基于传感器的温度报警器的设计 - 图文(5)

XTAL2时钟电路XTAL1RAM128BSFR 21个定时个/计数器2VccCPUROM/EPROM/Flash 4KB总线控制中断系统5个中断源2个优先级串行口全双工1个4个并行口VssRSTEAPSENALEP0P1P2P3图2-6 80C51单片机结构

市面上出售的单片机主要有宏晶公司的STC89C52RC和艾特梅尔公司的AT89S52，本次设计采用的是STC89C52RC，DIP40封装，其各个引脚分布及功能如图2.6。设计中我们使用P0口发送数据给液晶显示屏，P1.2口作为温度采集口，P2口负责报警已经LED灯、继电器控制，其中P2.6和P2.7分别控制单液晶显示器的RS和EN.

2.2.2 主要功能特性

1.兼容MCS51指令系统；

2.28k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM； 3.32个双向I/O口； 4.256x8bit内部RAM；

5.3个16位可编程定时/计数器中断； 6.时钟频率0-24MHz；

7.2个串行中断，可编程UART串行通道； 8.2个外部中断源，共8个中断源； 9.2个读写中断口线，3级加密位；

10.低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；

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11.各引脚及其功能： VCC/GND:电源/接地引脚；

P0口：P0是一个8位漏极开路的双向I/O端口，对端口写1时引脚作高阻抗输入端；当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种工作模式下，P0口不具有内部上拉作用。对内部Flash程序存储器编程时，p0口用来接收指令字节；在校验程序和输出指令字节时，要求外接上拉电阻。

P1口：P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口，输出时可驱动4个TTL逻辑电平。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入口用； 此外，P1.0、P1.1可以分别被用作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和触发输入(P1.1/T2EX)；在Flash编程和校验时，p1口接收低8位地址字节。 P2口：P2是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/0口，输出时能驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作为输入用； P2口在存取外部存储器时，可作为高位地址输出；内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。

P3口：P3是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口，输出时可驱动4个TTL。端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 P3引脚功能复用见表2-5：

表2-5 P3引脚功能复用

P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 串行通讯输入(RXD) 串行通讯输出(TXD) 外部中断0( INT0) 外部中断1(INT1) 定时器0输入(T0) 定时器1输入(T1） 外部数据存储器写选通WR 外部数据存储器写选通RD 12

RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期（即24个周期）以上高电平将使单片机复位。当RST保持高电平，52芯片便循环复位。复位后P0~P3口全置1，管脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。

XTAL1、XTAL2 ：XTAL1是片内振荡器的反相放大器和内部时钟发生电路的输入端，XTAL2则是输出端，晶振频率可在1MHz至24MHz之间选择，电容取30PF左右。

ALE/PROG：访问外部存储器时，ALE(地址锁存允许)的输出用于锁存地址的低8位字节，即便不访问外部存储器，ALE端仍会以不变的频率输出脉冲信号(1/6振荡频率)，当访问外部数据存储器时，会出现一个ALE脉冲；

PSEN：该引脚是外部程序存储器的选通信号输出端。当AT89S52由外部程序存储器取指令或数据时，每个机器周期输出两个脉冲，即两次有效。当访问外部数据存储器时，则不会有脉冲输出。

EA/Vpp：外部访问允许端。当该引脚访问外部程序存储器时，应输入低电平。要使AT89S52只访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH)， 这时该引脚必须保持低电平。

3 系统硬件设计

3.1 单片机最小系统的设计

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。本次课程设计中选用AT89C52式单片机，其最小系统主要由电复位、振荡电路组成。单片机的最小系统如图3-1所示。

单片机的复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个时钟周期以上时复位有效。复位电路由按键复位和

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上电复位两部分组成，上电复位是在复位引脚上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND；按键复位是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。

AT89C51单片机使用12MHZ的晶振最为振荡源，由于单片机内部有振荡电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容一般在15pF至50pF之间。外部晶振结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率。

3.2 温度采集电路的设计

温度采集电路部分，采用数字温度传感器DS18B20进行温度采集。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3个引脚；温度侧量范围为-55℃—+125℃，测量精度为0.5℃；被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；CPU只需用一个端口线就可以与DS18B20通信。温度采集电路如图3-2所示。

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图3-2 温度采集电路

3.3 LED显示报警电路的设计

LED数码管与单片机的P0口相连，单片机将采集到的温度值转化为与数码管对应的数据，通过P0口输出显示。即信号通过译码管的端口a、b、c、d、e、f、g 、dp 端来控制每段译码管的亮灭与否，同时通过端口1、2、3、4 四个端口来控制四个译码管。在本次设计中，用集成芯片74HC245驱动数码管。同时当采集到的温度值超过所设置的范围时，单片机会输出一信号，通过三极管放大后驱动蜂鸣器发出报警信号。LED数码管报警电路。

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