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
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
5 软件设计
5.1 算法设计
编写单片机异步通信程序步骤如下：
1. 设置串口工作方式
此时需对串行控制器SCON 中的SM0、SM1 进行设置。PC 机与单片机的通信中一般选择串口工作在方式1 下。
串行控制器 SCON（98H）的格式如表1 所示：
表1串行控制器格式
2. 选择波特率发生器
选择定时器1或定时器2 做为其波特率发生器。
3. 设置定时器工作方式
当选择定时器1 做为波特率发生器时，需设置其方式寄存器TMOD 为计数方式并选择相应的工作方式（一般选择方式2 以避免重装定时器初值）；当选择定时器2 做为波特率发生器时，需将T2CON 设置为波特率发生器工作方式。
4. 设置波特率参数
影响波特率的参数有二，一是特殊寄存器PCON 的SMOD 位，另一个是相应定时器初值。
5. 允许串行中断
因在程序中我们一般采有中断接收方式，故应设EA=1、ES=1.
6. 允许接收数据
设置 SCON 中的REN 为1.表示允许串行口接收数据。
7. 允许定时/计数器工作
此时开启定时/计数器，使其产生波特率8. 编写串行中断服务程序。
当有数据到达串口时，系统将自动执行所编写的中断服务程序。
9. 收/发相应数据
注意的是发送操作完成需将T1清零，接收工作完成后需将R1清零。
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。
