基于串口的温度检测数据单片机仿真

　　图 4.1 晶振电路

2.空闲方式

　　在空闲方式下，CPU 的内部时钟信号被门控电路所封锁，CPU 即进入睡眠状态，但内部时钟信号仍继续供给中断系统，定时器和串行口。这种方式由软件调用。在空闲方式期间，片内RAM和所有专用寄存器的状态仍被保留，空闲方式可通过任何允许的中断或硬件复位来终止。当空闲方式由硬件复位终止时，通常系统在空闲处恢复程序的执行。硬件复位只需要信号持续有效两个机器周期。当用复位终止空闲方式时，为防止避免意外写入端口引脚的可能性，调用空闲方式指令的下一条指令不应是写端口引脚或外部存储器。

3.掉电工作方式

5.2 程序设计

5.2.1 主程序设计

　　主程序主要完成硬件初始化、子程序调用等功能。

1. 初始化。

　　首先调用 LCD 初始化程序，在LCD 上显示数据RECEIVE:和TEMP is: *C.

　　然后调用中断及串口初始化子程序程序，把串口接收数据单元RECDATA 清零。设置寄存器SCON 的SM0、SM1 位定义串口工作方式，选择波特率发生器为定时器T1;设定定时器T1 工作方式为方式2;设置波特率参数为9600bps;允许串行中断及总中断；允许串口接收数据，定义REN=1;启动定时/计数器T1 工作，定义TR1=1.

2. 串口收发数据。

　　判断串口成功接收数据标志位flag_uart 是否为0,若flag_uart 为0,表明串口未接收到数据，则继续等待串口接收数据；若flag_uart 为1,表明串口成功接收或发送数据，进入串口中断服务子程序，单片机接收数据，并将串口成功接收数据标志位flag_uart 清零，调用LCD 显示接收数据子程序，在LCD 上显示单片机从串口接收到的数据，同时回传温度值给PC机显示。主程序设计流程图如图5.1 所示。

　　图 5.1 主程序流程图

5.2.2 串口中断服务子程序

　　判断串口发送标志位TI 是否为1,若TI 为1,则把数据从单片机发给PC 机，并把TI清零，中断子程序返回；若TI为0,表明RI=0,则把串口接收标志位RI清零，把串口接收缓冲器SBUF 中的数据写入串口接收数据单元RECDATA,再把该数据送到串口发送缓冲器SBUF 中，传给PC 机，置串口成功接收数据标志位RECOKBIT 为1,表明串口成功接收发送数据，最后中断子程序返回。串口收发数据中断服务子程序设计流程图如图5.2 所示。

　　图5.2 串口中断服务子程序

5.2.3 读温子程序

　　读出温度子程序的主要功能是读出RAM 中的9 字节，在读出时需进行CRC 校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图5.3 示。

　　图5.3 读温子程序

5.2.4 温度转换命令子程序

　　温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12 位分辨率时转换时间约为750ms,在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序流程图如上图，图5.4 所示。

　　图5.4 温度转换流程图

5.2.5 计算温度子程序

　　计算温湿度子程序将RAM 中读取值进行BCD 码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图5.5 所示。

　　图5.5 计算温度流程图

5.2.6 显示数据刷新子程序

　　显示数据刷新子程序主要是对分离后的温度显示数据进行刷新操作，当标志位位为1时将符号显示位移入第一位。程序流程图如图5.6 所示。

　　图5.6 显示数据刷新子程序

6 结论

　　本系统的硬件采用模块化设计，以AT89C52 单片机为核心，与LCD 显示电路、串行口通信电路及DS18B20 温度检测电路组成控制系统。该系统硬件主要包括以下几个模块：

　　AT89C52 主控模块、LCD 显示模块、串行口通信模块、DS18B20 温度检测模块等。其中AT89C52 主要完成外围硬件的控制以及一些运算功能，LCD 显示模块完成字符、数字的显示功能、串行口通信模块主要完成单片机和PC 机之间的通信功能，DS18B20 温度检测模块主要完成环境温度检测功能。

　　在掉电方式下，片内振荡器停止工作。调用掉电指令是执行的最后一条指令。片内RAM 和专用寄存器的值被保留，直到掉电方式终止。退出掉电方式只能靠硬件复位。复位后将重新定义所有专用寄存器，但不改变RAM 的内容。在VCC 未恢复到正常工作电压之前，不能启动复位，复位信号应保持足够长的时间，以保证振荡器的起振和达到稳定。

　　为了使单片机正常工作，还需要加入上电复位电路和掉电检测电路。上电复位简要原理：

　　在系统不需要复位时，RST端是低电平；按下按键，RST端变为高电平。

　　图 4.2 上电复位电路

　　AT89C51、晶振电路与上电复位电路共同组成单片机最小系统，如图4.3 所示。

　　图 4.3 最小系统

4.2 温度传感器

　　图4.4 DS18B20连线图

　　从图 4.4 可以看出，DS18B20 与单片机的连接非常简单，单片机只需要一个I/O 口就可以控制DS18B20.这个图的接法是单片机与一个DS18B20 通信，如果要控制多个DS18B20进行温度采集，只要将所有的DS18B20 的I/O 口全部连接到一起就可以了。

4.3 LCD显示模块

　　显示电路采用LCD1602 液晶显示屏，P2 作为液晶8 位数据输入端口。P1.0 口作为液晶数据/命令选择端口，P1.1 为液晶使能端口。

　　图 4.5 LCD 显示模块

4.4 串行口通信模块设计

　　51 单片机有一个全双工的串行通信口，使单片机和计算机之间可以方便地进行通信。

　　电平范围是电路能够安全可靠识别信号的电压范围。

　　CMOS 电路的电平范围一般是从0 到电源电压。CMOS 电平中，高电平（3.5~5V）为逻辑1,低电平（0~0.8V）为逻辑0.

　　RS232 接口的电平范围是-15V 到+15V,RS232 电平采用负逻辑，即逻辑1:-3~-15V,逻辑0:+3~+15V.

　　单片机的串口是TTL 电平的，而计算机的串口是RS232 电平，要使两者之间进行通信，两者之间必须有一个电平转换电路，即单片机的串口要外接电平转换电路芯片把与TTL兼容的CMOS 高电平表示的1 转换成RS232 的负电压信号，把低电平转换成RS-232 的正电压信号。典型的转换电路给出-9V 和+9V.

　　本设计中实现逻辑电平转换可以采用MAX232 芯片的转换接口：MAX232 是MAXIM公司生产的，包含两路驱动器和接收器的RS-232 转换芯片。MAX232 芯片内部有一个电压转换器，可以把输人的+5V 电压转换为RS-232 接口所需的±10V 电压，尤其适用于没有±12V 的单电源系统。与此原理相同的芯片还有MAX202、AD 公司的ADDt101 以及SIL 公司的IC1232 芯片。

　　图 4.6 MAX232 芯片引脚

　　由于 protues仿真时不需进行电平转换，所以仿真时没有用上MAX232 芯片电路，但做实物时需进行电平转换，其硬件连线图如图4.7 所示。MAX232 芯片的T1in 引脚连接AT89C51 单片机的P3.1（TXD）引脚，MAX232 芯片的R1out 引脚连接AT89C51 单片机的P3.0（RXD）引脚；MAX232 芯片的T1out 引脚连接DB9 针接口的第2 引脚，MAX232 芯片的R1in 引脚连接DB9 针接口的第3 引脚。

　　图4.7 电平转换硬件连接图

4.5 系统原理图

　　由以上模块化设计可得整个系统原理图如图4.8 所示：

　　图4.8 系统原理图