3-4所示。電機(jī)轉(zhuǎn)子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵

43、磁繞阻，其幾何軸線 依次分別與轉(zhuǎn)子齒軸線錯開。0、1/3、2/3,（相鄰兩轉(zhuǎn)子齒軸線間的距離為齒距以 表示） ，即a與齒1相對齊，b與齒2向右錯開1/3，c與齒3向右錯開2/3，a與齒5相對 齊， （a就是a，齒5就是齒1） 圖 3-4 反應(yīng)時步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu) (2) 旋轉(zhuǎn) 如a相通電，b，c相不通電時，由于磁場作用，齒1與a對齊， （轉(zhuǎn)子不受任何力以下 均同） 。如b相通電，a，c相不通電時，齒2應(yīng)與b對齊，此時轉(zhuǎn)子向右移過1/3，此時 齒3與c偏移為1/3，齒4與a偏移（-1/3）=2/3。如c相通電，a，b相不通電，齒3 應(yīng)與c對齊，此時轉(zhuǎn)子又向右移過1/3，此時齒4與a偏移為1/3對齊。如

44、a相通電， b，c相不通電，齒4與a對齊，轉(zhuǎn)子又向右移過1/3這樣經(jīng)過a、b、c、a分別通電狀態(tài)， 齒4（即齒1前一齒）移到a相，電機(jī)轉(zhuǎn)子向右轉(zhuǎn)過一個齒距，如果不斷地按 a，b，c，a通電，電機(jī)就每步（每脈沖）1/3,向右旋轉(zhuǎn)。如按a，c，b，a 通電，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 由此可見：電機(jī)的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。而方 向由導(dǎo)電順序決定。 不過，出于對力矩、平穩(wěn)、噪音及減少角度等方面考慮。往往采用a-ab-b-bc-cca- a這種導(dǎo)電狀態(tài)，這樣將原來每步1/3改變?yōu)?/6。甚至于通過二相電流不同的組合， 使其1/3變?yōu)?/12，1/24，這就是電機(jī)細(xì)分驅(qū)動的基本理論依據(jù)。

45、 不難推出：電機(jī) 定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉(zhuǎn)子齒軸線偏移1/m,2/m(m-1)/m,1。并且導(dǎo)電 按一定的相序電機(jī)就能正反轉(zhuǎn)被控制這是步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的物理條件。只要符合這一 條件我們理論上可以制造任何相的步進(jìn)電機(jī)，出于成本等多方面考慮，市場上一般以二、 三、四、五相為多。 (3) 力矩 電機(jī)一旦通電，在定轉(zhuǎn)子間將產(chǎn)生磁場（磁通量）當(dāng)轉(zhuǎn)子與定子錯開一定角度產(chǎn)生 力f與（d/d）成正比 s 其磁通量=br*s br為磁密，s為導(dǎo)磁面積 f與l*d*br成正比l 為鐵芯有效長度，d為轉(zhuǎn)子直徑 br=ni/r ni為勵磁繞阻安匝數(shù)（電流乘匝數(shù)）r為磁阻。 力矩=力*半徑 力矩與電機(jī)有效體積*

46、安匝數(shù)*磁密 成正比（只考慮線性狀態(tài)）因此，電機(jī)有效體積 越大，勵磁安匝數(shù)越大，定轉(zhuǎn)子間氣隙越小，電機(jī)力矩越大，反之亦然。 3.4.2 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)特點 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)與傳統(tǒng)的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供 軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能， 因此該電機(jī)效率高，電流小，發(fā)熱低。因永磁體的存在，該電機(jī)具有較強(qiáng)的反電勢，其 自身阻尼作用比較好，使其在運轉(zhuǎn)過程中比較平穩(wěn)、噪音低、低頻振動小。 感應(yīng)子式步 進(jìn)電機(jī)某種程度上可以看作是低速同步電機(jī)。一個四相電機(jī)可以作四相運行，也可以作 二相運行。 （必須采用雙極電壓驅(qū)動） ，而反應(yīng)式電機(jī)則

47、不能如此。例如：四相，八相運 行（a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a）完全可以采用二相八拍運行方式.不難發(fā)現(xiàn)其條件為c= ,d= . 一個二相電機(jī)的內(nèi)部繞組與四相電機(jī)完全一致，小功率電機(jī)一般直接接為二相，而 功率大一點的電機(jī)，為了方便使用，靈活改變電機(jī)的動態(tài)特點，往往將其外部接線為八 根引線（四相） ，這樣使用時，既可以作四相電機(jī)使用，可以作二相電機(jī)繞組串聯(lián)或并聯(lián) 使用。 3.4.3 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)分類 感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)以相數(shù)可分為 ：二相電機(jī)、三相電機(jī)、四相電機(jī)、五相電機(jī)等。 以機(jī)座號（電機(jī)外徑）可分為：42byg(byg為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號） 、 57byg、86byg、110

48、byg、 （國際標(biāo)準(zhǔn)） ，而像70byg、90byg、130byg等均為國內(nèi)標(biāo) 準(zhǔn)。 3.5 lcd1602 顯示器 現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。1602 型 lcd 顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。1602 型 lcd 可以顯示 2 行 16 個字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 d0d7 和 rs，r/w，en 三個控制端口，工作電壓為 5v， 并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能。 lcd 器件引腳如圖 3-5 所示。 圖 3-5 1602lcd 引腳示意圖 顯示地址如圖 3-6 所示。 圖 3-6 1602lcd 顯示地址示意圖 3.5.1 接口

49、信號說明 1602 型 lcd 的接口信號說明如表 3-2 所示。 表 3-2 1602 型 lcd 的接口信號說明 編號符號引腳說明編號符號引腳說明 1vss電源地9d2data i/o 2vdd電源正極10d3data i/o 3v0液晶顯示偏壓信號11d4data i/o 4rs數(shù)據(jù)/命令選擇端 （h/l） 12d5data i/o 5r/w讀寫選擇端（h/l）13d6data i/o 6e使能信號14d7data i/o 7d0data i/o15bla背光源正極 8d1data i/o16blk背光源負(fù)極 3.5.2 主要技術(shù)參數(shù) 1602 型 lcd 的主要技術(shù)參數(shù)如表 3-3 所

50、示所示。 表 3-3 1602 型 lcd 的主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量16x2 個字符 芯片工作電壓4.55.5v 工作電流2.0ma（5.0v） 模塊最佳工作電壓5.0v 字符尺寸2.95x4.35(wxh)mm 3.5.3 基本操作程序 讀狀態(tài)：輸入：rs=l，rw=l，e=h 輸出：d0d7=狀態(tài)字 讀數(shù)據(jù)：輸入：rs=h，rw=h，e=h 輸出：無 寫指令：輸入：rs=l，rw=l，d0d7=指令碼，e=高脈沖 輸出：d0d7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)：輸入：rs=h，rw=l，d0d7=數(shù)據(jù)， e=高脈沖 輸出：無 3.5.4 ram地址映射圖 控制器內(nèi)部帶有 80b 的 ram 緩沖區(qū)，對應(yīng)關(guān)系

51、如圖 3-7 所示： 圖 3-7 1602ram 地址映射 當(dāng)我們向圖中的 000f、404f 地址中的任一處寫入顯示數(shù)據(jù)時，液晶都可以立即 顯示出來，當(dāng)寫入到 1027 或 5067 地址處時，必須通過移屏指令將它們移入可顯示 區(qū)域方可正常顯示。 3.5.5 狀態(tài)字說明 如圖 3-8 所示： 圖 3-8 狀態(tài)字 注意：原則上每次對控制器進(jìn)行讀、寫操作之前，都必須進(jìn)行讀寫檢測，確保 sta7 為 0。實際上，由于單片機(jī)的操作速度慢于液晶控制器的反應(yīng)速度，因此可以不進(jìn)行讀寫 檢測，或只進(jìn)行簡短延時即可。 3.5.6 初始化設(shè)置 （1）顯示模式設(shè)置 如圖 3-9 所示。 圖 3-9 顯示模式設(shè)置

52、（2）顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置 如圖 3-10 所示。 圖 3-10 顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置 3.6 ds18b20 數(shù)字溫度傳感器 本設(shè)計中采用的是 dallas 半導(dǎo)體公司制造的數(shù)字化溫度傳感器 ds18b20，它是世界上第一片支 持 一線總線接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟(jì)的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)， 為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。ds18b20 一線總線數(shù)字化溫度傳感器 同 ds1820 一樣，ds18b20 也 支持一線總線接口，測量溫度范圍為 -55c+125c，在-10+85c 范圍內(nèi),精度為0.5 c。ds1822 的精度較差為 2c ?，F(xiàn)場溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳

53、輸，大大提高了系統(tǒng)的抗 干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。 與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3v5.5v 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品 更便宜，體積更小。 3.6.1 ds18b20的新性能 (1) 可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：3.05.5v； (2) 測溫范圍：-55+125，在-10+85時精度為0.5； (3) 可編程的分辨率為 912 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 0.5、0.25、0.125和 0.0 625； (4) 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字； (5) 負(fù)壓特性：電源極性接反時

54、，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 3.6.2 ds18b20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64 位光刻 rom、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度 報警觸發(fā)器 th 和 tl、配置寄存器。ds18b20 的管腳排列如圖 3-11 所示。 圖 3-11 ds18b20 外形圖 引腳定義： (1) dq 為數(shù)字信號輸入/輸出端； (2) gnd 為電源地； (3) vdd 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3-12 所示。 圖 3-12 ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 3.6.3 ds18b20主要的數(shù)據(jù)部件 (1) 光刻 rom 中的

55、64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 ds18b20 的 地址序列碼。64 位光刻 rom 的排列是：開始 8 位（28h）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48 位是該 ds18b20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（crc=x8+x5 +x4+1）。光刻 rom 的作用是使每一個 ds18b20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總 線上掛接多個 ds18b20 的目的。 (2） ds18b20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符 號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 0.0625/lsb 形式表達(dá)，其中 s 為符號位。如圖 3-

56、13 所示。 圖 3-13 ds18b20 溫度值格式表 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18b20 的兩個 8 比特的 ram 中，二進(jìn) 制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 0.0625 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘 于 0.0625 即可得到實際溫度。 (3) ds18b20 溫度傳感器的存儲器 ds18b20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 ram 和一個非易失性的可電擦 除的 eepram,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 th、tl 和結(jié)構(gòu)寄存器。 (

57、4) 配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如表 3-4 所示。 表 3-4 配置寄存器結(jié)構(gòu) tmr1r011111 低五位一直都是 1 ，tm 是測試模式位，用于設(shè)置 ds18b20 在工作模式還是在測試 模式。在 ds18b20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動。r1 和 r0 用來設(shè)置分辨率 ，如下表所示：（ds18b20 出廠時被設(shè)置為 12 位） 分辨率設(shè)置如表 3-5 所示。 表 3-5 溫度值分辨率設(shè)置表 r1r0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時間 009 位93.75ms 0110 位187.5ms 1011 位375ms 1112 位750ms 3.7 數(shù)碼管顯示電路 本設(shè)計中溫度采用共陰極

58、數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。 數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元 （多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為 1 位、2 位、4 位等等數(shù)碼管。 一支七段數(shù)碼管實際由 8 個發(fā)光二極管構(gòu)成，其中 7 個組形構(gòu)成數(shù)字 8 的七段筆畫， 所以稱為七段數(shù)碼管，而余下的 1 個發(fā)光二極管作為小數(shù)點。通常分別給 8 個發(fā)光二極 管標(biāo)上記號：a,b,c,d,e,f,g,h。對應(yīng) 8 的頂上一畫，按順時針方向排，中間一畫為 g，小數(shù) 點為 h。如圖 3-14 所示。 圖 3-14 數(shù)碼管示意圖 我們通常又將各二極與一個

59、字節(jié)的 8 位對應(yīng)，a(d0)，b(d1),c(d2)，d(d3)，e(d4)， f(d5)，g(d6)，h(d7)，相應(yīng) 8 個發(fā)光二極管正好與單片機(jī)一個端口 pn 的 8 個引腳連接， 這樣單片機(jī)就可以通過引腳輸出高低電平控制 8 個發(fā)光二極的亮與滅，從而顯示各種數(shù) 字和符號；對應(yīng)字節(jié)，引腳接法為：a(pn.0)，b(pn.1)，c(pn.2)，d(pn.3)，e(pn.4)，f(pn.5)， g(pn.6)，h(pn.7)。 如果將 8 個發(fā)光二極管的負(fù)極（陰極）內(nèi)接在一起，作為數(shù)碼管的一個引腳，這種數(shù)碼管則被稱 為共陰數(shù)碼管，共同的引腳則稱為共陰極，8 個正極則為段極。否則，如果是將正

60、極（陽極）內(nèi)接在 一起引出的，則稱為共陽數(shù)碼管，共同的引腳則稱為共陽極，8 個負(fù)極則為段極。 以單支共陰數(shù)碼管為例，可將段極接到某端口 pn，共陰極接 gnd，則可編寫出對應(yīng)十六進(jìn)制碼 的七段碼表字節(jié)數(shù)據(jù)如圖 3-15 所示。 圖 3-15 七段碼表字節(jié)數(shù)據(jù) 3.8 復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位是使 cpu 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這 個狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后 pc0000h，使單片機(jī)從第個單元取指令。無論是在單 片機(jī)剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即 rst 為 高電平期間），p0 口為高組態(tài)，p1p3 口輸出高電平；外部程序存儲器讀選通