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1、单片机原理及应用课程设计题 目： 基于单片机的冰箱控制系统 学 院： 沈阳工业大学工程学院 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 0901 姓 名： 学 号： 220090310 指导教师： 英顺 起止日期：2011年12月12日2011年12月26日 目 录1. 课程设的目的22. 课程设计题目要求23. 课程设计设计内容23.1 MCS-51单片机硬件介绍23.2 内部主要组成部分介绍 23.3 单片机的时钟及复位53.4 多通道A/D转换器ADC0809芯片介绍9 4. 控制系统的硬件设计114.1 微电脑硬件控制结构124.2 微电脑正常工作必备条件电路124.3 温度检测电路144.4
2、 键盘电路和显示电路144.5 过、欠电压检测154.6 存储器154.7 键盘/显示器 154.8 执行器154.9 开关检测164.10 报警器165.控制系统的软件设计 175.1 主程序175.2 T0中断服务程序175.3 T1中断服务程序185.4 A/D转换和数码显示子程序20 6. 总结 27参考书目27附录1课程设计目的(1)查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；(2)方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力；(3)迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力；(4)
3、用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。2.课程设计题目要求2.1 课程设计题目：基于单片机的电冰箱控制系统2.2 课程设计要求：以MCS-51单片机为核心，设计的温度控制系统 （1）有输入部分（键盘开关量） （2）有输出部分（显示开关量） （3）模拟量的输入部分（A/D） （4）模拟量的输出部分（D/A） （5）电源部分，为单片机控制系统供电3.课程设计的内容3.1 MCS-51单片机硬件介绍单片机主要组成部分分为中央处理器(CPU)、内部数据存储器-内部RAM、内部程序存储器-内部ROM、I/O端口、串行口、定时器、终端程序系统。3.2 内部主要组成部分介绍3.2.1 MCS-5
4、1单片机中央处理器 单片机的内部最核心的部分是CPU，它是单片机的大脑和心脏。CPU的主要功 能是产生各种控制信号、以控制存储器、输入/输出端口的数据传送、数据的算术运算和逻辑运算以及位操作处理等。它的功能可分为运算器和控制器两种。 3.2.2 MCS-51单片机存储器 89C51单片机中共有256个RAM单元，包括低128个单元(地址为00H 7FH)的内部RAM区和高128位(地址为80H FFH)的特殊功能寄存器区。 89C51单片机还有4KB的内部ROM，用于存放程序或表格，称为程序存储器。3.2.3 MCS-51单片机中断系统 89C51单片机的中断功能比较强，有5个中断元，即外部中
5、断2个，定时器中断2个，串行中断1个，有2个中断优先级。中断控制电路主要包括用于中断控制的四个寄存器:定时器控制寄存器TCON，串行口控制寄存器SCON，中断允许控制寄存器IE，中断优先级控制寄存器IP等。 3.2.4 MCS-51单片机引脚介绍 MCS-51系列单片机采用40引脚双列直插式封装(DIP)，4个并行口共有32根引脚，可分别作为地址线、数据线和I/O线；2根电源线；2根时钟震荡电路引脚和4根控制线。MCS-51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有许多引脚具有第二功能，以89C51芯片为例，说明各引脚功能如下：图 3-1 89C51引脚图(1)电源引脚Vcc和Vss
6、Vss：接地端。 Vcc：芯片+5V电源端。 (2)时钟信号引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1、XTAL2：当使用单片机内部震荡电路时，用来外接石英晶体和微调电容，XTAL1是片内震荡电路反相放大器的输入端，XTAL2是片内震荡电路反相放大器的输出端，震荡电路的频率就是晶体的固有频率。当使用外部时钟时，XTAL1接地，XTAL2接外部时钟信号源。(3)控制信号引脚RST/VPD、ALE/PROG()、PSEN()和EA()/VPP RST/VPD：RST是复位信号输入端。当输入的复位信号保持两个机器周期(24个时钟周期)以上的高电平时有效，用来完成复位操作；第二功能VPD作为备用电源输入端
7、，当主电源VCC发生故障，电压降低到低电平规定值时，可通过VPD为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失，使系统在上电后能继续正常运行。 ALE/PROG():ALE为地址锁存允许输出信号。在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0口扩展低8位地址的控制信号。在不访问外部存储器时，ALE也以时钟震荡频率的1/6的固定频率输出，因而它又可用作对外输出时钟信号或其他需要，例如可以用示波器查看ALE是否有脉冲信号输出来确定89C51芯片的好坏；第二功能PROG()是对内部有EPROM的单片机的EPROM编程时编程脉冲输入端，它和31号引脚的第二功能Vpp一起使用。 PSEN():外部R
8、OM的读选通信号输出端。在访问外部ROM时，PSEN()产生负脉冲作为读外部ROM的选通信号。而在访问外部RAM或片内ROM时，不会产生有效PSEN()信号。 EA()/VPP:EA()是访问外部ROM的控制信号。当EA()为低电平时，CPU只执行外部ROM中的程序。当EA()为高电平且PC值小于0FFF(4K)时，CPU执行内部ROM的程序，但当PC的值超出4K时将自动转去执行片外ROM的程序。对于无片内ROM的8031或不使用内部ROM的89C51，需外扩EPROM，此时EA()必须接地；第二种功能VPP是对8751的片内EPROM的+21V编程电源输入端。(4)并行I/O端口P0、P1、
9、P2和P3 P0口(P0.0 P0.7)：P0口是一个8位双向I/O端口(需外接上拉电阻)。在访问外部存储器时，分时提供低8位地址线和8位双向数据线。P0口先输出片外存储器的低8位地址并锁存在地址锁存器中，然后再输入或输出数据。 P1口(P1.0 P1.7)：P1口是一个内部带有上拉电阻的8位准双向I/O端口。P1口只能作为一般I/O口使用。 P2口(P2.0 P2.7)：P2口是一个内部带有上拉电阻的8位准双向I/O端口。在访问外部ROM或外部RAM时，输出高8位地址，与P0口提供的低8位地址一起组成16位地址总线。P0口和P2口用做数据/地址线后，不能在作为通用I/O口使用。P3口(P3.
10、0 P3.7)：P3口是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口，在系统中8个引脚都有各自的第二功能。3.3 单片机的时钟及复位单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的初态开始运行。3.3.1时钟电路 外部振荡模式 内部振荡模式89C51单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。内部振荡方式的外部电路如图2-2所示。图中
11、，电容器C01，C02起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30pF。晶振频率的典型值为12MH2，采用6MHz的情况也比较多。内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。 图3-2 振荡电路图外部振荡方式是把外部已有的时钟信号引入单片机内。这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。外部振荡方式的外部电路如图3-2所示 由上图可见，外部振荡信号由XTAL2引入，XTAL1接地。为了提高输入电路的驱劝能力，通常使外部信号经过一个带有上拉电阻的TTL反相门后接入XTAL2。3.3.2基本时序单位单片机以晶体振荡器的振荡周期(或外部引入的时钟周期)为最小的时序单位，片内的各种微操作都以此周期为时序基准。振荡频率二分频后形成状态周期或称s周期，所以，1个状态周期包含有2个振荡周期。振荡频率foscl2分频后形成机器周期MC。所以，1个机器周期包含有6个状态周期或12个振荡周期。1个到4个机器周期确定一条指令的执行时间，这个时间就是指令周期。8031单片机指令系统中，各条指令的执行时间都在1个到4个机器周期之间。4种时序单位中，
