下限温度。
4、当实温超出上下限,系统能发出警报
5、对掉电,断电或复位等情况下,能记录保存上一次设定的上下限温度值。
6、四路进行温度的测量。
1.6 总体设计方案
系统主要包括单片机中央控制模块,温度采集模块,键盘及温度显示模块,温度上下限调整模块,加热模块和报警模块等六大部分组成。如下图1所示
键盘及温度显示模块
加热模块
报警模块
单片机中央控制模块
温度采集模块
温度上下限调整模块
图1整体设计流程图
2 单片机的选择以及介绍
2.1 中央控制电路
中央控制电路作为系统的核心,对该电路的设计显得优为重要。首先须选择一款合适的单片机作为处理核心。选择单片机是要注意以下几点
1、单片机的字长与速度。
2、单片机的功能,其中包括寻址方式、寻址空间、中断能力、定时范围等。
3、开发工具及软件环境。
4、项目的开发成本,这里包括单片机本身的价格,还有单片机接口扩展芯片的价格也是包含在里面的。
5、系统的功耗,特别是在野外作业的系统来说,这尤为重要。
6、单片机售后服务。
7、保密性能好。
在本次设计中,没有设计大的数据采集和处理,所以没有必要选择16甚至更加高档的单片机做中央处理核心,选择8位的51系列单片机足可以胜任。考虑为以后的系统功能扩展留下空间,可供选择的单片机有AT89C52,STC89C52,飞利浦和摩托罗拉的同等级单片机。飞利浦和摩托罗拉的单片机都具有高可靠性且编程简单,但价格较前两种高出许多,故不采用。由于编程工具的限制,没有AT系列单片机的编程器,STC89C52成了不二的选择。该单片机是一款与8031完全兼容,是一款8位的,具有16地址总线的单片机,其最高频率可达到24M,最底可为0M,支持休闲模式和掉电模式,功耗底。STC89C52有8KB可擦除1000次Flash程序存储区,利于系统扩展和功能升级和功能调试,具有三位保密位,安全有保障。
本系统中STC89C52配置十分简单, 如图2-2所示,只需要维持STC89C52芯片能正常工作的复位电路和晶振电路.其中的晶振采用6MHz,则STC89C52运行一个周期的指令需要2us。在最小配置的晶振电路中,为使单片机的时钟更加稳定须旁接两个瓷片电容。在选择瓷片电容时,要兼顾晶振的易起振性和稳定性。电容值小的容易起振但稳定性差,电容值大稳定性好但不容易起振,此最小配置选择30pf兼顾了稳定性和容易起振。此中央控制电路即可以执行内部程序也可以执行外部存储器程序,当STC89C52的EA端置高时先执行内部8K的程序存储区的程序;当EA端被置低时单片机就不执行内部的程序,停止在那里,直接从外部存储器中读取中断程序。
图2-2 STC89C52最小配置
2.2 STC89C52简介
单片微型计算机简称单片机,是指在一块芯片上集成的完整的计算机系统,虽然大部分功能集成在一小块的芯片上,但是“麻雀虽小,五脏俱全”它具有计算机的大部分部件,例如:CPU、内存、内部和外部总线系统。目前大部分单片机还具有外存。
单片机也被称为微控制器(Microcontroler),因为它最早被用在工业控制领域。单片机只有CPU芯片从芯片的专用处理器的发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEI公司的Z80单片机便是最早的用这种想法设计出来的处理器,至此之后,专用的处理和单片机的发展便分道扬镳。
期的单片机都是8位或4位的。凭借简单可靠并且性能也不错获得了众多的号品,在这其中INTEL的8031是最成功的,此后MCS51系列单片机系统便是通过8031的基础上发展起来的。基于这个系统,MCS51单片机系统至今为止仍然被广泛使用。渐渐的随着工业控制领域的要求有所提高,出现了十六位的单片机,却因为十六位单片机的性价比不是很理想所以并没有得到广泛的使用。在90年代后期,随着科学的发展和消费电子产品的增多,单片机的技术获得了质的飞跃。随着INTEL公司的I960系列单片机得到了广泛的应用,特别是ARM系列的应用,十六位单片机在主流市场的高端地位立马被三十二位单片机所取代。与此同时传统的8位单片机的性能也有了质的飞跃,相对80年代来说处理能力提高了数百倍。目前,性能和90年代中期的专用处理器相差不大的高端的32位单片机并且其主频已经超过了300HZ,普通的型号出厂的价格跌落到1美金,连最高的型号也不过10美金而已。现如今的单片机系统已经不是单单的在裸机环境下使用和开发,众多的全系的单片机上已经运用到了专用的嵌入式操作系统。
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压,高性能COMOS8的微处理器,俗称单片机。并且使用了ATMEL的技术通过高密度非易失性存储器来制造,而且还和工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
单片机总控制电路如下图所示:
图1 单片机总控制电路
STC89C52具体介绍如下:
① 主电源引脚(2根)
VCC(Pin40):电源输入,接+5V电源
GND(Pin20):接地线
②外接晶振引脚(2根)
XTAL1(Pin19):片内振荡电路的输入端
XTAL2(Pin20):片内振荡电路的输出端
③控制引脚(4根)
RST/VPP(Pin9):复位引脚,引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG(Pin30):地址锁存允许信号
PSEN(Pin29):外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31):程序存储器的内外部选通,接低电平从外部程序存储器读指令,如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
④可编程输入/输出引脚(32根)
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口,分别位P0、P1、P2、P3口,每个口有8位(8根引脚),共32根。
PO口(Pin39~Pin32):8位双向I/O口线,名称为P0.0~P0.7
P1口(Pin1~Pin8):8位准双向I/O口线,名称为P1.0~P1.7
P2口(Pin21~Pin28):8位准双向I/O口线,名称为P2.0~P2.7
P3口(Pin10~Pin17):8位准双向I/O口线,名称为P3.0~P3.7
STC89C52主要功能如表一所示。
表一 STC89C52主要功能
主要功能特性
兼容MCS51指令系统 8K可反复擦写Flash ROM
32个双向I/O口 256x8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz
2个串行中断 可编程UART串行通道
2个外部中断源 共6个中断源
2个读写中断口线 3级加密位
低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能
2.3 本章小结
本章主要介绍了此设计的所需要的中央控制电路所需的单片机进行了对比与分析,最终选择了STC89C52单片机作为中央控制电路,同时在又对STC89C52单片机进行了一些介绍。接下来会将硬件的选择以及设计详细的介绍。
3 系统硬件设计方案
该系统由六部分组成:STC89C52RC核心单片机,温度采集电路,数码管显示电路,报警警电路,复位电路,晶振等,其中温度采集主要由DS18B20组成,在短时间内把热力学温度信号数字,送入单片机,由单片机控制显示电路显示,并且判断是否达到设定温度,若达到设定温度,由单片机启动报警电路,报警。
主
控
制
器
温度显示器
(液晶显示屏)
多路温度采集
(DS18B20)
报警控制电路
(发光二极管)
输入控制电路
(按键)
图1 系统设计框图
3.1 复位电路
由于单片机在复位短为高时系统复位,复位电路由一
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