基于51單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)(共46頁)

1、延陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 PAGE II 基于51單片機(jī)的遠(yuǎn)程(yunchng)溫度顯示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 基于51單片機(jī)的溫度(wnd)遠(yuǎn)程顯示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)摘 要隨著現(xiàn)代工業(yè)的逐步發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度、壓強(qiáng)、濕度和液體是四種最常見的過程變量。其中，溫度是一個非常重要的過程變量。比如：在冶金產(chǎn)業(yè)、化工產(chǎn)業(yè)、電力產(chǎn)業(yè)、機(jī)械加工以及食品加工等諸多領(lǐng)域(ln y)，基本都離不開對各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進(jìn)行控制。但是，用常規(guī)的操作方法，滿足不了對較高的性能要求。利用單片機(jī)對它們來進(jìn)行操作控制不但具有控制方便、靈活性大和簡單的優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大

2、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的控制問題。本系統(tǒng)實現(xiàn)一個溫度遠(yuǎn)程(yunchng)顯示系統(tǒng)，基于STC89C52單片機(jī)為設(shè)計開發(fā)平臺，用DS18B20溫度傳感芯片完成對溫度的采集，配合MAX3232通信接口芯片實現(xiàn)溫度的遠(yuǎn)程傳輸（還可以用232轉(zhuǎn)485接口來增大傳輸距離），用簡單的通信協(xié)議來增加傳輸可靠性，用蜂鳴器實現(xiàn)高低溫報警，報警溫度可用按鍵調(diào)節(jié)。最后用12864液晶顯示屏完成顯示功能。關(guān)鍵詞：單片機(jī)； DS18B20；MAX3232；12864液晶顯示屏 DESIGN AND IMPLEMENTATION OF THE SYSTEM 51 S

3、INGLE REMOTE TEMPERATURE DISPLAYABSTRACTWith the gradual development of modern industry, in industrial production, temperature, pressure, humidity, and fluid is four of the most common process variables. Among them, the temperature is a very important process variables. For example: in metallurgical

4、 industry, chemical industry, power industry, machinery processing, and food processing, and many other areas, basically cannot leave for various heating furnace, heat treatment furnace, reactor and boiler temperature control. However, with the regular operation method, it cant satisfy the requireme

5、nts for high performance. Using single chip microcomputer to control the operation of them is not only possesses the advantages of convenient control, flexibility and simple, but also can greatly improve the technical index of the measured temperature, thus can greatly improve the quality and quanti

6、ty of the product. Therefore, the single-chip computer control of the temperature problem is an industrial production control problems often encountered.The system implements a remote display system temperature,based on STC89C52 microcontroller design and development platform,using DS18B20 temperatu

7、re sensor chip to complete the collection of temperature, coordinate the MAX3232 chip communication interface to finishing remote transmission of temperature (you can also use 232 to 485 to increase the transmission distance), employing a simple communication agreement to increase transmission relia

8、bility and to achieve alarm buzzer high-low temperature, alarm buttons adjust the temperature available. Finally, complete the 12864 LCD display. Key words：MCU；DS18B20；MAX3232；12864LCD display TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc263430751 第1章 緒論(xln) PAGEREF _Toc263430751 h 1 HYPERLINK l _Toc263430752 1

9、.1 溫度(wnd)采集部分 PAGEREF _Toc263430752 h 1 HYPERLINK l _Toc263430753 1.2 遠(yuǎn)程(yunchng)傳輸部分 PAGEREF _Toc263430753 h 1 HYPERLINK l _Toc263430754 1.3 顯示部分 PAGEREF _Toc263430754 h 1 HYPERLINK l _Toc263430755 第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計 PAGEREF _Toc263430755 h 3 HYPERLINK l _Toc263430756 2.1 方案設(shè)計 PAGEREF _Toc263430756 h 3 HY

10、PERLINK l _Toc263430757 2.2 方案論證 PAGEREF _Toc263430757 h 4 HYPERLINK l _Toc263430758 2.3 方案具體實現(xiàn)流程 PAGEREF _Toc263430758 h 4 HYPERLINK l _Toc263430759 第3章 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計 PAGEREF _Toc263430759 h 7 HYPERLINK l _Toc263430760 3.1 電源 PAGEREF _Toc263430760 h 7 HYPERLINK l _Toc263430761 3.2 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc2634307

11、61 h 8 HYPERLINK l _Toc263430762 3.3 時鐘電路 PAGEREF _Toc263430762 h 8 HYPERLINK l _Toc263430763 3.4 ISP下載電路 PAGEREF _Toc263430763 h 9 HYPERLINK l _Toc263430764 3.5 報警部分 PAGEREF _Toc263430764 h 10 HYPERLINK l _Toc263430765 3.5.1 硬件電路設(shè)計 PAGEREF _Toc263430765 h 10 HYPERLINK l _Toc263430766 3.5.2 軟件設(shè)計 PAG

12、EREF _Toc263430766 h 11 HYPERLINK l _Toc263430767 3.6 溫度采集部分 PAGEREF _Toc263430767 h 12 HYPERLINK l _Toc263430768 3.6.1 DS18B20溫度傳感器 PAGEREF _Toc263430768 h 12 HYPERLINK l _Toc263430769 3.6.2 電路原理圖 PAGEREF _Toc263430769 h 14 HYPERLINK l _Toc263430770 3.6.3 軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc263430770 h 14 HYPERLINK l

13、 _Toc263430771 3.7 串行通信模塊 PAGEREF _Toc263430771 h 19 HYPERLINK l _Toc263430772 3.7.1簡述 PAGEREF _Toc263430772 h 19 HYPERLINK l _Toc263430773 3.7.2 硬件電路設(shè)計 PAGEREF _Toc263430773 h 22 HYPERLINK l _Toc263430774 3.7.3 軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc263430774 h 23 HYPERLINK l _Toc263430775 3.8 顯示模塊 PAGEREF _Toc263430775

14、 h 26 HYPERLINK l _Toc263430776 3.8.1 LCD1602的基礎(chǔ)知識 PAGEREF _Toc263430776 h 26 HYPERLINK l _Toc263430777 3.8.2 硬件電路設(shè)計 PAGEREF _Toc263430777 h 26 HYPERLINK l _Toc263430778 第4章 仿真與實現(xiàn) PAGEREF _Toc263430778 h 31 HYPERLINK l _Toc263430779 4.1 軟件編程環(huán)境 PAGEREF _Toc263430779 h 31 HYPERLINK l _Toc263430780 4.1

15、.1 Keil C51開發(fā)系統(tǒng)基本知識 PAGEREF _Toc263430780 h 31 HYPERLINK l _Toc263430781 4.2 仿真(fn zhn)環(huán)境 PAGEREF _Toc263430781 h 32 HYPERLINK l _Toc263430782 4.2.1 Protues軟件(run jin)介紹 PAGEREF _Toc263430782 h 32 HYPERLINK l _Toc263430783 4.2.2 仿真(fn zhn)結(jié)果 PAGEREF _Toc263430783 h 32 HYPERLINK l _Toc263430784 4.3 實

16、物展示 PAGEREF _Toc263430784 h 33 HYPERLINK l _Toc263430785 總 結(jié) PAGEREF _Toc263430785 h 36 HYPERLINK l _Toc263430786 致 謝 PAGEREF _Toc263430786 h 37 HYPERLINK l _Toc263430787 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc263430787 h 38常州工學(xué)院計算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第1章 緒論(xln)單片機(jī)已經(jīng)在測控領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，它除了可以測量電信號以外，還可以用于溫度(wnd)、濕度等非電信號的測量，能獨立工作的單片

17、機(jī)溫度檢測、溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域。本次設(shè)計，核心可以歸結(jié)為三個部分，即溫度采集部分、遠(yuǎn)程(yunchng)傳輸部分和顯示部分。1.1 溫度采集部分單片機(jī)的接口信號時數(shù)字信號，要想用單片機(jī)獲取溫度這類非電信號的信息，毫無疑問，必須使用溫度傳感器。溫度傳感器的作用是將溫度信息轉(zhuǎn)換為電流或電壓輸出，如果轉(zhuǎn)換后的電流或電壓輸出時模擬信號，那么還必須進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以滿足單片機(jī)的需要。該模塊采用美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度并可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。可以分別在93.7

18、5ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從采用I2C總線讀數(shù)方式，接線方便。并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息數(shù)據(jù)只要有一根接口線（單線接口）讀寫,而溫度轉(zhuǎn)變的功率起源于數(shù)據(jù)總線的發(fā)送端，其數(shù)據(jù)總線自身也能夠向與其所連接的DS18B20供電，而不須要外部提供電源。因此采用DS18B20可使系統(tǒng)的整體應(yīng)用結(jié)構(gòu)更加趨于簡單化。它在測量溫度精度、時間轉(zhuǎn)換、距離傳輸、顯示屏分辨率等方面相比較于DS1820有了巨大的改善，讓用戶使用起來更加方便，也收到了令人意想不到的效果。1.2 遠(yuǎn)程傳輸部分串行通信與并行通信相比，雖然速度較慢，但傳輸距離長，而且使用的數(shù)據(jù)線少，節(jié)約通信

19、成本，因此常應(yīng)用于需要長距離通信而又對速度要求不高的場合，非常適合使用在本設(shè)計中。如果連個51單片機(jī)系統(tǒng)之間的距離很短，可以通過將它們自帶串口直接相連的方法實現(xiàn)雙機(jī)通信，連接時注意要將一方的TxD和另一方的RxD引腳連接。RS-485標(biāo)準(zhǔn)是由兩個行業(yè)協(xié)會于1983年共同制訂合開發(fā)的，即EIA電子工業(yè)協(xié)會和TIA通訊工業(yè)協(xié)會。EIA開始時在它所有的標(biāo)準(zhǔn)前加上“RS”前綴。如今EIA-TIA已經(jīng)開始正式啟用“EIA/TIA”替代“RS”以此用來明確其根本來源。修改后為其命名TIA/EIA-485-A。但是人們?nèi)匀涣?xí)慣的稱它為RS-485。RS-485是由RS-422發(fā)展衍變而來的。這兩者在工業(yè)應(yīng)用

20、領(lǐng)域中是取得最成功的案例。但是RS-422是一個差分標(biāo)準(zhǔn)模式，為了彌補(bǔ)RS232的諸多不足而發(fā)展衍變來的，它改善了RS-232通訊傳輸距離極短和工作效率低的缺點，RS-422設(shè)置了一個平衡雙向通信接口，將數(shù)據(jù)傳輸速度提高到10Mbps，將傳輸速率低于1Mbps時傳輸距離加長到3566英尺，而且可以在單條平衡線上聯(lián)接多個數(shù)據(jù)接收器。 RS-485是在RS-422的基礎(chǔ)之上提出來的，為了拓展其應(yīng)用范圍與提高其通信能力，RS-485增加了多模塊、雙向通訊能力，換句話說就是可以讓多個發(fā)送器聯(lián)接到同一根數(shù)據(jù)總線上，與此同時，RS-485還提高了發(fā)送器的驅(qū)動(q dn)系統(tǒng)應(yīng)用能力與改善了通訊間斷沖突的保

21、護(hù)性能，利用差分傳輸?shù)奶攸c拓展數(shù)據(jù)總線的應(yīng)用范圍。RS-485基本上算是符合大多數(shù)的RS-422要求規(guī)格。但是，與此相反就難以實現(xiàn)。能夠?qū)崿F(xiàn)RS-485電平轉(zhuǎn)換(zhunhun)的芯片有很多，本設(shè)計選用常用的Maxim公司的MAX3232集成芯片。MAX3232是一款可以實現(xiàn)EIA-232接口的低功耗電平轉(zhuǎn)換芯片，它包含兩路收發(fā)器，數(shù)據(jù)傳輸速率可保證為250kbps，具有強(qiáng)靜電保護(hù)能力。1.3 顯示(xinsh)部分在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用LCD液晶顯示器作為輸出器件特點如下所示：顯示質(zhì)量好：因為LCD液晶顯示在某一點收到信號后就會始終保持當(dāng)前色彩與亮度，固定發(fā)光，且不同陰極射線管顯示器（CRT）這

22、樣需要持續(xù)刷新新的亮點。所以，LCD液晶顯示器顯示質(zhì)量高并且不會出現(xiàn)閃爍情況。字接口：LCD液晶顯示器基本上都是數(shù)字模式的，與單片機(jī)系統(tǒng)相連的接口不僅簡單可靠，而且可操作性強(qiáng)。 體積較小、重量較輕：LCD液晶顯示器是通過顯示屏上的正負(fù)電極來控制液晶分子的狀態(tài)以達(dá)到顯示的目的，它在重量上較相同面積的傳統(tǒng)型顯示器而言要輕的多。功耗低：具體來說，LCD液晶顯示器的功率消耗主要損耗在其內(nèi)部的正負(fù)電極與驅(qū)動IC上，所以耗電量較其它顯示器而言要少得多。本次設(shè)計使用的LCD1 602液晶顯示模塊，它可以顯示兩行，每行16個字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡單，價格便宜，具有很高的性價比。常州工學(xué)院計

23、算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第2章 系統(tǒng)(xtng)方案設(shè)計2.1 方案設(shè)計方案(fng n)一：該方案由單片機(jī)、模擬溫度傳感器AD590、運算放大器、AD轉(zhuǎn)換器、LCD顯示電路、電平轉(zhuǎn)換模塊、報警器模塊組成。本方案使用(shyng)模擬溫度傳感器AD590當(dāng)作測量溫度元器件。傳感器把測量到的溫度變換轉(zhuǎn)變成電流變化，然后通過模擬電路將其轉(zhuǎn)變成電壓變化，接著采用運算放大器將變化的信號來進(jìn)行適度的放大，最后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，傳給溫度采集部分的單片機(jī)，然后通過串口發(fā)送給顯示部分的單片機(jī)。單片機(jī)將溫度值進(jìn)行處理之后用LCD顯示 ，當(dāng)溫度值超過設(shè)置值時，系統(tǒng)開始報警。方案一溫度

24、測量系統(tǒng)方案框圖如圖2-1所示。圖2-1 方案一溫度測量系統(tǒng)方案框圖方案二：該方案使用了AT89S52單片機(jī)作為控制核心,以智能溫度傳感器DS18B20為溫度測量元件，溫度采集部分通過訪問DS18B20得到溫度值，將溫度值由串口經(jīng)MAX3232傳入顯示部分，為提高傳輸質(zhì)量，這里使用了簡單的握手校驗協(xié)議，顯示部分通過按鍵模塊來對常溫進(jìn)行設(shè)置，顯示電路使用 LCD1602模塊，使用有源蜂鳴器當(dāng)作報警模塊。測溫系統(tǒng)框圖如圖2-2所示。 圖 2-2 測溫系統(tǒng)(xtng)框圖2.2 方案(fng n)論證方案論證(lnzhng)如下所示：方案一：通過模擬溫度傳感器而轉(zhuǎn)換得到的結(jié)果，須要由運算放大器與AD

25、轉(zhuǎn)換器來傳送給中央處理器。雖然它的控制十分簡單，但是其電路較為復(fù)雜。因為采用了許多分立元件與模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，所以，出錯率比較高，測量得到的結(jié)果不那么準(zhǔn)確。于是本方案便無可取性。方案二：利用智能溫度傳感器DS18B20精度極高，電路簡單易懂的特點，僅僅須要模擬DS18B20的讀寫順序，根據(jù)DS18B20的協(xié)議來讀取轉(zhuǎn)變的溫度。因此本方案的可取性較高。 由此可見，方案二的硬件電路設(shè)計更加簡單，程序設(shè)計較為復(fù)雜一些，使用開發(fā)工具KEIL用C語言對此系統(tǒng)進(jìn)行程序設(shè)計，可以達(dá)到了預(yù)期的效果。顯而易見，此方案完成要有可行性，體現(xiàn)了技術(shù)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)上也沒有問題。綜上所述，本課題采用方案二對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。2.

26、3 方案具體實現(xiàn)流程在確立了方案二為具體實行方案后，接下來將是主程序的處理流程。本設(shè)計中，分為溫度采集部分與顯示部分，這兩部分通過串口通信又彼此獨立運行。溫度采集部分以一片AT89S52單片機(jī)為核心，依靠DS18B20為溫度傳感器，測出溫度采集部分所在位置的溫度，然后通過單片機(jī)串口發(fā)送數(shù)據(jù)，通信部分用一塊MAX3232芯片為電平轉(zhuǎn)換芯片，連接DB-9接線器，有效提高了發(fā)送距離，通過串口連接線通向顯示部分。溫度采集部分處理流程如圖2-3所示。顯示部分的核心部件同樣是一片AT89S52單片機(jī)，同樣用一塊MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片和DB-9連接器接收數(shù)據(jù)，為提高通信的準(zhǔn)確率，通信時滿足簡單的握手協(xié)議

27、，并在收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗。如增加傳輸距離，用232轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器。用LCD1602液晶屏作為現(xiàn)實設(shè)備，將接收到的溫度顯示，顯示部分還具有報警溫度，當(dāng)溫度低于低溫報警溫度或高于高溫報警溫度時，蜂鳴器會發(fā)出報警聲音，并且提供了低溫報警和高溫報警溫度的設(shè)置，可以通過按鍵實現(xiàn)，顯示部分處理流程如圖2-4所示。圖 2-3 溫度采集部分(b fen)處理流程圖圖 2-3 溫度采集部分(b fen)處理流程圖 圖2-4 顯示部分(b fen)處理流程圖常州工學(xué)院計算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第3章 系統(tǒng)(xtng)詳細(xì)設(shè)計3.1 電源(dinyun)電壓方面：AT89S52的工作電壓范圍為3.5v5

28、.5v,usb可以提供5v的穩(wěn)壓直流電，從電壓上可以滿足供電(n din)要求。功率方面：主板上單個USB口的最大供電電流是400-500毫安, 由400ma計算：5v*0.4a=2W，故外加實驗板的滿載功率應(yīng)不超過2W。本設(shè)計中，溫度采集部分的主要組件為AT89S52一片，MAX3232一片，DS18B20一片。顯示部分主要組件為AT89S52一片，MAX3232一片，LCD1602液晶顯示器一個。各組件功耗如表3-1 表 3-1 各組件功耗表組件名稱功耗AT89S52單片機(jī)約0.025WLCD1602約0.01WMAX3232約0.0015WDS18B20約0.0075W由此可知，不管是溫

29、度采集部分還是溫度顯示部分，其功率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2W。因此，本設(shè)計采用USB供電的方式是可行的。另外為了提供更加穩(wěn)定的直流電，需要電容來濾波。大電容濾低頻，小電容濾高頻具體電路如圖3-1所示。 圖3-1 電源部分原理圖3.2 復(fù)位(f wi)電路許多(xdu)單片機(jī)系統(tǒng)，在運行過程中，會出現(xiàn)“死機(jī)(s j)”、“程序走飛”等現(xiàn)象，這時候，復(fù)位電路的作用就顯得尤其重要。單片機(jī)的復(fù)位方法有：手動按鈕復(fù)位與上電復(fù)位。本設(shè)計采用手動按鈕復(fù)位。手動按鈕復(fù)位須要人為的在復(fù)位輸入端RST上添加高電平。通常采用的方法是在RST端與正電源Vcc之間接入一個按鈕。當(dāng)人為的按下按鈕開關(guān)時，則Vcc的+5V電平便會直接添

30、加到RST端。手動按鈕復(fù)位電路圖如圖3-2所示。在按鈕保持接通之前有著數(shù)十毫秒的時間空隙，因此，能夠完全滿足復(fù)位的時間要求。單片機(jī)復(fù)位電路要求有一個持續(xù)時間，加上電容可以利用其兩端電壓不能突變的特性，使復(fù)位電路電平維持一定時間，使單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位電平在其手冊里可以看到，另外這個電容還可以去除一些雜波的干擾，防止單片機(jī)被錯誤復(fù)位。電容通常取 10UF 或 22UF ，鋁電解電容即可。下拉電阻的作用實際上是吸收電流，有時候接口會有多個狀態(tài)，比如高電平、低電平和高阻，甚至還有不確定的狀態(tài)，這時候就需要使用下拉電阻，使得我們能快速達(dá)到我們需要的狀態(tài)。圖3-2 復(fù)位電路電路圖3.3 時鐘電路51單

31、片機(jī)的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部時鐘和外部時鐘。外部時鐘是把外部已有的時鐘信號引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適宜用來使單片機(jī)的時鐘與外部信號保持同步。在引腳XTAL1與XTAL2外接晶體振蕩器和陶瓷諧振器，由此就形成了內(nèi)部時鐘。因為單片機(jī)的內(nèi)部具有一個(y )高增益反相放大器，所以當(dāng)外接晶體振蕩器后，就形成了自激振蕩器而且產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。本設(shè)計采用內(nèi)部振蕩方式，電路如圖3-3所示。圖3-3中，電容器Cl，C2起穩(wěn)定(wndng)振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。晶振頻率的值為12MHz。通過內(nèi)部振蕩方式所得到的時鐘信號較為穩(wěn)定，實際電路中使用較多。 圖 3-3 時鐘(s

32、hzhng)電路電路圖3.4 ISP下載電路ISP（in-system programming）其實就是在線編程，以往單片機(jī)下載程序都需要燒寫器之類的東東，并且需要把單片機(jī)從電路板上拔下來燒寫，燒好再插上，很麻煩。ISP功能可以通過非常簡單廉價的下載線直接在電路板上給單片機(jī)下載程序或者擦除程序，可以在線調(diào)試，免去插來插去的麻煩。51的S系列，就有ISP功能。ISP接口連線如圖3-4所示。 圖 3-4 ISP連線圖這次我們購買鄭州金聚寶電子科技有限公司的USBASP/USBISP下載器，這款下載器支持(zhch)ATMEL MEGA系列 AT89S51/52系列 ISP下載。使用(shyng)這

33、款下載器，首先需要在PC端安裝驅(qū)動。然后用所提供的下載線將USBASP下載器與開發(fā)板ISP口相連,注意：計算機(jī)的USB口提供5V電源到您的開發(fā)板上，但最大輸出電流不得超過0.5A。啟動下載程序，將出現(xiàn)如圖3-5程序運行界面。電路板成功(chnggng)連接上PC后，只需調(diào)入燒寫程序，然后點擊“自動”即可。軟件提示燒寫成功則燒寫已經(jīng)完成。圖3-5 ISP下載軟件運行界面3.5 報警部分3.5.1 硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)采用的蜂鳴器是有源式的，通過VCC提供電壓。其輸入的端口連接P3.4口，通過I/O口來控制蜂鳴器的鳴叫與否。滿足報警條件時，給P3.4口輸出一定頻率的脈沖，則蜂鳴器鳴叫。否則P3.4口

34、保持低電平，蜂鳴器不鳴叫。電路圖如圖3-6所示。圖 3-6 蜂鳴器電路(dinl)3.5.2 軟件設(shè)計要控制蜂鳴器的頻率，這里(zhl)需要用到延時程序，延時程序在往后的設(shè)計中也會出現(xiàn)，在這里，先附上本系統(tǒng)中用到的兩個延時程序，本系統(tǒng)采用的晶振為12M。void delay(unsigned int z) / 延時約為z*10 us while(z-) ;void delayms(unsigned int t) /延時約為t ms unsigned int i; while(t-) for(i=0;i0;i-) DQ=0; /拉低總線 DQ=dat&0 x01; delay(5); /整個寫時

35、隙不低于60us DQ=1; dat=1; 表3-4 RAM的操作命令命令類型命令字節(jié)功能說明Write Scratchpad(寫暫存器)4EH此命令寫暫存器中的地址2-地址4的3個字節(jié)（TH、TL和配置寄存器）在發(fā)起復(fù)位脈沖之前，3個字節(jié)都必須要寫Read Scratchpad(寫暫存器)BEH此命令讀取暫存器內(nèi)容，從字節(jié)0一直讀取到字節(jié)8（第9個字節(jié)）。主機(jī)可以隨時發(fā)起復(fù)位脈沖已停止此操作Copy Scratchpad(復(fù)制暫存器)48H這個命令把暫存器中的內(nèi)容復(fù)制到E2RAM，借此把溫度告警的觸發(fā)字節(jié)存到非易失性內(nèi)存中。一旦在這個命令后，主機(jī)發(fā)生讀時隙，那么只要期間再次進(jìn)行復(fù)制便會輸出0

36、，當(dāng)復(fù)制完成之后，再輸出1Convert T(溫度轉(zhuǎn)換)44H這個命令開始執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)變操作，如果執(zhí)行完此命令后，主機(jī)仍然發(fā)生讀時隙，那么只要期間再次進(jìn)行轉(zhuǎn)換溫度就能夠輸出0，轉(zhuǎn)換完成后，再輸出1Recall E2(重調(diào)E2存儲器)B8H將存儲在E2RAM中的告警溫度警告觸發(fā)值和配置寄存器值重新拷貝到暫存器中。此重掉操作在DS18B20家電時自動產(chǎn)生Read Power Supply（讀取供電方式）B4H主機(jī)發(fā)起此命令后的每個讀數(shù)據(jù)實習(xí)內(nèi)，DS18B20會發(fā)信號通知它的供電方式：0為寄生電源，1為外部電源。 DS18B20讀時隙。當(dāng)主機(jī)從DS18B20讀數(shù)據(jù)時，把數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平，保持至

37、少1us，產(chǎn)生讀時隙。DS18B20在輸出下降沿產(chǎn)生15us后，數(shù)據(jù)有效，在讀時隙結(jié)束(jish)時，DQ將通過外部上拉電阻拉回至高電平，所有讀時隙必須保持最短60ms，各讀時隙間鼻息保持最短1us的恢復(fù)時間。具體(jt)代碼如下：unsigned char ReadOneChar(void) /讀一個(y )字節(jié) unsigned char i=0; unsigned char dat=0; for(i=8;i0;i-) DQ=0; /給脈沖信號 保持低至少1us dat=1; DQ=1; /給脈沖信號 if(DQ) dat|=0 x80; delay(5); /讀時隙不低于60us ret

38、urn(dat);讀取溫度讀取后溫度值存在readdata0和readdata1中，通過串口可把兩個字節(jié)發(fā)送出去具體代碼如下：void ReadTemperature(void) /讀取溫度 Init_DS18B20(); delayms(1); WriteOneChar(0 xCC); /跳過讀序列號的操作(cozu) WriteOneChar(0 x44); /啟動溫度(wnd)轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20(); delayms(1); WriteOneChar(0 xCC); /跳過讀序列號的操作(cozu) WriteOneChar(0 xBE);/讀取溫度寄存器等（共可讀9個 寄存

39、器），前兩個就是溫度 readdata0=ReadOneChar(); /讀取溫度值低8位 readdata1=ReadOneChar(); /讀取溫度值的高8位讀取后可以利用前面的內(nèi)容推算出溫度計算的方法，計算出的溫度轉(zhuǎn)換成字符便于顯示，這部分內(nèi)容放在從機(jī)中。具體代碼如下：float Tempprocess() unsigned int t; float tt,tem; unsigned char temp; if(readdata1&0 x80)!=0) word13=-; t=readdata1; t=4; word14=t/100+48; word15=(t/10)%10)+48; w

40、ord16=t%10+48; temp=readdata0; temp=temp-1; temp=temp; temp=temp&0 x0f; tt=temp*0.0625; tem=t+tt; word17=.; word18=(unsigned char)(tt*10); word19=(unsigned char)(tt*100-word18*10); word110=(unsigned char)(tt*1000-word18*100-word19*10); word111=(unsigned char)(tt*10000-word18*1000-word19*100-word110*

41、10); word18+=48; word19+=48; word110+=48; word111+=48; word112=C; return(-tem);else word13=+; t=readdata1; t=4; word14=t/100+48; word15=(t/10)%10)+48; word16=t%10+48; temp=readdata0; temp=temp&0 x0f; tt=temp*0.0625; tem=t+tt; word17=.; word18=(unsigned char)(tt*10); word19=(unsigned char)(tt*100-wor

42、d18*10); word110=(unsigned char)(tt*1000-word18*100-word19*10); word111=(unsigned char)(tt*10000-word18*1000-word19*100-word110*10); word18+=48; word19+=48; word110+=48; word111+=48; word112=C; return(tem); 3.7 串行通信(tng xn)模塊3.7.1簡述(jin sh)51的單片機(jī)在控制本地（很近，甚至在同一塊電路板）的外圍器件時，信息的交互式通過8位并行數(shù)據(jù)線進(jìn)行的，但是在較大規(guī)模的現(xiàn)

43、代控制系統(tǒng)(kn zh x tn)中，單片機(jī)還需要控制遠(yuǎn)端的設(shè)備，需要實現(xiàn)單片機(jī)的通信。使用51單片機(jī)自帶的串行通信模塊，可以方便地實現(xiàn)單片機(jī)的串行通信。串行通信是指通信雙方的信息（二進(jìn)制編碼）一位接一位傳送的通信方式，與并行通行相比，這種通信方式雖然速度較慢，但傳送距離長，而且使用的數(shù)據(jù)線少（最簡單的串行通信只需要兩根信號線和地線即可），節(jié)約通信成本，因此常用于需要長距離通信而且對速度要求不高的場合。串行通信的方式共有單工，半雙工，全雙工3種。如果在通信過程中的任意時刻，信息只能由一方A傳送到另一方B，則稱為單工。曾經(jīng)風(fēng)靡一時而現(xiàn)在淡出人們的視線尋呼機(jī)便是傳統(tǒng)的單工通訊設(shè)備。假如在通訊過程中

44、的某一時間，信息即能從A傳到B，又能從B傳到A，但因為兩個通訊方式采用同一條通訊信道。所以，同一時間點只能有一方上的傳輸存在。這種傳輸通訊方式叫做半雙工。處于該方式情形下，主要是通過軟件控制收發(fā)方向，接受或者發(fā)送僅僅只能交替工作。假如在某一時刻，線路上可以存在從A、B間的雙向訊號傳輸，這時雙向的信號采用不一樣的信號，二者不會互相干擾，這類傳輸方式被稱之為全雙工。全雙工采用了信道劃分技術(shù)，通信的端點都包括發(fā)送器以及接收器，能夠同時接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)。比如，電話線便是一個雙線全雙工通訊信道，因為使用了回波消除技術(shù)，通訊雙向的信號傳輸不至于混淆。串行通信里，傳輸數(shù)據(jù)的方式就有兩種：其一為異步通信；其二

45、為同步通訊。異步通信通過幀的格式來發(fā)送數(shù)據(jù)，所有幀信息由起始位，數(shù)據(jù)位，奇偶檢驗位以及停止位組成。在異步通信中，當(dāng)使用起始位和停止位，就會傳送一個字節(jié)。所以傳輸速度極其有限，通常用在低速場地，同步通行不同于異步通行，他使用數(shù)據(jù)塊傳輸方式，而不是字節(jié)，因此省去了每個字節(jié)的起始位和停止位等數(shù)據(jù)，提高了通信速率，同步通信在每個數(shù)據(jù)塊的開始使用同步字符，使接收和發(fā)送的同步。與異步通信相比，同步通信發(fā)送的數(shù)據(jù)最大，速度最快，常用于傳輸速率要求較高的場合。51單片機(jī)的串口是RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的串口，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)時在RS-232標(biāo)準(zhǔn)上經(jīng)過改進(jìn)形成的。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)時美國EIA（電子工業(yè)聯(lián)合會）與B

46、ELL等公司一起開發(fā)的通信協(xié)議，他使用語數(shù)據(jù)(shj)速率在020kbps范圍內(nèi)的通信。與RS-232C向匹配的連接器有DB-25,DB-15和DB-9三種，其引腳也各不相同，RS-232C中定義(dngy)了20根信號線，使用DB-25連接器實現(xiàn)，其中除了用于全雙工串行通信的兩個信號線外，標(biāo)準(zhǔn)還定義了若干我首先，如DSR、DTR、RTS、CTS等。實際應(yīng)用中，這些握手線不是必須使用的。后來為了簡化串口的線路連接，出現(xiàn)了簡化的9芯DB-9連接器，其引腳分布如圖 3-9所示。圖3-9 DB-9連接器引腳分布圖DB-9連接器的引腳定義與功能(gngnng)說明如表3-5。表3-5 DB-9連接器引

47、腳定義與功能說明表引腳功能1（CD）檢查載波2（RxD）接收數(shù)據(jù)3（TxD）發(fā)送數(shù)據(jù)4（DTR）數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備完成5（SG）信號底線6（DSR）數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備完成7（RTS）請求發(fā)送8（CTS）允許發(fā)送9（RI）振鈴指示 在串行數(shù)據(jù)傳輸過程中，由于傳輸距離(jl)、現(xiàn)場狀況等諸多可能出現(xiàn)的因素影響，傳輸數(shù)據(jù)常會發(fā)生無法預(yù)測的錯誤。發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤稱為“檢錯”，發(fā)現(xiàn)錯誤(cuw)后消除錯誤稱為“糾錯(ji cu)”。為了使系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定地通信，有效地保證數(shù)據(jù)的傳輸，防止錯誤帶來的影響，一般在通信時，采取數(shù)據(jù)校驗的方法。常見的數(shù)據(jù)校驗的方法有奇偶校驗，校驗和以及CRC校驗等幾種。如果兩個51單片機(jī)

48、系統(tǒng)之間的距離很短，可以通過將它們自帶串口直接相連的方法實現(xiàn)雙機(jī)通信，連接時注意要將一方的TxD和另一方的RxD引腳連接。如果通信距離較遠(yuǎn)，可以利用RS-232C接口延長通信距離。由于RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的邏輯電平與TTL等數(shù)字電路的邏輯電平不兼容，因此兩者之間進(jìn)行相互連接時必須先進(jìn)行那個接口電平的轉(zhuǎn)換，即必須將單片機(jī)的TTL電平和RS-232C標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這就需要在雙方在單片機(jī)接口部分增加RS-232C電氣轉(zhuǎn)換接口。能夠?qū)崿F(xiàn)RS-232C電平轉(zhuǎn)換的專用芯片有很多，本例選用常用的Maxim公司的MAX3232集成芯片。MAX3232是一款可以實現(xiàn)EIA-232接口的低功耗電平轉(zhuǎn)變芯片，它包

49、括兩端收發(fā)器，傳輸數(shù)據(jù)速率可保證為256kbps，具有強(qiáng)靜電保護(hù)能力。其引腳圖分布（SO/DP）封裝如圖3-10所示。引腳描述：C1+、C1-(1、3腳)：電壓充電容的正端或負(fù)端V+、V-(2、6腳)：充電泵具有+5.5V和-5.5V電壓C2+、C2-(4、5腳)：轉(zhuǎn)化為充電泵的電容正端或負(fù)端T2OUT、T1OUT(7、14腳)：RS-232由發(fā)送器發(fā)送信號R2IN、R1IN（8、13腳）：RS-232接收器接受信號R2OUT、R1OUT（9、12腳）：TTL/CMOS接收器輸出信號T2IN、T1IN(10、11腳)：TTL/CMOS發(fā)送器輸入信號GND(15腳)：接地端VCC(16腳)：電源

50、端。供電范圍：3.05.5V 圖3-10 MAX3232芯片(xn pin)引腳圖3.7.2 硬件(yn jin)電路設(shè)計電路(dinl)原理圖如圖3-11所示，省去了DB-9的連接器，P3.0和P3.1分別為單片機(jī)的串口接收端和發(fā)送端。圖3-11 MAX3232連接圖3.7.3 軟件設(shè)計通信協(xié)議的設(shè)計是軟件設(shè)計的重點。在實際應(yīng)用中，很多時候單片機(jī)之間的通信環(huán)境都是比較好的，協(xié)議往往不是很復(fù)雜。協(xié)議規(guī)定如下：數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p方均使用4800kbps的速率傳送數(shù)據(jù)，使用主從(zhcng)式通信，主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，從機(jī)接收數(shù)據(jù)，雙方在發(fā)送數(shù)劇和接收數(shù)據(jù)時使用查詢方式。雙機(jī)開始數(shù)據(jù)傳輸時，從機(jī)發(fā)出呼叫信號2

51、4H啟動握手過程，詢問(xnwn)主機(jī)是否能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。主機(jī)接收到握手信號之后(zhhu)，如果同意發(fā)送數(shù)據(jù)，則回發(fā)回應(yīng)信號00H，表示可以發(fā)送，要不然就會發(fā)送回應(yīng)信號15H說明目前無法接收信號數(shù)據(jù)。從機(jī)發(fā)送完呼叫訊號之后等待，直至接收到主機(jī)的回應(yīng)訊號00H時，才能夠確認(rèn)實現(xiàn)握手過程，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，否則，主機(jī)將持續(xù)向從機(jī)發(fā)起呼叫。從機(jī)在接受完數(shù)據(jù)后，將根據(jù)最后的檢驗結(jié)果判斷數(shù)據(jù)接受是否正確，假如校驗正確，就會給主機(jī)發(fā)送2AH信號，表示接受成功；如果校驗錯誤，則發(fā)送F0H信號，表示錯誤，并請求重發(fā)。主機(jī)接收到2AH字節(jié)后，通信結(jié)束，否則主機(jī)將重新發(fā)送這組數(shù)據(jù)。以上協(xié)議使用到的一些握手信號器定義如

52、表3-6。表3-6 握手協(xié)議信號定義表握手信號說明0 x24呼叫信號0 x15主機(jī)忙應(yīng)答，表示暫時無法發(fā)送0 x00主機(jī)準(zhǔn)備好，可以發(fā)送0 x2A數(shù)據(jù)發(fā)送成功0XF0數(shù)據(jù)傳輸錯誤數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)如表3-7： 表 3-7 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)長度字節(jié)數(shù)據(jù)字節(jié)奇偶校驗字節(jié)1字節(jié)N字節(jié)1字節(jié)數(shù)據(jù)長度字節(jié)的值為由主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)的個數(shù)N，數(shù)據(jù)幀最后一個字節(jié)為奇偶校驗字節(jié)。這次采用最簡單的奇偶校驗的方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的校驗。主機(jī)將待發(fā)送數(shù)據(jù)的長度字節(jié)和N個數(shù)據(jù)字節(jié)共N+1個字節(jié)相異或，將異或后的結(jié)果與受到的數(shù)據(jù)幀的最后一個字節(jié)（奇偶校驗字節(jié)）比較來進(jìn)行無碼判斷。首先定義握手信號#define CALL 0 x

53、24 /從機(jī)呼叫#define BUSY 0 x15 /主機(jī)忙#define OK 0 x00 /主機(jī)準(zhǔn)備好#define SUCC 0 x0A /接受成功#define ERR 0 xf0 /接受(jishu)錯誤首先(shuxin)是串口初始化void init_serial() TMOD=0 x20; /定時器T1工作(gngzu)方式2 TH1=0 xf3; TL1=0 xf3; TR1=1; /T1允許 PCON=0 x80; /波特率加倍 SCON=0 x50; /串口工作方式1，允許接受 波特率4800 EA=0; 接收端的接受子程序unsigned char recvdata(

54、unsigned char *buf) unsigned char i,tmp,len,ecc; RI=0; while(!RI); len=SBUF; RI=0; ecc=len; for(i=0;ilen;i+) while(!RI); *buf=SBUF; ecc=ecc(*buf); /進(jìn)行字節(jié)校驗 RI=0; buf+; *buf=0; while(!RI); tmp=SBUF; RI=0; ecc=tmpecc; if(ecc!=0) /如果校驗錯誤 *(buf-len)=0; /清空(qn kn)數(shù)據(jù)緩沖區(qū) /*發(fā)送(f sn)校驗錯誤信號ERR*/ TI=0; SBUF=ERR

55、; while(!TI); TI=0; return 0 xff; /返回0 xff表示校驗(xio yn)錯誤 TI=0; /如果正確，發(fā)送SUCC SBUF=SUCC; while(!TI); TI=0; return 0;發(fā)送端的發(fā)送子程序void senddata(unsigned char *buf) unsigned char i,len,ecc; len=strlen(buf); /計算要發(fā)送的數(shù)據(jù)長度 ecc=len; /開始進(jìn)行校驗字節(jié)計算 TI=0; /發(fā)送數(shù)據(jù)長度 SBUF=len; while(!TI); TI=0; for(i=0;ilen;i+) ecc=ecc(*

56、buf); /異或運算 SBUF=*buf;/發(fā)送數(shù)據(jù) buf+; while(!TI); TI=0; SBUF=ecc; /發(fā)送校驗字節(jié) while(!TI); TI=0; 3.8 顯示(xinsh)模塊3.8.1 LCD1602的基礎(chǔ)知識1602是指顯示的內(nèi)容為16*2,即可以(ky)顯示兩行，每行16個字符。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。字符型LCD1602通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)

57、，其控制原理與14腳的LCD完全一樣(yyng)。引腳定義如表3-8：表 3-8 LCD1602引腳表引腳號引腳名電平輸入/輸出作用1Vss電源地2Vcc電源（+5V）3Vee對比調(diào)整電壓4RS0/1輸入0=輸入指令；1=輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入0=寫指令或數(shù)據(jù)；1=讀信息6E1,10輸入使能信號7DB00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line08DB10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line19DB20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line210DB30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line311DB40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line412DB50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line513DB60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line

58、614DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line715A+VccLCD電源正極16K接地LCD電源負(fù)極3.8.2 硬件電路設(shè)計電路設(shè)計中，使用單片機(jī)的P0口與液晶顯示器的DB口相連作為數(shù)據(jù)、指令的輸入輸出口，為了提高P0口的負(fù)載能力，這里加上了10K的上拉電阻。用P2.0P2.2連接液晶屏的RS、RW、E三個引腳，用于控制液晶顯示器，具體電路設(shè)計原理圖如圖3-12所示。圖3-12 LCD1602連線(lin xin)圖3.8.3 軟件設(shè)計HD44780內(nèi)置了DDRAM、CGROM和CGRAM。DDRAM就是顯示數(shù)據(jù)RAM，用來寄存待顯示的字符代碼。共80個字節(jié)，其地址和屏幕的對應(yīng)(duyng)關(guān)系

59、如表3-9。因為在1602，每行只有16個字符，因此(ync)第一行中的地址只用前16個就行了。第二行也一樣用前16個地址。 表 3-9 HD44780地址屏幕對應(yīng)表顯示位置123456740DDRAM地址第一行00H01H02H03H04H05H06H27H第二行40H41H42H43H44H45H46H67H事實上往DDRAM里的00H地址處送一個數(shù)據(jù)，譬如0 x31(數(shù)字1的代碼)并不能顯示1出來。這是一個令初學(xué)者很容易出錯的地方，原因就是如果你要想在DDRAM的00H地址處顯示數(shù)據(jù)，則必須將00H加上80H，即80H，若要在DDRAM的01H處顯示數(shù)據(jù)，則必須將01H加上80H即81H

60、。依次類推。大家看一下控制指令的的8條：DDRAM地址的設(shè)定，即可以明白是怎么樣的一回事了。LCD1602液晶顯示模塊內(nèi)部字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)儲存了160個不一樣的點陣圖形，如表3-10所示，這類字符有：英文字母的大小寫、常用的符號和日文假名等。每個字符具有一個特定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，就能看到字母“A”。上表中的字符代碼與PC中的字符代碼是基本一致的。因此在向DDRAM寫C51字符代碼程序時甚至可以直接用P1A這樣的方法。PC在編譯時就把“A”先轉(zhuǎn)為41H代碼了。 表 3-10 CGR