基于STC單片機的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于 STC 單片機的溫度調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計摘要隨著微機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，單片機的應(yīng)用同樣正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，但僅僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，以作完善。b5E2RGbCAP本次設(shè)計的主題是基于 STC單片機的溫度調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計，此次設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)主要是對以STC 單片機為主控制單元和以溫度測量單元構(gòu)成的單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 進(jìn)行研究。該系統(tǒng)將設(shè)定溫度上下限，并顯示檢測溫度，監(jiān)測數(shù)據(jù)。如果溫度超過設(shè)定參數(shù)上限

2、和下限溫度，報警系統(tǒng)將由實驗時的設(shè)置和以自動控制方式實現(xiàn)，從而達(dá)到一定范圍內(nèi)溫度的監(jiān)測與控制。p1EanqFDPw系統(tǒng)設(shè)計了相關(guān)的硬件電路和相關(guān)應(yīng)用程序。硬件電路主要包括STC12C5A60S2單片機最小系統(tǒng)、測溫電路、實時時鐘電路、LCD液晶顯示電路、超溫報警電路以及通訊模塊電路等。系統(tǒng)程序主要包括主程序，DS18B20通信程序、按鍵處理程序、LCD顯示程序以及數(shù)據(jù)存儲程序等。以單片機為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對溫度的控制水平，經(jīng)過實驗結(jié)果得知本次設(shè)計的系統(tǒng)是準(zhǔn)確的，可行的。DXDiTa9E3d關(guān)鍵詞溫度采集；DS18B20; STC單片機；測試程序；

3、超溫報警電路5 / 68Based on STC single chip microcomputer temperature control system desigRnTCrpUDGiTAbstractAlong with the computer measurement and control technology of the rapid development and wide application, the application of SCM is to keep at the same time, traditional control testing update on Cr

4、escent benefits. In real-time detection and automatic control system of single-chipapplications, often as a single-chip core component to use only single-chip is not enough knowledge, but also the specific hardware structure and the specific features of application software objects combine to make p

5、erfec5t.PCzVD7HxAThe theme of this design is based on the STC single-chip temperature control system design.The experiment of temperature control system based on STC control unit and the temperature measuring unit consisting of a single bus digital temperature sensor DS research 18B20. The system ca

6、n be expected to detect the preset temperature, display time and save monitoring data. An alarm will be given by system if the temperature exceeds the upper and lower limit value of the temperature which can be set discretionarily and then automatic control is achieved, thus the temperature is achie

7、ved monitoring intelligently within a certain rangej.LBHrnAILgThe system design of the hardware circuit and the related applications. The hardware circuit including STC12C5A60S2MCU minimum system, a temperature measurement circuit, clock circuit, LCD display circuit, alarm circuit and a communicatio

8、n module circuit. System program, including the main program, a DS18B20 communication program, key program, LCD display program and data storage procedure. Microcontroller as the core temperature acquisition and control system development and application has greatly improved the production life of t

9、he temperature control level, at the same time through the test results show that the design of the system is accurate,andfeasible.xHAQX74J0XKeywordsTemperature acquisition。DS18B20。MCU of STC。Testprogram。 Temperature alarm circuitLDAYtRyKfE目錄摘要 IAbstract II第 1 章 緒論1Zzz6ZB2Ltk1.1 課題背景及研究意義1dvzfvkwMI1

10、1.2 國內(nèi)外研究和應(yīng)用現(xiàn)狀1rqyn14ZNXI1.3 課題研究內(nèi)容2EmxvxOtOco第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計的總體方案4SixE2yXPq52.1 設(shè)計要求46ewMyirQFL2.2 系統(tǒng)總體方案論述4kavU42VRUs2.2.1 主控單片機4y6v3ALoS892.2.2 溫度傳感器6M2ub6vSTnP2.2.3 LCD 顯示器 錯誤！未定義書簽。0YujCfmUCw2.3 系統(tǒng)調(diào)試所用軟件簡述7eUts8ZQVRd2.3.1 KEIL 軟件簡介錯誤！未定義書簽。sQsAEJkW5T2.3.2 KEIL 軟件調(diào)試過程錯誤！未定義書簽。GMsIasNXkA2.3.3 KEIL 使用時

11、注意事項9TIrRGchYzg2.4 本章小結(jié)107EqZcWLZNX第 3 章 主控單片機及溫度傳感器11lzq7IGf02E3.1 STC12C5A60S2單片機簡介 IlzvpgeqJihk3.1.1 STC12C5A60S2系列單片機的主要特點1lNrpoJac3v13.1.2 STC12C5A60S2 系歹 U 單片機的優(yōu)點 121nowfTG4Ki3.1.3 STC12C5A60S2 單片機的管腳 13fjnFLDa5Zo3.2 STC12C5A60S2 單片機的應(yīng)用 14tfnNhnE6e53.2.1 STC12C5A60S2單片機 I/O 口工作模式設(shè)定 14HbmVN777s

12、L3.2.2 STC12C5A60S2單片機的 A/D 轉(zhuǎn)換 15V7l4jRB8Hs3.3 DS18B20 溫度傳感器 1683lcPA59W93.3.1 DS18B20 傳感器的特性 16mZkklkzaaP3.3.2 DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)17AVktR43bpw3.4 DS18B20 的工作原理 18ORjBnOwcEd3.5 DS18B20的使用中注意事項 212MJTy0dTT3.6 本章小結(jié)22gIiSpiue7A第 4 章 系統(tǒng)總體設(shè)計23uEh0U1Yfmh4.1 電源輸入部分23IAg9qLsgBX4.2 鍵盤及顯示電路24WwghWvVhPE4.2.1 鍵盤電路設(shè)

13、計24asfpsfpi4k4.2.2 顯示電路設(shè)計27ooeyYZTjj14.3 測溫模塊30BkeGuInkxI4.3.1 DS18B20 的工作時序 30PgdO0sRiMo4.3.2 超溫報警電路333cdXwckm154.3.3 溫度檢測33h8c52WOngM4.4 調(diào)試結(jié)果及分析34v4bdyGious4.5 本章小結(jié)35J0bm4qMpJ9結(jié)論36XVauA9grYP致謝37bR9C6TJscw參考文獻(xiàn)38pN9LBDdtrd附錄A39DJ8T7nHuGT附錄B47QF81D7bvUA附錄C544B7a9QFw9h第 1章 緒論1.1 課題背景及研究意義溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會

14、生活的各個領(lǐng)域，如家電、汽車、材料、電力電子等，常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和所要求的性能指標(biāo)有所不同，在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對象的運行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術(shù)人員努力解決的問題。這類控制對象慣性大，滯后現(xiàn)象嚴(yán)重 ,存在很多不確定的因素，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳 ,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡單實用，但由于繼電器動作頻繁,可能會因觸點不良而影響正常工作?？刂祁I(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的PID 控制方式,但 PID 控制對象的模型難以建立，并且當(dāng)擾動因素不明確時，參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在的問題。而采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20,因其內(nèi)部集

15、成了 A/D轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單， 而且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器DS18B20 只用一個引腳即可與單片機進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機更加具有擴展性。由于DS18B20 芯片的小型化，更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器DS18B20 做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實用性。更能串接多個數(shù)字溫度傳感器DS18B20 進(jìn)行范圍的溫度檢測。本設(shè)計就是基于單片機STC12C5A60S2 溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過本次課程實踐，我們更加的明確了單片機的廣泛用途和使用方法，以及其工作的原理。wt6qbkCyDE1

16、.2 國內(nèi)外研究和應(yīng)用現(xiàn)狀1 .國外溫度測控系統(tǒng)研究國外對溫度控制技術(shù)研究較早，始于20 世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表，采集現(xiàn)場信息并進(jìn)行指示、記錄和控制。80 年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國的溫度測控技術(shù)發(fā)展很快，一些國家在實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正向著完全自動化、無人化的方向發(fā)展。Kp5zH46zRk2 .國內(nèi)溫度測控系統(tǒng)研究我國對于溫度測控技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì) 80年代。我國工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國家溫度測控技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了溫度室內(nèi)微機控制技術(shù)，該技術(shù)僅限于對溫度的單項環(huán)境因子的控制。我國溫度測控設(shè)施

17、計算機應(yīng)用，在總體上正從消化吸收、簡單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。在技術(shù)上，以單片機控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國家相比，存在較大差距。我國溫度測量控制現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到工廠化的程度，生產(chǎn)實際中仍然有許多問題困擾著我們，存在著裝備配套能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點。Yl4HdOAA61成熟的溫控產(chǎn)品主要以”點位 ”控制及常規(guī)的PID 控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化，自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少，因此不適合用此種方

18、法作加熱爐的溫控系統(tǒng)。ch4PJx4BlI近幾年來快速發(fā)展了多種先進(jìn)的加熱爐溫度控制方式，如：模糊控制。這個控制技術(shù)大大提高了控制精度，不但是控制變得更簡單，而且是產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。不過，模糊控制系統(tǒng)動態(tài)性能好，單穩(wěn)定性較差，而且很難使兩種性能都達(dá)到理想要求。目前普遍采用模糊-線性復(fù)合控制器發(fā)揮了模糊控制和線性控制的優(yōu)點，是設(shè)計的系統(tǒng)取得了較好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)指標(biāo)。但是模糊-線性復(fù)合控制同時也存在一些問題：線性錢饋復(fù)合控制的系統(tǒng)性能對參數(shù)變化比較敏感；模糊線性雙模控制存在開關(guān)切換問題；在線性控制的誤差通道并聯(lián)模糊控制器系統(tǒng)和模糊控制器與線性控制器并聯(lián)系統(tǒng)盡管得到了較

19、好的效果，但并不能從根本上解決模糊控制器穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能之間的矛盾問題。qd3YfhxCzo1.3 課題研究內(nèi)容1 .溫度控制原理用戶通過鍵盤輸入系統(tǒng)設(shè)定溫度上限值與下限值，溫度信息由集溫度測量和A/D轉(zhuǎn)換于一體的DS18B20溫度傳感器測量并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入 主機，此信號經(jīng)過標(biāo)度轉(zhuǎn)換后，通過 LCD將溫度顯示出來；當(dāng)測得的溫度 越限時，蜂鳴器報警。基于STC12C5A60S2單片機，DS18B20將檢測至U的溫 度信號數(shù)字信號，并將信號送入單片機進(jìn)行處理。最后的溫度值顯示在液晶顯示器上。這些步驟是用來實現(xiàn)溫度檢測。采用鍵盤接口芯片HD 7279的設(shè)定溫度值，通過單片機保持一定的溫度，并用

20、液晶顯示器顯示設(shè)定溫度控制。此外，時鐘芯片DS 1302是用來顯示時間和外部的6264是用來保存數(shù)據(jù)。如果溫度超過上限和下限溫度，報警將由蜂鳴器鳴叫報警。這樣就可以控制輸出設(shè)備，實時調(diào)節(jié)溫度的變化，使其逐漸趨于給定值且達(dá)到控制的目的。E836L11DO52 .系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由溫度檢測電路、按鍵掃描與系統(tǒng)框圖中的顯示電路、報警電路、輸出控制電路等部分組成。溫度檢測及控制電路部分本系統(tǒng)中溫度檢測電路選用美國DALLAS 公司生產(chǎn)的一線數(shù)字溫度傳感器DS18B20實現(xiàn)。該器件在使用中不需要外圍元件，與單片機交換信息僅需要一根I/O線。本系統(tǒng)中DQ管腳為數(shù)據(jù)線與 STC的P1. 3連接

21、。DS18B20的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個芯片之上，從而提高了 干擾能力。在DS18B20內(nèi)部，提供0. 125C的 高分辨率的計算，溫度以16 位符號擴展的二進(jìn)制補碼的形式存于溫度寄存器中。當(dāng)用戶需的時候，DS18B20將通過單線接口串行發(fā)送數(shù)據(jù)。S42ehLvE3M人機對話部分的設(shè)計人機對話部分包括顯示、鍵盤和報警三部分。a.顯示部分的設(shè)計。在本設(shè)計中P0口和P1 口的部分位，作為動態(tài)顯示器 的顯示輸出口。段碼由 O 口并行輸出到4位LED顯示器，位碼由P1. 4、 P1 5、 P1 6、 P1 7輪流輸出。501nNvZFisb.鍵盤的設(shè)計。本系統(tǒng)中由于設(shè)定溫度只需溫度 +、溫

22、度-和確認(rèn)鍵3個鍵，故采用獨立式按鍵。在開機后輸入設(shè)定溫度值即可。jW1viftGw9c.報警功能的實現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)溫度高于或低于設(shè)定溫度時， P2. 5口送出的低電平經(jīng)反向器驅(qū)動蜂鳴器鳴叫報警。xS0DOYWHLP3 .系統(tǒng)軟件設(shè)計主要是DS 18B20的子程序白編寫。DS 18B20的主要數(shù)據(jù)原件有：64位 激光Lasers ROM,溫度靈敏原件和非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH和TL。DS 18B20可以從總線獲取電源，當(dāng)信號線位高電平時，將能量貯存在外部電容 器中；當(dāng)單信號線為低電平時，將該電源斷開，直到信號線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳?電容）電源為止。此外，還可外接5V電源，給DS 18B20t

23、t 電，DS 18BB20的供電方式靈活，利用外接電源還可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和 可靠性。LOZMkIqI0w4 .對系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集功能進(jìn)行測試。5 .根據(jù)測試結(jié)果完成設(shè)計報告和期末答辯。9 / 68第2章系統(tǒng)設(shè)計的總體方案2.1 設(shè)計要求1 .設(shè)定溫度的溫度的上下限，使用 LCD顯示器顯示所測得溫度值，當(dāng) 溫度超過所設(shè)定的上下限使，蜂鳴器將會自動鳴叫報警；2 .使用STC12C5A60S2單片機和DS18B20溫度傳感器，10個）在STC 實驗板上成實驗的仿真過程，寫出設(shè)計報告書；3 .超調(diào)量（T。降20%溫度誤差 ± 052.2 系統(tǒng)總體方案論述本課題設(shè)計的是一種以STC單片機為主控制

24、單元，以 DS18B20為溫度 傳感器的溫度控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可以實時存儲相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)并記錄 當(dāng)前的時間。其主要包括：電源模塊、溫度采集模塊、按鍵處理模塊、數(shù) 據(jù)存儲模塊、LCD顯示模塊、超溫報警電路以及單片機最小系統(tǒng)。 ZKZUQsUJed圖2.1系統(tǒng)設(shè)計總體硬件框圖2.2.1 主控單片機在本次設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)中所使用的核心控制器是STC12C5A60S2單片機。STC12C5A60S2單片機作為核心控制器，該單片機具有高可靠，廉 價，功耗低，操作方便，I/O 口多等優(yōu)點。該單片機屬于雙列直插式封裝，有4組8位I/O 口，P1、P2、P3屬于準(zhǔn)雙向口，可作為普通輸入輸出 IO 口，P0

25、 口接上拉電阻后可作為普通I/O 口使用。該單片機具有3個定時 計數(shù)器，1個全雙工用行口。此單片機具有6個中斷源，3個定時計數(shù)器中斷，2個外部中斷，一個串口中斷，內(nèi)部有靜態(tài)非易失性EEPROM和看門狗。片內(nèi)集成8K只讀存儲器（PEROM>,外擴后可有64K,具有256bytees 的隨機存儲器（RAM> ,功能比較強。dGY2mcoKtT晶振電路：晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容 和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧 振點，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧 振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?/p>

26、，在這個極窄 的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的 電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負(fù)反饋電路中 就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以 即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。 rCYbSWRLIA晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等 的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。FyXjoFlMWh一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器< 注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另 一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等

27、于負(fù)載電容，請注意一 般IC的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。TuWrUpPObX在此次設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計中，控制核心STC12C5A60S2單時鐘/機 器周期（IT>單片機有32個I/O 口,其外部晶振為12MHz，一個指令周期為 1/12us使用該單片機完全可以完成設(shè)計任務(wù)，其最小系統(tǒng)主要包括：復(fù)位電路, 震蕩電路等，電路如下圖2.2所示。7qWAq9jPqERJ>I 4 7KXS2 5VADCCS1 3m邱f LCDCLKlLCDDKC1KOUT： ADCO P1.0VCCADCIPI-IPO.O ADORXD2 EC1ADC：P12P0J.AD1T?®：&

28、#171;»A»C3PI 3P0.J.AD2SSCCP1 ADC4P14POJ AD3MQSIADC5PL5P0 4 AD-liinSOADC6M6M.S. ADSSCLKAOC-PI 7P0.7AD7HXD 璉。EKJA 力 P4$ RST：TXDP3.1ALEP4.5CHQ P5 ：NAPFT? mP2 7A15CLKOUT«TOH +k'AHCLKOUll T1 PJ.5P2 5 AB熊手工dK 4 A12RD P3.7P2 3 AilXTAL2AIDXTAL1p”的GNDK 0 A8單片機STCi：C5AMS2$CLK獨立一按鍵ROWJR0W4SC

29、ISDA叵1£QW1GW cmSTCOLl75nJ7 14 'Y .- A t J9KX8圖2.2單片機最小電路圖2.2.2 溫度傳感器本次設(shè)計中所采用的溫度傳感器是美國達(dá)拉斯(DALLAS泮導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的DS18B2O字溫度彳感器。llVIWTNQFkDS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合， 如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877 , LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封 裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房 測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈

30、藥庫測溫等各種非極限溫度場 合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空 間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。yhUQsDgRTI在此次設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)中，采用的是多路測溫電路，所以 DS18B20溫度傳感器與主控單片機的連接方式如下圖2.3所示。 MdUZYnKS8IVCC DS1SB20 DS18B20 DS18B2O圖2.3外部供電方式的多點測溫電路圖2.2.3 LCD顯示器在此設(shè)計中需要顯示設(shè)定溫度的上下限，并且還要同時顯示多路溫度 傳感器所測得溫度值，所以此次的LCD顯示器選用的是128鄧4型號。其引腳及連接如圖2.4所示。09T7t6eTno帶中文字庫的128>64

31、是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種 接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模 塊；具顯示分辨率為128X64,內(nèi)置8192個16X16點漢字，和128個16X8點 ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu) 成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8總行16X16點陣的漢字，也可完成圖形顯示，低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示 方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 e5TfZQIUB5LCD的基本特性：1 .低電源電壓 <VD

32、D:+3.0-+5.5V ）2 .顯示分辨率：128 E4點3 .內(nèi)置漢字字庫，提供8192個16X6點陣漢字（簡繁體可選>4 .內(nèi)置128個16>8點陣字符5 .2MHZ時鐘頻率6 .顯示方式：STN、半透、正顯73區(qū)動方式：1/32DUTY, 1/5BIAS8 .視角方向：6點9 .背光方式：側(cè)部高亮白色 LED,功耗僅為普通LED的1/51/1010 .通訊方式：用行、并口可選11 .內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓12 .無需片選信號，簡化軟件設(shè)計13 .工作溫度:0 c - +55 C，存儲溫度:-20 C - +60 C2.3系統(tǒng)調(diào)試所用軟件簡述單片機開發(fā)中除必要的

33、硬件外，同樣離不開軟件。Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件，Keil提供了包括C編譯器、宏匯 編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方 案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境<uVision）將這些部份組合在一起。KEIL軟件 簡單易學(xué)，能對程序進(jìn)行編譯，連接等。sISovAcVQM2.3.1 Keil軟件簡介Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟 件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil 提供了包括C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿

34、真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境uVision）將這些部分組合在一起。運行 Keil軟件需要WIN98、 NT、 WIN2000、 WINXP 等操作系統(tǒng)。如果你使用C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。 GXRw1kFW5sKeil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開

35、發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。UTREx49Xj9C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境（IDE ，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE 本身或其它它編輯編輯器C 或匯編源文件。然后分別由C51 及 C51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.OBJ。目標(biāo)文件可由LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51 連接定位生成絕對目標(biāo)文件（.ABS 。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex 文件，以供調(diào)試器dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼

36、級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 8PQN3NDYyP2.3.2 Keil 軟件調(diào)試過程單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件。Keil 軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51 系列單片機的軟件，Keil 提供了包括C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境uVision）將這些部份組合在一起。Keil軟件簡單易學(xué)，能對程序進(jìn)行編譯，連接等。下面是我用KEIL 對程序進(jìn)行調(diào)試的過程。mLPVzx7ZNw圖2.5 KEIL調(diào)試文件建立工程的建立：建立一個.C的文件，同時再建立一個和

37、前面的文件名一 樣的文件夾，選擇好CPU,使用STC12C5A60S2,同時設(shè)好晶振頻率，我們 用的是12MHZ ,如上圖。AHP35hB02d建立好文件后，就可以進(jìn)行編譯、鏈接、運行。編譯窗口如下。1 Build tarjat 'T口rgfft L' ccmpiliDj naLjiLDx. .inkinjfn.9 * WkMlNQ L16: UNCALLEI EEC&lEHr, IGHORED FOP OVEHLW PROCESS SEGHENr：10 * WARRING Lli HULTIPLI CALL TO SEMT SEGHEHT: ?R?FILmjJIAN

38、CALLERI：叩R7TIME電口JJWJIAN CM.LER2: K CS1SHRTUPProTraai Size: do to-9,tcode-623 411 creating ties filo from “ni己叮idiT，-"niAnjien" - 0 Error (s)r 2 Waroijig (s). fl l1| l|V| Hf' Build ；i Cormand A RndinFifts/*圖2.6編譯檢查編譯后顯示0個錯誤，有兩個警告，但是不影響程序的下載，使用STC下載軟件進(jìn)行下載之后程序就存儲在STC12C5A60S2的ROM中，通過單片機來

39、運行程序就可以方便檢查出硬件出現(xiàn)的錯誤。等所以硬件都無誤之后，將所有程序模塊整合起來就可以實現(xiàn)所要的功能。NDOcB141gT2.3.3 KEIL使用時注意事項1 .仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插 孔中換插其他頻率的晶振。2 .仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。3 .仿真芯片的31 W </EA ）已接至高電平，所以仿真時只能使用片 內(nèi)ROM,不能使用片外 ROM ;但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部ROM<N CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。1zOk7Ly2VA2

40、.4 本章小結(jié)本章主要論述了此次設(shè)計系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并簡單介紹了設(shè)計中使用的單片機，溫度傳感器等元件的電路連接，最后還介紹了系統(tǒng)調(diào)試時所使用的軟件及調(diào)試過程，本章主要是總體的論述一番，為后面的設(shè)計做好鋪墊。fuNsDv23Kh第3章主控單片機及溫度傳感器3.1 STC12C5A60S2單片機簡介STC12C5A60S2系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機器周期（1T>的 單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代 8051單片機，指令代碼完全 兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM,8路圖速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S>,針對電機控

41、制，強干擾場合tqMB9ew4YX3.1.1 STC12C5A60S2系歹U單片機的主要特點1 .增強型8051CPU, 1T,單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。2 .工作電壓：STC12C5A60S2系列工作電壓：5.5V- 3.3V<5V單片機） STC12C5A60S2系列工作電壓：3.6V- 2.2V<3V 單片機）。HmMJFY05dE3 .工作頻率范圍：0 - 35MHz,相當(dāng)于普通8051的0420MHz4 .片上集成1280字節(jié)RAM。5通用I/O 口 <36/40/44個），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉<普通8051 傳統(tǒng)I/O 口）可

42、設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉，推挽/強上拉，僅為輸 入/高阻，開漏每個I/O 口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA,但整個芯片最大不要超 過 55mA。ViLRaIt6sk5 .ISP4E系統(tǒng)可編程）/IAP<在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需 專用仿真器 可通過用口 <P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一 片。9eK0GsX7H17.有 EEPROM 功能（STC12C5A62S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM>11 / 688 .看門狗。9 .內(nèi)部集成MAX810 專用復(fù)位電路外部晶體12M 以下時，復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地）。10 .外部掉電檢測

43、電路:在P4.6 口有一個低壓門檻比較器5V 單片機為1.32V,誤差為+/-5%, 3.3V單片機為1.30V,誤差為+/-3%, 2個時鐘輸出 口，可由T0的溢出在P3.4/T0輸出時鐘，可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時 鐘。 naK8ccr8VI11 .外部中斷I/O 口 7 路，傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，并新增支持上升沿中斷的PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3, T0/P3.4,T1/P3.5, RxD/P3.0, CCP0/P1.3他可通過寄存器設(shè)置到P4.2 ， CCP1/P1.4 （也可通過寄存器設(shè)置到P

44、4.3。 B6JgIVV9ao12 .PWM（2路）/PCA可編程計數(shù)器陣列，2路）-也可用來當(dāng)2路 D/A 使用 -也可用來再實現(xiàn)2 個定時器-也可用來再實現(xiàn)2個外部中斷（上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持 。 P2IpeFpap513 .A/D轉(zhuǎn)換，10位精度ADC,共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S（每秒鐘 25 萬次 。14 .STC12LE5A60S2 系列有雙串口，后綴有S2 標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/P1.2（可通過寄存器設(shè)置到P4.2, TxD2/P1.3（可通過寄存器設(shè)置到P4.3 。 3YIxKpScDM15 .工作溫度范圍：-40 - +85 （工業(yè)級 / 0 -

45、75（商業(yè)級21.封裝：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48。 I/O 口不夠時，可用2 到 3 根普通 I/O 口線外接。74HC164/165/595勻可級聯(lián)）來擴展I/O 口，還可用 A/D做按鍵掃描 來節(jié)省I/O 口，或用雙CPU,三線通信，還多了用口。 gUHFg9mdSs16 .片上集成1280字節(jié)RAM 。17 . 用 戶 應(yīng) 用 程 序 空 間 8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K 字節(jié) uQHOMTQe7918 .PWM（2 路/PCA（可編程計數(shù)器陣列，2路 -也可用來當(dāng)2路D/A使用 - 也可用來再實現(xiàn)2 個定時器- 也可用來再實

46、現(xiàn)2個外部中斷（上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持。 IMGWiDkflP3.1.2 STC12C5A60S2系列單片機的優(yōu)點1 .速度快，1 個時鐘/機器周期，可用低頻晶振，大幅降低EMI2 . 支 持 掉 電 喚 醒 的 管 腳 : INT0/P3.2, INT1/P3.3, T0/P3.4, T1/P3.5,WHF4OmOgAwRxD/P3.0,CCP0/P1.3域 P4.2,CCP1/P1.4戌 P4.3, EX_LVD/P4.6aDFdk6hhPd3 .超低功耗：掉電模式：外部中斷喚醒功耗0.1uA,支持下降沿/上升沿 /低電平和遠(yuǎn)程喚醒適用于電池供電系統(tǒng)，如水表，氣表，便攜設(shè)

47、備等空閑模式1 .典型功耗1.3mA,正常工作模式：2mA - 7mA2 .輸入/輸出口多，最多有44個I/O 口,A/D做按鍵掃描還可以節(jié)省 很多I/O3 .在系統(tǒng)可編程，無需編程器，無需仿真器，可遠(yuǎn)程升級4 .可送STC-ISP下載編程器，1萬片/人/大5 .內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，外部復(fù)位電路可徹底省掉，當(dāng)然也可以繼 續(xù)用外部復(fù)位電路。3.1.3 STC12C5A60S2單片機的管腳CLKOIH2 AlX'O Pl.O 匚ADC1 PL1 IZZItvB2 ECI ADC2 Pl.2 I- TxDlCPRJ ADC3 Pl I-SS CPP1 ADC4 PL4 t- MOSI.

48、AD5 P1.5CZ M1SC AlX,6 Pl.6 ISCLK ADC7 Pl 7 = P47RSTCZ 1XT RxD P?.O CZTxD P3.1 匚 IX,P3,2 IXTi 匚CLKOUTO. IKT TO. P3.4 ICI.kOUTl IXTT1 P、5 匚 WR P3.6 匚二 RD P3.7 匚XTAL2 匚ZXTAL1匚 Gnd CZo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 7- 3 4 5 6 7 8 9 I I 1 1 1 1 1 1 1 1 7-0 9 8 7 6 5 4 1- -10-87654 3 214.?1- 3 3 3 3 1- 3 3 3 T7J7

49、一71 7-?-7 一 7-nnnmmnnnnnnnnnmnn ccPU 0PO 1PO 2PO.3P0.4PO5PO 6PO7EX LYD P4.6RST2ALEP4 5XA P4.JP2.7 A15P2 6 Al4P" Al?P2.4 A12P2.3 AllP2.2 Alt)P2.1 A9P2 0 A8圖3.2單片機管腳圖1 .VCC：供電電壓2 .GND:接地3 .RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間4 .XTAL1 :反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入5 .XTAL2:來自反向振蕩器的輸出當(dāng)將I/O設(shè)置為準(zhǔn)雙向口 /弱上拉時P

50、0 口： P0 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電 流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程 序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，止匕時P0外部必 須被拉高。ozElQQLi4TP1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器 能接收輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作 輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣 故。在FLASH編程和校驗時，P1 口作為第八位

51、地址接收。CvDtmAfjiAP2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接 收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫“1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉 高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P2 口用于外部程序存儲器或16位地址 外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗時接收高八位地 址信號和控制信號。QrDCRkJkxhP3 口： P3 口管腳是8

52、個帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出 4個TTL門電流。當(dāng)P3 口寫入“1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作 輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流ILL）這是由于上拉的緣故。4nCKn3dlMX3.2 STC12C5A60S2單片機的應(yīng)用3.2.1 STC12C5A60S2單片機I/O 口工作模式設(shè)定STC12C5A60S2系列單片機具所有I/O 口均可由軟件配置成4中工作類 型之一。4種類型分別為：準(zhǔn)雙向口 標(biāo)準(zhǔn)8051輸出模式）、推挽輸出、僅 為輸入（高阻或開漏輸出功能。ijCSTNGm0E每個口由2個個控制寄存器中的相應(yīng)位控制每個引腳工作類型。STC12C5

53、A60S2系列單片機上電復(fù)位后為準(zhǔn)雙向口 傳統(tǒng)8051的I/O 口）模式。2V以上時為高電平，0.8V以下時為低電平。vfB1pxanfkI/O 口工作模式設(shè)定如下表。表3-1I/O 口工作模式PxM17:0PxM07:0I/O 口模式00 準(zhǔn)雙向口（傳統(tǒng)8051I/O 口模式 ,灌電流可達(dá)20mA,拉電流為 230uA01推挽輸出（強上拉輸出，可達(dá)20mA,要加限流電阻）10僅為輸入（高阻11開漏（Open Dra in,內(nèi)部上拉電阻斷開，要外加注意：雖然每個I/O 口在弱上拉時都能承受20mA的灌電流還是要加限流電阻，如1K, 560Q等），在強推挽輸出時都能輸出 20mA的拉電流也要加限

54、流電阻），但整個芯片的工作電流推薦不要超過55mAo即從MCU-VCC流入的電流不超過55mA,從 MCU-GND流出電流不超過55mA,整體流入/流出電流都不能超過 55mA o jbA9VhEoui介紹一個宏定義：_BIN作用是給寄存器的每個位賦值，比如：ADC_CONTR = _BIN（1,0,0,0, 1,0,0,0。就是給 ADC_CONTR 寄存器的第 7 位和第3位賦值1,其他位為00括號中的參數(shù)依次為第 7位第0位。X7Ahr18pJI在TF卡程序中，若將SPI 口設(shè)置成推挽 強上拉）輸出，就可以這樣寫：P1M1 = _BIN （0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0。P

55、1M0 = _BIN （1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1。3.2.2 STC12C5A60S2 單片機的 A/D 轉(zhuǎn)換STC12C5A60S2單片機的A/D轉(zhuǎn)換口在P1 口（P1.7-P1.0用戶通過軟件 設(shè)置可將8路中的任意一路作為自己的 A/D轉(zhuǎn)換口。首先需要設(shè)置 P1 口的 工作模式，因為溫度檢測只有一路，因此我們選擇 P1.0 口作為模擬量的輸 入口，設(shè)置其位漏極開漏模式，在這種情況下 P1 口才可作為A/D轉(zhuǎn)換口使 用，否則只能作為一般的I/O 口。b3zqXLCqXo需要作為A/D轉(zhuǎn)換使用的口需先將P1ASF特殊功能寄存器中的相應(yīng)位 置1'將相應(yīng)的位設(shè)置為模擬功

56、能。P1ASF特殊功能寄存器如下：pZyytu5rc5表3-2P1ASF特殊功能寄存器P1ASFP1ASFP1ASFP1ASFP1ASFP1ASFP1ASFP1ASFP1ASF7:076543210因此需將P1ASF0設(shè)置為1,'其它位設(shè)置為0'表3-3ADC_SPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS0POWERCHS2,CHS1,CHS0為選擇P1 口的哪一位作為 A/D轉(zhuǎn)換口，如選擇 P1.0 貝U應(yīng)令 CHS2,CHS1,CHS0者B為 0。DVyGZezsrMADC_START為啟動A/D轉(zhuǎn)換位，為忖啟動，為0寸關(guān)閉。ADC_FLAG為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，可通過查詢此位看 A/D是否轉(zhuǎn)換完