数字体温计(三)

1、8051单片机  
     （1）各管脚功能：
          VCC：供电电压。
           GND：接地。
           P0口：P0口为一个8位
 漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门
 电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定
 义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据
 存储器，它可以被定义为数据/地址的低八
 位。在FIASH编程时，P0 口作原码输入口，
 当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P0口是一个三态双向门，可作为地址/数据分时复用口，也可作为通用的I/O接口。其1位的结构原理如图所示

 P0口由8个这样的电路组成：锁存器起输出锁存作用，8个锁存器构成了特殊功能寄存器P0；场效应管V1、V2组成输出驱动器，以增大带负载能力;三态门1是引脚输入缓冲器；三态门2是用于读锁存器端口；与非3、倒相器4及模拟转换开关构成控制电路。当P0口作为地址/数据分时复用总线时，可分为两种情况：一种是从P0口输出地址或数据，另一种是从P0口输入数据。在访问片外存储器需从P0输出地址或数据信号时，控制信号应为高电平1，使转换开关MUX把反向器4的输出端与V1接通，同时把与门3打开。当地址或数据信号为“1”；当地址或数据信号为“0”时，经4反向使V1导通而V2截止，引脚上出现相应的低电平“0”这样就将地址或数据的信号输出。当从P0口输入数据时，执行1条取指操作或输入数据年的指令，读引脚脉冲打开三态缓冲器1使引脚上的数据的信号输出。
 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓       冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址。P1口为双向口，其1位的内部结构如图2所示它在结构上与P0口的区别在于输出驱动部分，其输出驱动部分由场效应管V1与内部上拉电阻组成。当其某位输出高电平时，可以提供拉电流负载，不必象P0口那样需要外接电阻。P1口作为输入口是V1截止，该口线由内部上拉电阻拉成高电平，作高阻输入。作端口操作的原理与P0端口操作相同。必须先置1后输入。P1口是一个标准的准双向口，组成系统时它往往做通用I/O接口使用，驱动4个LSTTL负载的能力。
 
 
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写1后，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P2口也是一准双向口，它具有通用I/O接口或8位地址总线输出两种功能，所以其输出驱动结构比P1口输出驱动结构多了一个输出模拟转换开关MUX和反相器3。当作为准双向通用I/O接口使用时，控制信号使转换开关接向右侧，由程序计数器PC来的高八位地址PCH，或数据指针DPTR来的高8位地址DPH经反相器3和V1原样呈现在P2口的引脚上，输出高8位地址A8—A15。由于转换开关又接至左侧，使输出驱动器与锁存器Q端相连，引脚上将恢复原来的数据。
 
 
    P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，
      ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。其脚接上D触发器给ADC0809提供一个工作时钟脉冲。
       /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
     XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
      XTAL2：来自反向振荡器的输出。
    （2）主要特性：
       ·与MCS-51 兼容 
       ·4K字节可编程闪烁存储器 
       .寿命：1000写/擦循环
       .数据保留时间：10年
       ·全静态工作：0Hz-24Hz
       ·三级程序存储器锁定
       ·128*8位内部RAM
       ·32可编程I/O线
       ·两个16位定时器/计数器
       ·5个中断源 
       ·可编程串行通道
       ·低功耗的闲置和掉电模
       ·片内振荡器和时钟电路 
  （3）振荡器特性：
        XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
    
2、晶振电路

3、输入/输出口的使用
 本设计使用的查询传送方式；
 查询传送又称为条件传送，即数据的传送是有条件的。在输入/输出之前，先要检测外设的状态，以了解外设是否已为数据输入输出作好了准备，只有在确定外设已“准备好”的情况下，CPU才能执行数据输入输出操作。通常把通过程序对外设状态的检测称“查询”，所以这种有条件的传送方式又称为程序查询方式。
为了实现查询方式的数据输入输出传送，需要由接口电路提供外设状态，并以软件方法进行状态测试，因此这是一种软硬件相结合的数据传送方式。它的优点是电路简单，通用性强，查询软件也不复杂，因此适用于各种外部设备的数据输入输出传送。缺点是需要一个等待过程，特别是在连续进行数据传诵是，由于外设工作速度比CPU慢得多，所以CPU在完成一次数据传送后要等很长的时间，才能进行下一次的数据传送。所以一般适用在单道作业与规模比较小的计算机系统。
5、晶振电路
 晶振设计是单片机应用设计的重要环节之一. PIC单片机有四种振荡方式可供选择，振荡方式经配置寄存器CONFIG的F0SC1,F0SC0位加以选择，并在EPROM编程时写入。
 表1：振荡器类型选择
  FOSC1  FOSC2  振荡方式
 0  0  低功耗振荡LP（Low Power）
 0  1  标准晶体振荡XT（Crystal/Resonator）
 1  0  高速晶体振荡HS (High Speed)
 1  1  阻容振荡 RC（Resistor/Capacitor）

6、主要元器件选择
 （1）电容C1、C2
     因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。在许可范围内，C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振。 一般可以在5pf~30pf之间选择,对于时钟频率有微调作用。本电路可以选择30pf。
 （2）晶体的选择        对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显，原因时上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励功率，温度特性，长期稳定性。
 
 （3）一般可以在1.2MHz~12MHz之间选择。本电路可以选择6MHz。晶体是否被过分驱动的判断:电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升。可用一台示波器检测OSC输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波，且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动；相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波形成为方形，则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止。通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。
2.5显示电路
 LED数码显示器是1种由LED 发光二极管 合显示字符的显示器件。它使用了8个LED发光二极管，其中7个用于显示字符，1个用于显示小数点，故通常称之为7段（也有称作8段发光二极管数码显示器。其内部结构如图所示。
          
1、LED数码显示器有两种连接方法：
 (1) 共阳极接法。把发光二极管的阳极连 一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。当阴极端输入低电平时，段发光二极管就导通点亮，而输入高电平时则不点亮。本设计就是采用的是其接发非常具有商业价值，而且成本低，单片机的P0、P1、P2、的灌电流大，而拉电流小，再就是它不要驱动电路。
 (2) 共阴极接法。把发光二极管的阴极连 一起构成公共阴极，使用时公共阴极接地。每个发光二极管的阳极通过电阻与输入端相连。当阳极端输入高电平时，段发光二极管就导通点亮，而输入低电平时则不点亮。
使用LED数码显示器时要注意区分这两种不同的接法， 器件出厂时其内部的公共端已连接好，用户可根据自己的需要正确选用共阳极接 法或共阴极接法。
 2、LED数码显示器的显示段码
 为了显示字符，要为LED显示器提供显示段码（或称字形代码），组成一个＇8＇字形字符的7段，再加上1个小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器的显示段码为1个字节。各段码位的对应关系如下:
段码位  D7  D6  D5  D4   D3  D2  D1  D0
显示段  dp  g  f  e  d  c  b  a

用LED显示器的显示十六进制数和空白字符与P的显示段码如表所示。

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