处。 DS18B20、 DS1822 “一线总线”数字化温度传感器 。
由于DS18B20将温度传感器、信号放大调理、A/D转换、接口全部集成于一芯片,与单片机连接简单、方便,与AD590相比是更新一代的温度传感器,所以温度传感器采用DS18B20。
2.3 显示器的选择
2.3.1 LED显示器
采用传统的七段数码LED显示器。LED虽然价格便宜,但在现代的许多仪表、各种电子产品中逐渐被LCD所取代。 2.3.2 LCD液晶屏
采用LCD液晶屏进行显示。LCD液晶显示器是一种低压、微功耗的显示器件,只要2~3伏就可以工作,工作电流仅为几微安,是任何显示器无法比拟的,同时可以显示大量信息,除数字外,还可以显示文字、曲线,比传统的数码LED显示器显示的界面有了质的提高。在仪表和低功耗应用系统中得到了广泛的应用。优点为:
1 显示质量高,由于液晶显示器的每一个点收到信号后就一直保持那种色彩和亮度恒定发光,因此液晶显示器的画质高而且不会闪烁。
2 数字式接口,液晶显示器都是数字式的,和单片机的接口简单操作也很方便。
3 功率消耗小,相比而言液晶显示器的主要功耗在内部电极和驱动IC上,因而耗电量比其他器件要小很多。
虽然LCD显示器的价格比数码管要贵,但它的显示效果好,是当今显示器的主流,所以采用LCD1602 作为显示器。
2.4 单片机的选择
2.4.1 采用凌阳单片机
随着单片机功能集成化的发展,其应用领域也逐渐地由传统的控制,扩展为控制处理、数据处理以及数字信号处理(DSP,Digital SignalProcessing)等领域。凌阳的16位单片机就是为适应这种发展而设计的。它的CPU内核采用凌阳最新推出的μ’nSP?(Microcontroller and Signal Processor)16位微处理器芯片(以下简称μ’nSP?)。围绕μ’nSP?所形成的16位μ’nSP?系列单片机(以
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下简称μ’nSP?家族)采用的是模块式集成结构,它以μ’nSP?内核为中心集成不同规模的ROM、RAM和功能丰富的各种外设接口部件。μ’nSP?内核是一个通用的核结构。除此之外的其它功能模块均为可选结构,亦即这种结构可大可小或可有可无。借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成,便可形成各种不同系列派生产品,以适合不同的应用场合。这样做无疑会使每一种派生产品具有更强的功能和更低的成本。
利用凌阳单片机有一定的好处凌阳的优势是硬件性能,抗干扰能力强,但凌阳单片机我们没有系统的学习,这对于刚接触单片机的我们来说不是很容易上手,其价格也要比89S51昂贵一些,因此我们并没有将其作为首选。 2.4.2 采用STC89C52单片机
由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用,世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机,在单片机家族的众多成员中,
STC89C52系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比,
迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场,成为国内单片机应用领域中的主流。
单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两个分支。通用计算机系统主要用于海量高速数值运算,不必兼顾控制功能,其数据总线的宽度不断更新,从8位、16位迅速过渡到32位、64位,并且不断提高运算速度和完善通用操作系统,以突出其高速海量数值运算的能力,在数据处理、模拟仿真、人工智能、图像处理、多媒体、网络通信中得到了广泛应用;单片机作为最典型的嵌入式系统,由于其微小的体积和极低的成本,广泛应用于家用电器、机器人、仪器仪表、工业控制单元、办公自动化设备以及通信产品中,成为现代电子系统中最重要的智能化工具。因此,单片机的出现大大促进了现代计算机技术的飞速发展,成为近代计算机技术发展史上一个重要里程碑。
由于MCS系列单片机集成了几乎完善的中央处理单元,处理功能强,中央处理单元中集成了方便灵活的专用寄存器,这给我们利用单片机提供了极大的便利。单片机把微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上,使得数据传送距离大大缩短,运行速度更快,可靠性更高,抗干扰能力更强。由于属于芯片化
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的微型计算机,各功能部件在芯片中的布局和结构达到最优化,工作也相对稳定。51的优点是价钱便宜,I/O口多,程序空间大。因此,测控系统中,使用51单片机是最理想的选择。单片机属于典型的嵌入式系统,所以它是低端控制系统最佳器件。单片机的开发环境要求较低,软件资源十分丰富,开发工具和语言也大大简化。单片机的典型代表是Intel公司在20世纪80年代初研制出来的MCS51系列单片机。MCS51单片机很快在我国得到广泛的推广应用,成为电子系统中最普遍的应用手段,并在工业控制、交通运输、家用电器、仪器仪表等领域取得了大量应用成果。
以MCS-51技术核心为主导的单片机已成为许多厂家、电气公司竞相选用的对象,并以此为基核,推出许多与MCS51有极好兼容性的CHMOS单片机,同时增加了一些新的功能,所以用STC89C52。
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第三章 系统的硬件设计
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)内部存储器容量有限(只有4KB地址空间)。 (3)应用系统开发具有特殊性
C1+5401234567813121514U2VCCP10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPXTAL1XTAL2RESETRDWRGNDRXTTXDALE/PROGPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P27P26P25P24P23P22P21P203938373635343332282726252423222122PY111.0592MC2
图 3-1 最小系统图
VCC(+5V)311918917162022PC3106AT89S51R18.2K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
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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XTAL1,输出端为XTAL2。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0FFFH(4Kbyte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10μf。
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。
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