内蒙古科技大学课程设计论文
第3章 硬件设计
3.1 单片机最小系统的设计
目前的单片机开发系统只能够仿真单片机，却没有给用户提供一个通用的最小系统。由设计的要求，只要做很小集成度的最小系统应用在一些小的控制单元。其应用特点是:
（1）全部I/O口线均可供用户使用。
（2）内部存储器容量较大，有72K地址空间。 （3）应用系统开发具有特殊性。
图 3.1 最小系统图
单片机最小系统如图3.1所示，其中有4个双向的8位并行I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3，都可以用于数据的输出和输入，P3口具有第二功能为系统提供一些控制信号。时钟电路用于产生MCS-51单片机工作所必须的时钟控制
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信号，内部电路在时钟信号的控制下，严格地按时序指令工作。MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片的引脚X1，输出端为X2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。电路中的微调电容通常选择为30pF左右，该电容的大小会影响到振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体的振荡频率为12MHz。
把EA脚接高电平，单片机访问片内程序存储器，但在PC值超过72Kbyte地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。
MCS-51的复位是由外部的复位电路来实现。采用最简单的外部按键复位电路。按键自动复位是通过外部复位电路的来实现的.我们选用时钟频率为12MHz,C1取30p。
3.2 温度传感电路设计
DS18B20的性能特点：
采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）
测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃ 内含64位经过激光修正的只读存储器ROM 适配各种单片机或系统机
用户可分别设定各路温度的上、下限 内含寄生电源。
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。DS18B20的管脚排列如图3.2所示
DS18B20
GNDI/OVCC123I/OGNDNCNC1234DS18B208765VCCNCNCNC图 3.2 DS18B20管脚图
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在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是VCC接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5KΩ左右的上拉电阻.我们采用的是第一种连接方法,如图3.3所示:把DS18B20的数据线与单片机的13管脚连接,再加上上拉电阻。
GNDC1R24.7KDS1123DS18B20VC540123456781312151431Y111.0592MC219189171620VCCP10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPXTAL1XTAL2RESETRDWRGNDRXTTXDALE/PROGPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25P24P23P22P21P2039383736353433322827262524232221VC5U2 22P22P+5C3106AT89S51
R18.2K 图 3.3 温度传感电路图
DS18B20有六条控制命令，如表3.1所示：
表3-1 DS18B20控制命令
指 令 温度转换 约定代码 44H 操 作 说 明 启动DS18B20进行温度转换 10
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读暂存器 写暂存器 复制暂存器 重新调E2RAM BEH 4EH 48H B8H 节 读暂存器9个字节内容 将数据写入暂存器的TH、TL字节 把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中 把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字读电源供电方式 B4H 启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU
CPU对DS18B20的访问流程是：先对DS18B20初始化，再进行ROM操作命令，最后才能对存储器操作，数据操作。DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。如主机控制DS18B20完成温度转换这一过程，根据DS18B20的通讯协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。
3.3键盘硬件的设计
图3.6中微处理单元是STC89C52RD单片机，X1和X2接12M的两脚晶振,接两个30PF的起振电容,J1是上拉电阻.单片机的P1口8位引脚与行列式键盘输出脚相连,控制和检测行列式键盘的输入.行线通过上拉电阻接到+5V上,无按键按下时,行线处于高电平状态,有键按下时,行线的电平状态将由与此行线相连接的列线的电平决定.键盘输入的信息主要进程是:
1 CPU判断是否有键按下. 2 确定是按下的是哪个键.
3 把此键所代表的信息翻译成计算机可以识别的代码或者其他的特征符号.
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模块。
3.4显示电路的设计
12864采用标准的20脚接口，其中:
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LCD在此设计中我们采用点阵字符LCD，这里采用常用的20个字的12864液晶
根据显示内容和方式的不同可以分为,数显LCD,点阵字符LCD,点阵图形
表3—2 12864接口说明
图 3.6 键盘硬件电路图
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