可靠性为提高单片机的抗电磁 干扰能力,使产品能适应恶劣的工作环境,满足电磁兼容性方面更高标准的要求,各单片机 厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。 大容量化传统的单片机片内程序存储器般为,片内数据存储器为字 节以下。在些复杂的应用上,片内不论是程序存储器还是数据存储器都是容量不够,必须 采用外接方式进行扩充。而新型单片机例如片内程序存储器可达, 片内数据存储器可达。今后,随着工艺技术的不断发展,单片机片内存储器容量将进 步扩大。 单片机的高性能化主要是指进步提高的性能,加快指令运算速度,并加强 了位处理功能中断定时功能。其主频从向全静态以上发 展。同时采用流水线结构,让指令以队列形式出现在中,从而进步提高运算速度。有 的单片机基本采用了多流水线结构,这类单片机的运算速度要比标准的单片机高出倍 以上。 外围电路内装化这也是单片机发展的个主流方面。随着集成度的不断提高, 使将各种功能器件集成在片内成为可能。除了般必须具有的定时器计 数器等外,片内还可以根据需要集成如串行口,看门狗 液晶显示驱动器等多种功能部件。 增强口功能为了减少外部驱动芯片,进步增加单片机并行口的驱动能力, 现在有的单片机可直接输出较大电流和高电压,以便直接驱动显示器。为进步 加快的传输速度,有的单片机设置了高速口,能以最快的速度捕捉外部数据的变化, 同时以最快的速度向片外输出数据。以适合数据高速改变的场合。 随着集成工艺的不断发展,单片机方面向集成度更高体积更小功能更强功耗 更低方向发展,另方面向位以上及双方向发展。宁夏大学新华学院本科学位论文 第章系统的总体设计 系统设计框架 本课题设计的是种以单片机为主控制单元，以为温度传感器的 温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括 电源模块温度采集模块按键处理模块实时时钟模块数据存储模块显示模块 通讯模块以及单片机最小系统。 图系统设计框架 单片机简介 目前，系列单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单 片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统， 以增强人机对话的功能。单片机是深圳宏晶科技有限公司生产的种单片机， 在小块芯片上集成了个微型计算机的各个组成部分。每个单片机包括个位的 微型处理器个的片内数据存储器片内程序存储器四个位并行 的接口，每个接口既可以输入，也可以输出两个定时器记数器五个中断 源的中断控制系统个全双工的串行口片内振荡器和时钟产生电路，但石 英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是。以上各个部分通过内部总线相 连接。 单片机时序 单片机的个执器周期由个状态组成，每个状态又持续个震 荡周期，分为和两个节拍。这样，个机器周期由个振荡周期组成。若采用 的晶体振荡器，则每个机器周期为，每个状态周期为在数情况下，算术和 逻辑操作发生在期间，而内部寄存器到寄存器的传输发生在期间。对于单周期指令， 当指令操作码读人指令寄存器时，使从开始执行指令。如果是双字节指令，则在同 显示模块 数据存储模块 通讯模块 电源模块 温度采集模块 实时时钟模块 按键处理模块 单片机宁夏大学新华学院本科学位论文 机器周期的读人第二字节。若为单字节指令，则在期间仍进行读，但所读入的字 节操作码被忽略，且程序计数据也不加。在加结束时完成指令操作。多数指 令周期为个机器周期，只有乘法和除法指令需要两个以上机器周期的指令，它们需 个机器周期。对于双字节单机器指令，通常是在个机器周期内从程序存储器中读人两个 字节，但指令例外，指令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令，在 执行指令期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作。 单片机引脚介绍 单片机的个引脚中有个专用于主电源引脚，个外接晶振的引脚， 个控制或与其它电源复用的引脚，以及条输入输出引脚。 下面按引脚功能分为个部分叙述个引脚的功能。 电源引脚和 脚接电源正端 脚接电源正端。 外接晶振引脚和 他些特点在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差 可以保证在的范围内，振荡频率误差在的范围内可以用仅的待机电流， 实现外部断电具有自我保护电路个两级降频限流保护和个在异常情况下断电的过 温完全保护电路。 在该温度控制系统中，其电源电路设计如下图所示      图系统电源模块 显示电路 液晶显示屏用于数字型钟表和许多便携式计算机的种显示器类型。显 示使用了两片极化材料，在它们之间是液体水晶溶液。电流通过该液体时会使水晶重新排 列，以使光线无法透过它们。因此，每个水晶就像百叶窗，既能允许光线穿过又能挡住光 线。本设计的温度控制系统是采用液晶屏作为显示模块，其接口原理图如下图 所示宁夏大学新华学院本科学位论文    图液晶显示接口电路 串口通讯电路 由于与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输。因此，在串 行接口中，必须要有接收移位寄存器串并和发送移位寄存器并串。在 数据输入过程中，数据位位地从外设进入接口的接收移位寄存器，当接收移位 寄存器中已接收完个字符的各位后，数据就从接收移位寄存器进入数据输入寄 存器。从数据输入寄存器中读取接收到的字符。并行读取，即同时被读 至累加器中。接收移位寄存器的移位速度由接收时钟确定。 在数据输出过程中，把要输出的字符并行地送入数据输出寄存器，数据 输出寄存器的内容传输到发送移位寄存器，然后由发送移位寄存器移位，把数 据位位地送到外设。发送移位寄存器的移位速度由发送时钟确定。 接口中的控制寄存器用来容纳送给此接口的各种控制信息，这些控制信息决 定接口的工作方式。 状态寄存器的各位称为状态位，每个状态位都可以用来指示数据传输过程 中的状态或种。例如，用状态寄存器的位为表示数据输出寄存器空， 用位表示数据输入寄存器满，用位表示奇偶检验错等。 本设计的通讯采用的是常见的串口通讯，协议转换芯片是采用，其接口原理宁夏大学新华学院本科学位论文 图如下图所示 图串口通讯接口电路 按键接口电路 本设计采用的键盘模块，其接口原理图如下图所示 图键盘模块电路 时钟电路 本设计的时钟是采用时钟芯片，工作时为了对任何数据传送进行初始 化，需要将复位脚置为高电平且将位地址和命令信息装入移位寄存器。数据在 时钟的上升沿串行输入，前位指定访问地址，命令字装入移位寄存器后，在之宁夏大学新华学院本科学位论文 后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下 为位地址位数据，在多字节方式下为加最多可达的数据。 其接口原理图如下图所示 图时钟接口电路 存储器接口电路 本设计的存储器采用的是，起始停止信号的主器件控制的是作 为从器件被操作的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数 据发送或接收的模式，管脚描述串行时钟串行时钟输入管脚，用于产生 器件所有数据发送或接收的时钟。这是个输入管脚串行数据地址双向串行数据，地 址管脚用于器件所有数据的发送或接收，是个开漏输出管脚，可与其它开漏输出或 集电极开路输出进行线或写保护。当脚连接到所有内存变成写保护只 能读，当引脚连接到或悬空允许器件进行读。写操作器件地址输入，这些 管脚为硬连线或者不连接对于单总线系统最多可寻址个。器件参阅器件寻 址当这些引脚没有连接时其默认值，其接口原理图如下图所示 图存储器电路宁夏大学新华学院本科学位论文 宁夏大学新华学院本科学位论文 第章系统的软件设计 系统程序流程图 系统的软件主要是采用汇编语言，对单片机进行变成实现各项功能。主程序对模块进 行初始化，而后调用读温度处理温度显示键盘等模块。用的是循环查询方式，来显 示和控制温度，主程序的主要功能是负责温度的实时显示读出并处理的测量的 当前温度值并负责调用各子程序,其程序流程如图系统程序流程图 图系统程序流程图 计算温度子程序 读出温度子程序的主要功能包括初始化，判断是否存在，若存在则进行系 列的读操，作若不存在则返回。其程序流程图如图所示 启动 显示 开始 初始化 计算温度 读温度 宁夏大学新华学院本科学位论文 图读温度流程图 按键处理子程序 按键处理子程序主要是负责参数的设置，主程序每循环次都要对按键进行扫描，判 断是否有输入键按下则进行系列的按键输入操作。其程序流程框图如图所示 初始化 开始 存在 读取温度值 存储操作命令 操作命令 返回 否 是宁夏大学新华学院本科学位论文 图温度转换流程图 软件设计的特点 计算温度子程序将中读取值进行码的转换运算，并进行温度值正负的判定， 其程序流程图如图所示 否 是 是 开始 键是否按下 显