基于單片機的數(shù)字測速儀設(shè)計

1、廣西大學(xué)行健文理學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書題目：基于單片機的多點溫度檢測設(shè)計 學(xué) 部： 電氣信息學(xué)部 專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 班 級： 2011級(1)班 學(xué) 號： 1138340124 學(xué)生姓名： 黎衛(wèi)鋒 指導(dǎo)教師： 楊鳳娟 二一五 年 五 月摘要在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中，多點溫度檢測系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，例如消防電氣的非破壞性溫度檢測，電力設(shè)備的過熱故障預(yù)知檢測，空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測，各類運輸工具組件的過熱檢測，醫(yī)療與診斷設(shè)備的溫度測試等。針對這一情況，本文設(shè)計了一種基于AT89C51單片機的溫度檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)利用單片機獲得溫度傳感器數(shù)據(jù)并與系統(tǒng)設(shè)計值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果分別控制執(zhí)行系統(tǒng)系統(tǒng)采用AT

2、89C51單片機視作為控裁核心，進行溫度采集、信息顯示及執(zhí)行機構(gòu)的控制。溫度傳感器采用Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字傳感器DSl8820。為了能夠提供形象的用戶顯示界面，系統(tǒng)采用圖形液晶顯示模塊LCDl2864，顯示各釋字符及圖形。關(guān)鍵詞：多點溫度檢測 單片機 DSl8820傳感器 Abstract In industrial production and daily life, the application of multi-point temperature detecting system is very wide, such as fire electric non-destructi

3、ve testing temperature, precognition overheating fault detection of power equipment, and detect the temperature of the air conditioning system, all kinds of transport components of overheat detection, medical and diagnostic equipment, such as temperature test. Aim at this situation, this paper desig

4、ns a temperature detection system based on AT89C51, using single chip computer system for temperature sensor data and comparing with values of system design, according to the comparison results, respectively, to control execution system system USES AT89C51 as control core, cutting temperature acquis

5、ition, information display and control of the actuator. The temperature sensor using digital sensor DSl8820 Dallas semiconductor company. In order to be able to provide the image of the user interface, the system adopts LCDl2864 graphic liquid crystal display module, according to the interpretation

6、of the basic characters and graphics.51 single chip microcomputer temperature gathering application system used in the collection of variables, and to control other variables or action in the application system, such as collection of cold storage temperature to decide whether to open or closed refri

7、geration, collection of greenhouse temperature decide whether to open the Windows for ventilation. In practical application, the work is often not only use one point of temperature data as a reference, need to refer to multiple point temperature data at the same time, the need to use a multi-point t

8、emperature acquisition system to complete the corresponding work. Temperature acquisition system need to pay attention to the qualitative change of including patch number, patch distance, with sampling temperature range and accuracy. So this system need to eight distance in 10 cm points within the s

9、cope of data collection, the collection temperature range in - 30 50 range, acquisition precision of 0.5 .Keywords:Multipoint temperature detection SCM DSl8820 sensor 目錄第一章緒論11.1 系統(tǒng)背景11.2 系統(tǒng)概述11.3 設(shè)計任務(wù)及方案2第二章方案論證42.1 傳感器部分42.2 主控制部分62.3 系統(tǒng)方案82.4 數(shù)碼管12第三章硬件電路的設(shè)計133.1 電源以及看門狗電路133.2 鍵盤以及顯示電路13 3.3 溫度測

10、試電路. 3.4 串口通訊電路. 3.5 整體電路.第四章軟件設(shè)計174.1 概述174.2 主程序方案17 4.3 各模塊子程序設(shè)計.第5章 系統(tǒng)調(diào)試 5.1 分步調(diào)試. 5.2 統(tǒng)一調(diào)試.結(jié)束語25參考文獻26附錄27致謝36第一章緒論1.1系統(tǒng)背景介紹溫度是工業(yè)生產(chǎn)中最常見和最基本的工業(yè)參數(shù)之一，是與人類的生活、工作關(guān)系最密切的物理量，也是各學(xué)科與工程研究設(shè)計中經(jīng)常遇到和必須精確測量的物理量。而隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是單片微機的發(fā)展，使傳統(tǒng)的測量儀器在原理，功能，精度及自動化水平等方面發(fā)生了巨大的變化，使很多的傳統(tǒng)電子儀器被相應(yīng)的全新的儀器類型和測試系統(tǒng)體系所代替。隨著

11、電子技術(shù)以及應(yīng)用需求的發(fā)展，單片機技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進展。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)有了更高的飛躍，我們現(xiàn)在完全可以運用單片機來代替人工測量,這樣既省時又省力。 由于單片機具有功能強、體積小、可靠性好、和價格低廉等獨特優(yōu)點，且在智能儀器儀表、工業(yè)自動控制、計算機智能終端、家用電器、兒童玩具等許多方面，都已得到了很好的應(yīng)用，因而受到人們高度重視，取得了一系列科研成果，成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機種，具有廣闊的發(fā)展前景。51單片機溫度采集應(yīng)用系統(tǒng)常用于變量的采集，并對應(yīng)用系統(tǒng)中的其他變量或動作進行控制，如采集冷庫的溫度決定

12、是否開啟或關(guān)閉制冷，采集溫室的溫度決定是否要開啟窗戶進行通風。而在實際應(yīng)用中，這些工作往往不是只使用一個點的溫度數(shù)據(jù)作為參考量，需要同時參考多個點的溫度數(shù)據(jù)，此時需要使用一個多點的溫度采集系統(tǒng)來完成相應(yīng)的工作。溫度采集系統(tǒng)需要關(guān)注的質(zhì)變包括采集點數(shù)目、采集點距離、帶采集溫度范圍及采集精度。因此本系統(tǒng)需要對8個距離在10cm范圍內(nèi)的點數(shù)據(jù)進行采集，其采集溫度范圍在-3050區(qū)間，采集精度為0.5。1.2系統(tǒng)概述該案由單片機、模擬溫度傳感器AD590、運算放大器、AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼顯示電路、集成功率放大器、報警器組成。 本方案采用模擬溫度傳感器AD590作為測溫元件，傳感器將測量的溫度變換轉(zhuǎn)換成電流

13、的變化，再通過電路轉(zhuǎn)換成電壓的變化，使用運算放大器交將信號進行適當?shù)姆糯?，最后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳送給單片機，單片機將溫度值進行處理之后用數(shù)碼顯示 ，當溫度值超過設(shè)置值時，系統(tǒng)開始報警。1.3圖 1.1多點溫度采集系統(tǒng)的工作流程圖1.441第二章多點溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計思路2.1多點溫度采集系統(tǒng)的工作流程多點溫度采集系統(tǒng)的工作流程圖如圖1.1所示，需要注意的是該系統(tǒng)并沒有提供采集到的溫度，來對相關(guān)量進行控制的功能。2.2多點溫度采集系統(tǒng)的需求分析與設(shè)計設(shè)計多點溫度采集系統(tǒng)，需要考慮如下幾個方面（1） 需要一個能將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為采集數(shù)據(jù)的傳感器，其相關(guān)指標必須符合采集系統(tǒng)的需

14、求（2） 傳感器和51單片機通過任何方式來進行數(shù)據(jù)交換（3） 需要一個能顯示溫度數(shù)據(jù)的顯示模塊（4） 需要設(shè)計合適的點片機軟件2.3單片機應(yīng)用系統(tǒng)的溫度采集方法單片機應(yīng)用系統(tǒng)對于溫度信號采集有兩種常見的方法：（1） 數(shù)字溫度傳感器采集。通常利用兩個不同溫度系數(shù)的晶振控制兩個計數(shù)器進行計數(shù)，利用溫度對晶振精度影響的差異測量溫度。（2）PT鉑電阻采集。利用PT金屬在不同溫度下的電阻值和不同原理來測量溫度。兩種采集方法的比較參見表2.2 表2.2數(shù)字溫度傳感器和PT鉑電阻的比較需要注意的是PT鉑電阻根據(jù)溫度變化的只是其電阻值，所以在實際使用過程中，需要額外的輔助器件將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，并且通過調(diào)整后

15、送到模/數(shù)字轉(zhuǎn)換器件。才能讓51單片機進行處理，其組成如圖2.3所示 圖2.3使用PT鉑電阻來測量溫度 在多點溫度采集系統(tǒng)中，選擇了使用1-wire總線接口的溫度傳感器DS18B20來測量溫度，這是因為系統(tǒng)對采集精度要求不高，而且溫度傳感器沒有額外的附加器件，比較方便和51單片機連接。2.4 1-wire總線的工作原理 多點溫度采集系統(tǒng)的51單片機使用1-wire總線和溫度傳感器DS18B20進行數(shù)據(jù)交互，該總線是美國達拉斯公司推出的一種總線接口技術(shù)，其技術(shù)特點是只用一根數(shù)據(jù)線，既傳輸時鐘，也傳輸數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)通信是雙向的，還可以利用該總線給器件完成供電任務(wù)。1-wire總線具有占用I/O資源少

16、，硬件簡單的優(yōu)點，在一條1-wire總線上可以掛接多個器件。這些器件既可以是主機器件。圖2.4是使用1-wire總線來擴展多個51單片機系統(tǒng)外圍器件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2.4使用1-wire總線擴展51單片機系統(tǒng)外圍器件的結(jié)構(gòu)示意圖1-wire總線的接口器件通過一個漏極開路的三態(tài)端口連接到總線上，這樣使得器件在不使用總線時可以釋放信號線，以便于其他器件使用總線。于是漏極開路，所以1-wire要在總線上上拉一個5千歐左右的電阻到VCC，并且在使用寄生方式供電時，為了保證器件在所有工作狀態(tài)下都有足夠的電量，在總線上還必須提供一個MOSFET管，以存儲電能。寄生供電方式是指1-wire總線器件不適用外接

17、電源，直接使用數(shù)據(jù)信號線作為電能傳輸信號線的供電方式。1-wire總線的工作流程包括總線初始化、發(fā)送ROM命令+數(shù)據(jù)，以及發(fā)送功能命令+數(shù)據(jù)三個步驟，除了搜索ROM命令和報警搜索命令之后不能發(fā)送功能命令+數(shù)據(jù)，而是要重新初始化總線之外，其他總線操作過程必須完成這三個步驟?？偩€初始化過程由主機發(fā)送的總線復(fù)位脈沖和叢機響應(yīng)的答應(yīng)脈沖組成，后者是通知主機該總線上有準備就緒的叢機信號。每個1-wire總線器件都有自己的地址，這是唯一一個64位數(shù)據(jù)，用于標示該器件的種類。ROM命令是和ROM代碼相關(guān)的一系列命令，用于操作總線上的指定外圍器件，ROM命令還可以檢測總線上有多少個外圍器件，以及這些外圍器件的

18、種類和是否有器件處于報警狀態(tài)。ROM命令一般有5種，這些命令的長度都為一個字節(jié)，即8位。1-wire總線ROM命令的具體說明如圖2.5所示 圖2.51-wire總線ROM命令的具體說明在主機發(fā)送完ROM后，發(fā)送需要操作的具體器件的功能命令+數(shù)據(jù)，即可以對指定的具體器件進行操作。2.2主控制部分2.4 數(shù)碼管數(shù)碼管也稱LED數(shù)碼管，晶美、光電、不同行業(yè)人士對數(shù)碼管的稱呼不一樣，其實都是同樣的產(chǎn)品。數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(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；按顯示可分為1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等數(shù)碼管。按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極

19、數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮9。第三章多點溫度采集系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計3.1 多點溫度采集系統(tǒng)的硬件模塊劃分多點溫度采集系統(tǒng)的硬件模塊劃分如圖3.1所示。 圖3.

20、1多點溫度采集系統(tǒng)的硬件模塊他由51單片機、顯示模塊和DS18B20模塊組成，其各個部分詳細說明如下（1）51單片機：多點溫度采集系統(tǒng)的核心控制器。（2） DS18B20溫度采集模塊：采集當前各個點的溫度數(shù)據(jù)。（3） 1602液晶顯示器：顯示用戶當前各個采集點的溫度信息。3.3.1 51單片機AT89C51單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可任意選擇，最新的D版本內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。引腳圖如圖3.2所示 圖3.2 AT8951引腳 。VCC：電源GND：地P0口：P0口是一個8位漏

21、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：P1口是一個具有內(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P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的

22、外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2口：P2口是一個具有內(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（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時

23、，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。 P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。對P3 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）。P3口亦作為AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 引腳號第二功能如表3.1所示 表 3.1 引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0（

24、外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0（定時器0外部輸入）P3.5T1（定時器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）RST：復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2 個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。PSEN：外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。EA/VPP：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，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。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

25、：振蕩器反相放大器的輸出端4。3.3.2 DS18B20傳感器DS18B20是拉達斯（Dallas）公司出品的數(shù)字溫度傳感器，其使用1-wire總線接口，該器件的主要技術(shù)特點如下。（1） 工作電壓范圍廣。35.5V，并且可以使用寄生電容供電方式。（2） 集成度高。所有的應(yīng)用模塊都集中在一個和普通三極管大小相同的芯片內(nèi)，應(yīng)用過程中不需要任何外圍器件，使用1-wire總線接口和51單片機進行數(shù)據(jù)通信。（3） 溫度測量范圍大。可測量溫度區(qū)間為-55125，其中在-1085的區(qū)間內(nèi)測量精度為0.5。（4） 測量分辨率可變。測量分辨率可以設(shè)置為912位，對應(yīng)的最小溫度刻度為0.5、0.25、0.125、

26、0.0625.（5） 轉(zhuǎn)換速度快。在9為精度時最快，耗時93.75ms，在12位精度時則需要750ms。（6） 支持多個設(shè)備。支持在同一條1-wire總線上接掛多個DS18B20器件形成多點測試，在數(shù)據(jù)傳輸過程中可以跟隨CRC校驗。DS18B20引腳封裝結(jié)構(gòu) 如圖3.3所示 圖3.3 DS18B20的引腳封裝圖（1） VCC：電源輸入引腳，如果使用寄生供電方式，該引腳直接鏈接到GND。（2） GND：電源地引腳。（3） DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。DS18B20內(nèi)部有一個64位的ROM空間用于存放序列號，序列號由8位產(chǎn)品種類編號（0x28）、48位產(chǎn)品序列號和8位CRC校驗位組成，每一個DS18

27、B20都有一個唯一的序列號，可用于區(qū)別其他的DS18B20。 DS18B20可以將溫度轉(zhuǎn)換成兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)，可以配置設(shè)定為912為精度，表10.7是12位精度的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，其中S為符號位，當溫度高于0是S為0，此后11位數(shù)據(jù)直接乘以溫度分辨率0.0625，則為實際溫度；當溫度低于0是S為1，此時后11位數(shù)據(jù)為溫度數(shù)據(jù)的補碼，需要取反加一之后再乘與溫度分辨率才能得到實際的溫度。 DS18B20的溫度分辨率只和采樣的精度位數(shù)有關(guān)，9位采樣精度時對應(yīng)的分辨率為0.5，10位為0.25，11位為0.125，12位為0.625。用兩個字節(jié)的轉(zhuǎn)換結(jié)果乘以對應(yīng)的分辨率就可以得到溫度值，但是需要注意的是采用

28、的精度數(shù)越高，則需要采樣的時間就越長，其內(nèi)部存儲格式參見表3.2。 表3.2 DS18B20的溫度數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部集成了一個有9個字節(jié)的ROM，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)件見表3.3 表3.3 DS18B20的高速緩存內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20高速緩存中的配置寄存器用于設(shè)置DS18B20的工作模式及采樣精度，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見表3.4，其中TM位用于切換DS18B20的測試模式和正常工作模式，在芯片出場時該位置被置0，即設(shè)置到了正常工作模式。 表3.4DS18B20配置寄存器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)配置寄存器中的R1和R0位用于設(shè)置DS18B20的采樣精度。見表3.5 表3.5DS18B20的采樣精度設(shè)置1-wire總

29、線的工作流程包括總線初始化、發(fā)送ROM命令+數(shù)據(jù)及發(fā)送功能命令+數(shù)據(jù)3個步驟，其中功能命令由具體的器件決定，用于對器件內(nèi)部進行具相應(yīng)功能的操作，DS18B20的功能命令見表3.6 表3.6DS18B20的功能命令列表DS18B20的詳細操作步驟如下：（1） 復(fù)位1-wire總線；（2） 當同一條總線上存在多個DS18B20時匹配ROM，否則跳過；（3） 設(shè)置DS18B20的警報溫度上下限；（4） 啟動采集并且等待采集結(jié)束；讀取溫度數(shù)據(jù)低位，讀取溫度高位。3.3.3 1602液晶顯示器在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：（1）顯示質(zhì)量高。由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一

30、直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。（2）數(shù)字式接口。液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。（3）體積小、重量輕。液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。（4）功率消耗小。相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其它顯示器件小很多。液晶顯示模塊介紹 液晶顯示模塊是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件英文名稱叫“LCD Module”，

31、簡稱“LCM”，中文一般稱為“液晶顯示模塊”。實際上它是一種商品化的部件根據(jù)我國有關(guān)國家標準的規(guī)定：只有不可拆分的一體化部件才稱為“模塊”，可拆分的叫作“組件”。所以規(guī)范的叫法應(yīng)稱為“液晶顯示組件”。但是由于長期以來人們都已習慣稱其為“模塊”。 一、數(shù)顯液晶模塊 這是一種由段型液晶顯示器件與專用的集成電路組裝成一體的功能部件，只能顯示數(shù)字和一些標識符號。段型液晶顯示器件大多應(yīng)用在便攜、袖珍設(shè)備上。由于達些設(shè)備體積小，所以盡可能不將顯示部分設(shè)計成單獨的部件，即使一些應(yīng)用領(lǐng)域需要單獨的顯示組件，那么也應(yīng)該使其除具有顯示功能外，還應(yīng)具有一些信息接收、處理、存儲傳遞等功能，由于它們具有某種通用的、特定

32、的功能而受市場的歡迎。常見的的數(shù)顯液晶顯示模塊有以下幾種。 1 計數(shù)模塊 這是一種由不同位數(shù)的七段型液晶顯示器件與譯碼驅(qū)動器，或再加上計數(shù)器裝配成的計數(shù)顯示部件。它具有記錄、處理、顯示數(shù)字的功能。目前我國市場上能夠見到的主要產(chǎn)品有由CD4055譯碼驅(qū)動器驅(qū)動的單位液晶顯示器件顯示模塊，以及由ICM72ll，ICM7231，ICM7232，CDl4543，UPDl45001，HD44100等集成電路與相應(yīng)配套的液晶顯示器件組裝成的4位、6位、8位、10位、12位、16位計數(shù)模塊在選用這類計數(shù)模塊時必須注意以下幾點: (1)弄清功能：雖說都叫“計數(shù)模塊“，但其中大部分并不能直接計數(shù)。它們的輸人端口

33、有的僅是BCD碼接口形式，有的是BCD碼加選通端輸人接口形式，還有的是可直接與串行、并行口相接的接口形式等等，如需要計算或記錄一串數(shù)字，還必須配置相應(yīng)的電路，當然也有將計數(shù)電路配好在模塊上的產(chǎn)品。 (2)認準結(jié)構(gòu)：液晶顯示器件有不同的安裝方法和安裝結(jié)構(gòu)。固此，在選用時要注意其結(jié)構(gòu)特點，一般來說，這種計數(shù)模塊大都由斑馬導(dǎo)電橡膠條、塑料(或金屬)壓框和PCB板將液晶顯示器件與集成電路裝配在一起而成。其外引線端有焊點式、插針式、線路板插腳式幾種。 (3) 注意電源：一臺設(shè)備應(yīng)該盡量使用統(tǒng)一的電源，常見的液晶顯示器件計數(shù)模塊有單電源型和雙電源型，有5V和9V等不同規(guī)格。 2計量模塊 這是一種有多位段型

34、液晶顯示器件和具有譯碼、驅(qū)動、計數(shù)、A/D轉(zhuǎn)換功能的集成電路片組裝而成的模塊。由于所用的集成電路中具有A/D轉(zhuǎn)換功能，所以可以將輸入的模擬量電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量顯示出來。我們知道任何物理量，甚至化學(xué)量(如酸堿度等)都可以轉(zhuǎn)換為模擬電量，所以只要配上一定的傳感器，這種模塊就可以實現(xiàn)任何量值的碉量和顯示，使用起來十分方便。計量模塊所用的集成電路型號主要有ICL7106、ICL7116、ICL7126、ICL7136、ICL7135、ICL7129等，這些集成電路的功能、特性決定了計量模塊的功能和特性。作為計量產(chǎn)品，按規(guī)定必須進行計量鑒定。經(jīng)計量部門批準在產(chǎn)品上貼有計量合格證。 3計時模塊 計時模塊將

35、液晶顯示器件用于計時歷史最久，將一個液晶顯示器件與一塊計時集成電路裝配在一起就是一個功能完整的計時器。聲于它沒有成品鐘表的外殼，所以稱之為計時模塊。計時模塊雖然用途很廣，但通用、標準型的計時模塊卻很難在市場上買到，只能到電子鐘表生產(chǎn)廠家去選購或定購合適的表芯，計時模塊和計數(shù)模塊雖然外觀相似，但它們的的顯示方式不同，計時模塊顯示的數(shù)字是由兩位一組兩位一組的數(shù)字組成的而計數(shù)模塊每位數(shù)字均是連續(xù)排列的。由于不少計時模塊還具有定時、控制功能，因此這類模塊可廣泛裝配到一些加電、設(shè)備上，如收錄機、CD機、微波爐、電飯煲等電器上。 二、液晶點陣字符模塊 它是由點陣字符液晶顯示器件和專用的行、列驅(qū)動器、控制器

36、及必要的連接件，結(jié)構(gòu)件裝配而成的，可以顯示數(shù)字和西文字符。這種點陣字符模塊本身具有字符發(fā)生器，顯示容量大，功能豐富。一般該種模塊最少也可以顯示8位1行或16位l行以上的字符。這種模塊的點陣排列是由57、58或511的一組組像素點陣排列組成的。每組為1位，每位間有一點的間隔，每行間也有一行的間隔，所以不能顯示圖形，其規(guī)格主要如右表所示： 一般在模塊控制、驅(qū)動器內(nèi)具有已固化好192個字符字模的 字符庫CGROM，還具有讓用戶自定義建立專用字符的隨機存儲器CGRAM，允許用戶建立8個58點陣的字符。 3、 點陣圖形液晶模塊 這種模塊也是點陣模塊的一種，其特點是點陣像素連續(xù)排列，行和列在排布中均沒有空

37、隔。因此可以顯示了連續(xù)、完整的圖形。由于它也是有X-Y矩陣像素構(gòu)成的，所以除顯示圖形外，也可以顯示字符。 1. 行、列驅(qū)動型 這是一種必須外接專用控制器的模塊，其模塊只裝配有通用的行、列驅(qū)動器，這種驅(qū)動器實際上只有對像素的一般驅(qū)動輸出端，而輸入端一般只有4位以下的數(shù)據(jù)輸入端、移位信號輸人端、鎖存輸人端、交流信號輸人端等，如HD44100，IID66100等此種模塊必須外接控制電路，如HD61830，SEDl330等才能與計算機連接該種模塊數(shù)量最多，最普遍。雖然需要采用自配控制器，但它也給客戶留下了可以自行選擇不同控制器的自由 2行、列驅(qū)動-控制型 這是一種可直接與計算機接口，依*計算機直接控制

38、驅(qū)動器的模塊。這類模塊所用的列驅(qū)動器具有I/O總線數(shù)據(jù)接口，可以將模塊直接掛在計算機的總線上，省去了專用控制器，因此對整機系統(tǒng)降低成本有好處。對于像素數(shù)量不大，整機功能不多，對計算機軟件的編程又很熟悉的用戶非常適用。不過它會占用你系統(tǒng)的部分資源。 3行、列控制型 這是一種內(nèi)藏控制器型的點陣圖形模塊。也是比較受歡迎的一種類型這種模塊不僅裝有如第一類的行、列驅(qū)動器，而且也裝配有如T6963C等的專用控制器。這種控制器是液晶驅(qū)動器與計算機的接口，它以最簡單的方式受控于計算機，接收并反饋計算機的各種信息，經(jīng)過自己獨立的信息處理實現(xiàn)對顯示緩沖區(qū)的管理，井向驅(qū)動器提供所需要的各種信號、脈沖，操縱驅(qū)動器實現(xiàn)

39、模塊的顯示功能。這種控制器具有自己一套專用的指令，并具有自己的字符發(fā)生器CGROM用戶必須熟悉這種控制器的詳細說明書，才能進行撮作。這種模塊使用戶擺脫了對控制器的設(shè)計、加工、制作等一系列工作，又使計算機避免了對顯示器的繁瑣控制，節(jié)約了主機系統(tǒng)的內(nèi)部資源。本次系統(tǒng)設(shè)計主要采用1602液晶顯示器。 一、液晶驅(qū)動IC基本特性 1、具有低功耗、供應(yīng)電壓范圍寬等特點。 2、具有16common和61segment輸出，并可外接驅(qū)動IC擴展驅(qū)動。 3、具有2560位顯示RAM（DD RAM），即8084位 4、具有與68系列或80系列相適配的MPU接口功能，并有專用的指令集，可完成文本顯示或圖形顯示的功能

40、設(shè)置 LCD12232液晶模塊基本特性 視域尺寸：60.518.0mm（12232-1/-2）,54.818.3mm（12232-3） 顯示類型：黃底黑字 LCD顯示角度：6點鐘直觀 驅(qū)動方式：1/32 duty，1/6 bias 連接方式：導(dǎo)電膠條，鐵框 補充說明：模塊外觀尺寸可根據(jù)用戶的要求進行適度調(diào)整LCD12232液晶模塊電氣特性 (測試條件 Ta=25,Vdd=5.00.25V) 1、 輸入高電平(Vih)：3.5Vmin 2、輸入低電平(Vil)：0.55Vmax 3、輸出高電平(Voh)：3.75Vmin 4、輸出低電平(Vol)：1.0Vmax 5、工作電流：2.0mAmaxL

41、CD12232液晶模塊工作參數(shù) 1、 邏輯工作電壓（VDD-VSS）：2.46.0V 2、LCD驅(qū)動電壓(Vdd-Vlcd)：3.013.5V 3、工作溫度(Ta)：055（常溫） / -2070（寬溫） 4、保存溫度(Tstg)：-10705、驅(qū)動電流：最大240微安。LCD12232液晶模塊分為20腳封裝或18腳封裝，引腳功能如下 VDD：邏輯電源正 GND(VSS)： 邏輯電源地 VO(VEE)：LCD驅(qū)動電源 RESET：復(fù)位端,對于68系列MPU:上升沿(L-H)復(fù)位，且復(fù)位后電平須保持為高電（H）；對于80系列MPU:下降沿(H-L)復(fù)位，且復(fù)位后電平須保持為低電平（L）。 E1：

42、讀寫使能。對于68系列MPU，連接使能信號引腳，高電平有效； 對于80系列MPU，連接/RD引腳，低電平有效。 E2：同E1引腳。 /RD：讀允許，低電平有效。 /WR：寫允許，低電平有效。 R/W：讀寫選擇，對于68系列MPU，高電平時讀數(shù)據(jù)，低電平時寫數(shù)據(jù)； 對于80系列MPU，低電平時允許數(shù)據(jù)傳輸，上升沿時鎖定數(shù)據(jù)。 A0：數(shù)據(jù)/指令選擇，當為高電平：數(shù)據(jù)D0-D7將送入顯示RAM當為低電平：數(shù)據(jù)D0-D7將送入指令執(zhí)行器執(zhí)行。 D0-D7：數(shù)據(jù)輸入輸出引腳。 LCD12232液晶模塊包括14條指令2、工作原理基于AT89C51單片機數(shù)字測速儀電路的工作原理：電源電路為單片機以及其他模塊

43、提供標準5V電源；震蕩模塊為單片機提供時鐘標準，使系統(tǒng)各部分能協(xié)調(diào)工作；復(fù)位電路模塊為單片機提供復(fù)位功能；單片機作為主控制器，根據(jù)輸入信號對系統(tǒng)進行相應(yīng)的控制；顯示模塊用來顯示具體的速度測量的結(jié)果，它會記錄被測物體8秒通過兩次的速度；發(fā)光二極管可以通過發(fā)光的形式顯示被測物體的通過情況10。第四章 鍵盤及顯示電路4.1 顯示部分此多點溫度測量電路的顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管，從P1口輸出段碼，列掃描用P2.0P2.3口來實現(xiàn)，列驅(qū)動用8550三極管，以實現(xiàn)LED的動態(tài)掃描。圖 3-1 測速電路4.2 數(shù)碼管介紹數(shù)碼管介紹 有熒光七段數(shù)碼管或是七段發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管，還有液晶（LCD

44、）顯示七段數(shù)碼管。七段數(shù)碼分別由a、b、c、d、e、f、g七段組成。要顯示什么字型，通過譯碼驅(qū)動電路使相應(yīng)發(fā)光段發(fā)光，完成顯示。不同發(fā)光段可以組成0-9中的任何數(shù)字，如要顯示2，選通a、b、d、e、g段即可。 LED七段發(fā)光二極管顯示，它可直接顯示出譯碼器輸出的十進制數(shù)，它具有共陽接法和共陰接法兩種。共陽接法就是把發(fā)光二極管的陽極都連在一起接到高電平上，共陰接法則相反，它是把發(fā)光二極管的陰極都連在一起接地。七段顯示器的內(nèi)部LED接法和外引線排列分別如圖 圖4.1數(shù)碼管內(nèi)部LED接法 圖4.2七段發(fā)光二極管（LED）數(shù)碼管外引線排列4.2報警電路溫度報警電路采用NPN三極管、電阻和蜂鳴器組成。在

45、設(shè)定報警溫度后，超出溫度范圍時，由報警電路實現(xiàn)報警功能。 圖4.3報警電路圖 4.2 振蕩電路設(shè)計單片機系統(tǒng)里都有晶振，在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作以提供穩(wěn)定、精確的單頻振蕩。單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信

46、號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供11。振蕩電路接在單片機XTAL1和XTAL2腳，XTAL1和XTAL2是獨立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，或者是器件直接由外部時鐘驅(qū)動。本設(shè)計采用的是內(nèi)時鐘模式，即采用利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2的引腳上外接定時元件，一個石英晶體振蕩器和兩個電容，內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。STC

47、89C51RC最高支持33MHz的晶振，為使單片機處理數(shù)據(jù)的速度盡量快，這里選用12MHz的晶振。 如圖3-2所示。圖 3-2 振蕩電路3.2.3復(fù)位電路設(shè)計當外部晶振大于10MHz時，單片機需要外部復(fù)位電路。當程序跑飛或死機時，就需要進行復(fù)位。STC89C51RC單片機的復(fù)位引腳是RST腳，當出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電自動復(fù)位和手動按鍵電平復(fù)位。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路給電容C充電嫁給RST引腳一個短的高電平信號，此信號隨著Vcc對電容C的充電過程而逐漸回落，即RST引腳上的高

48、電平持續(xù)時間取決于電容C的充電時間。因此為保證系統(tǒng)能可靠地復(fù)位，RST引腳上的高電平必須維持足夠長的時間。 手動按鍵電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通來實現(xiàn)，當按下按鍵時，RST就能接收到高電平信號，繼而實現(xiàn)復(fù)位。本設(shè)計采用手動按鍵電平復(fù)位12。如圖3-3所示。圖 3-3 復(fù)位電路3.3 溫度測試電路3.4 串口通訊電路3.5 整體電路第四章軟件設(shè)計4.1概述基于AT89C51單片機數(shù)字測速儀的程序流程圖。其中初始化包含了對定時器的選用個初始值的設(shè)置。然后通過霍爾傳感器感應(yīng)脈沖，記錄所感應(yīng)到的脈沖數(shù)最后通過數(shù)碼管顯示。如圖4-1所示。開始初始化有無脈沖 N 脈沖計數(shù)加1 Y 數(shù)碼管顯

49、示圖 4-1 數(shù)字測速儀的程序流程圖4.2 主程序方案對軟硬件部分有了初步的設(shè)計后，便需要開始進行軟件的編寫調(diào)試硬件電路的仿真了，系統(tǒng)的仿真對于系統(tǒng)設(shè)計來說非常有必要，只有系統(tǒng)的仿真成功之后才能進一步焊接出我們需要的硬件電路。4.2.1 系統(tǒng)軟件的調(diào)試對于系統(tǒng)的軟件這一部分我們采用C語言來進行編寫，寫出來的源代碼我們通過keil-c來進行調(diào)試，檢查是否有語法上的錯誤或警告等。軟件部分的調(diào)試，顯示的是分別進行了編譯、連接和運行操作后的結(jié)果。如圖4-2所示。圖 4-2 keil-c編譯4.2.2 系統(tǒng)硬件的仿真完成的系統(tǒng)軟件的調(diào)試并且沒有錯誤警告之后，我們要進行的是硬件的仿真，在硬件仿真中我們需要

50、用到的是protues仿真軟件，之所以選擇這個仿真軟件，是因為protues里面可以仿真單片機部分。在仿真開始之前，先在protues里面畫好單片機和顯示部分的硬件電路圖，其電路圖如圖4-3所示。圖 4-3 整體電路圖在這個硬件仿真電路中，因為設(shè)計的是利用霍爾傳感器進行測量，而其中的霍爾元器件在庫里面是找不到的，所以這里的仿真只能用一個脈沖發(fā)生器來替代霍爾傳感器，這個脈沖發(fā)生器可以產(chǎn)生任意頻率的脈沖信號，讓我們可以進行多次不同輸入的測試，來確定電路的正確性。連接好硬件電路后，在圖中的單片機AT89C51中導(dǎo)入剛剛所生成的junxun001.hex文件，在脈沖發(fā)生器中輸入頻率為1Hz時，頻率所設(shè)

51、定的值如圖4-4所示，然后再運行則數(shù)碼管顯示一定的數(shù)值，這就可以看做是8秒內(nèi)小磁鋼切割霍爾元器件的速度仿真。如圖4-4所示。圖 4-4 輸入頻率1Hz脈沖則仿真結(jié)果的顯示，如圖4-5所示。圖 4-5 頻率為1Hz時測得的速度從圖中所顯示出的數(shù)據(jù)看來，單片機的處理部分和顯示部分是沒有問題的，是可靠且行得通的硬件電路部件，但是為了進一步體現(xiàn)其正確性，我通過更改脈沖發(fā)生器的頻率對它們進行比較，具體的仿真結(jié)果分別如。當頻率更改為1.1Hz時，如圖4-6所示。圖 4-6 輸入頻率1.1Hz脈沖則仿真的結(jié)果也隨之發(fā)生改變，如圖4-7所示。圖 4-7 頻率為1.1Hz時測得的速度當頻率更改為1.2Hz時，如圖4-8所示。圖 4-8 輸入頻率1.2Hz脈沖則仿真結(jié)果再次發(fā)生改變，如圖4-9所示。圖 4-9 頻率為1.2Hz時測得的速度通過整個硬件電路的仿真以及設(shè)置不同頻率后仿真結(jié)果的比較，基本上可以確定電路的顯示和單片機部分都是能夠正常切正確工作的；仿真沒有問題之后，接著就可以進行元器件的焊接，然后對焊接出來的成品進行硬件的調(diào)試。4.2.3 系統(tǒng)硬件的調(diào)試將元器件全部焊接到電路板上后，檢查一下整個電路有木有出現(xiàn)虛焊、漏焊以及帶有正負極的元器件接反等現(xiàn)象，在檢查一切無誤后，便可以開始通電進行測試。圖4-10為最終焊接出來的實物的正面，圖4-11是實物的反面，由于自己對PCB元器件布線的生疏，所以