基于串口的溫度檢測數據單片機仿真

　　圖 4.1 晶振電路

　　2.空閑方式

　　在空閑方式下，CPU 的內部時鐘信號被門控電路所封鎖，CPU 即進入睡眠狀態(tài)，但內部時鐘信號仍繼續(xù)供給中斷系統(tǒng)，定時器和串行口。這種方式由軟件調用。在空閑方式期間，片內RAM和所有專用寄存器的狀態(tài)仍被保留，空閑方式可通過任何允許的中斷或硬件復位來終止。當空閑方式由硬件復位終止時，通常系統(tǒng)在空閑處恢復程序的執(zhí)行。硬件復位只需要信號持續(xù)有效兩個機器周期。當用復位終止空閑方式時，為防止避免意外寫入端口引腳的可能性，調用空閑方式指令的下一條指令不應是寫端口引腳或外部存儲器。

3.掉電工作方式

5.2 程序設計

　　5.2.1 主程序設計

　　主程序主要完成硬件初始化、子程序調用等功能。

　　1. 初始化。

　　首先調用 LCD 初始化程序，在LCD 上顯示數據RECEIVE:和TEMP is: *C.

　　然后調用中斷及串口初始化子程序程序，把串口接收數據單元RECDATA 清零。設置寄存器SCON 的SM0、SM1 位定義串口工作方式，選擇波特率發(fā)生器為定時器T1;設定定時器T1 工作方式為方式2;設置波特率參數為9600bps;允許串行中斷及總中斷；允許串口接收數據，定義REN=1;啟動定時/計數器T1 工作，定義TR1=1.

　　2. 串口收發(fā)數據。

　　判斷串口成功接收數據標志位flag_uart 是否為0,若flag_uart 為0,表明串口未接收到數據，則繼續(xù)等待串口接收數據；若flag_uart 為1,表明串口成功接收或發(fā)送數據，進入串口中斷服務子程序，單片機接收數據，并將串口成功接收數據標志位flag_uart 清零，調用LCD 顯示接收數據子程序，在LCD 上顯示單片機從串口接收到的數據，同時回傳溫度值給PC機顯示。主程序設計流程圖如圖5.1 所示。

　　圖 5.1 主程序流程圖

　　5.2.2 串口中斷服務子程序

　　判斷串口發(fā)送標志位TI 是否為1,若TI 為1,則把數據從單片機發(fā)給PC 機，并把TI清零，中斷子程序返回；若TI為0,表明RI=0,則把串口接收標志位RI清零，把串口接收緩沖器SBUF 中的數據寫入串口接收數據單元RECDATA,再把該數據送到串口發(fā)送緩沖器SBUF 中，傳給PC 機，置串口成功接收數據標志位RECOKBIT 為1,表明串口成功接收發(fā)送數據，最后中斷子程序返回。串口收發(fā)數據中斷服務子程序設計流程圖如圖5.2 所示。

　　圖5.2 串口中斷服務子程序

　　5.2.3 讀溫子程序

　　讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM 中的9 字節(jié)，在讀出時需進行CRC 校驗，校驗有錯時不進行溫度數據的改寫。其程序流程圖如圖5.3 示。

　　圖5.3 讀溫子程序

　　5.2.4 溫度轉換命令子程序

　　溫度轉換命令子程序主要是發(fā)溫度轉換開始命令，當采用12 位分辨率時轉換時間約為750ms,在本程序設計中采用1s顯示程序延時法等待轉換的完成。溫度轉換命令子程序流程圖如上圖，圖5.4 所示。

　　圖5.4 溫度轉換流程圖

　　5.2.5 計算溫度子程序

　　計算溫濕度子程序將RAM 中讀取值進行BCD 碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖5.5 所示。

　　圖5.5 計算溫度流程圖

　　5.2.6 顯示數據刷新子程序

　　顯示數據刷新子程序主要是對分離后的溫度顯示數據進行刷新操作，當標志位位為1時將符號顯示位移入第一位。程序流程圖如圖5.6 所示。

　　圖5.6 顯示數據刷新子程序

　　6 結論

　　本系統(tǒng)的硬件采用模塊化設計，以AT89C52 單片機為核心，與LCD 顯示電路、串行口通信電路及DS18B20 溫度檢測電路組成控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個模塊：

　　AT89C52 主控模塊、LCD 顯示模塊、串行口通信模塊、DS18B20 溫度檢測模塊等。其中AT89C52 主要完成外圍硬件的控制以及一些運算功能，LCD 顯示模塊完成字符、數字的顯示功能、串行口通信模塊主要完成單片機和PC 機之間的通信功能，DS18B20 溫度檢測模塊主要完成環(huán)境溫度檢測功能。

　　在掉電方式下，片內振蕩器停止工作。調用掉電指令是執(zhí)行的最后一條指令。片內RAM 和專用寄存器的值被保留，直到掉電方式終止。退出掉電方式只能靠硬件復位。復位后將重新定義所有專用寄存器，但不改變RAM 的內容。在VCC 未恢復到正常工作電壓之前，不能啟動復位，復位信號應保持足夠長的時間，以保證振蕩器的起振和達到穩(wěn)定。

　　為了使單片機正常工作，還需要加入上電復位電路和掉電檢測電路。上電復位簡要原理：

　　在系統(tǒng)不需要復位時，RST端是低電平；按下按鍵，RST端變?yōu)楦唠娖健?/font>

　　圖 4.2 上電復位電路

　　AT89C51、晶振電路與上電復位電路共同組成單片機最小系統(tǒng)，如圖4.3 所示。

　　圖 4.3 最小系統(tǒng)

　　4.2 溫度傳感器

　　圖4.4 DS18B20連線圖

　　從圖 4.4 可以看出，DS18B20 與單片機的連接非常簡單，單片機只需要一個I/O 口就可以控制DS18B20.這個圖的接法是單片機與一個DS18B20 通信，如果要控制多個DS18B20進行溫度采集，只要將所有的DS18B20 的I/O 口全部連接到一起就可以了。

　　4.3 LCD顯示模塊

　　顯示電路采用LCD1602 液晶顯示屏，P2 作為液晶8 位數據輸入端口。P1.0 口作為液晶數據/命令選擇端口，P1.1 為液晶使能端口。

　　圖 4.5 LCD 顯示模塊

　　4.4 串行口通信模塊設計

　　51 單片機有一個全雙工的串行通信口，使單片機和計算機之間可以方便地進行通信。

　　電平范圍是電路能夠安全可靠識別信號的電壓范圍。

　　CMOS 電路的電平范圍一般是從0 到電源電壓。CMOS 電平中，高電平（3.5~5V）為邏輯1,低電平（0~0.8V）為邏輯0.

　　RS232 接口的電平范圍是-15V 到+15V,RS232 電平采用負邏輯，即邏輯1:-3~-15V,邏輯0:+3~+15V.

　　單片機的串口是TTL 電平的，而計算機的串口是RS232 電平，要使兩者之間進行通信，兩者之間必須有一個電平轉換電路，即單片機的串口要外接電平轉換電路芯片把與TTL兼容的CMOS 高電平表示的1 轉換成RS232 的負電壓信號，把低電平轉換成RS-232 的正電壓信號。典型的轉換電路給出-9V 和+9V.

　　本設計中實現邏輯電平轉換可以采用MAX232 芯片的轉換接口：MAX232 是MAXIM公司生產的，包含兩路驅動器和接收器的RS-232 轉換芯片。MAX232 芯片內部有一個電壓轉換器，可以把輸人的+5V 電壓轉換為RS-232 接口所需的±10V 電壓，尤其適用于沒有±12V 的單電源系統(tǒng)。與此原理相同的芯片還有MAX202、AD 公司的ADDt101 以及SIL 公司的IC1232 芯片。

　　圖 4.6 MAX232 芯片引腳

　　由于 protues仿真時不需進行電平轉換，所以仿真時沒有用上MAX232 芯片電路，但做實物時需進行電平轉換，其硬件連線圖如圖4.7 所示。MAX232 芯片的T1in 引腳連接AT89C51 單片機的P3.1（TXD）引腳，MAX232 芯片的R1out 引腳連接AT89C51 單片機的P3.0（RXD）引腳；MAX232 芯片的T1out 引腳連接DB9 針接口的第2 引腳，MAX232 芯片的R1in 引腳連接DB9 針接口的第3 引腳。

　　圖4.7 電平轉換硬件連接圖

　　4.5 系統(tǒng)原理圖

　　由以上模塊化設計可得整個系統(tǒng)原理圖如圖4.8 所示：

　　圖4.8 系統(tǒng)原理圖