【正文】 K可調(diào)電阻最好選用多圈電阻，分壓電阻選用誤差較小的金屬膜電阻，其它器件選用正品即可。該電路稍加改造，還可演變出很多電路，如數(shù)顯電流表、數(shù)顯溫度計(jì)等. 靜默電流溫度關(guān)系。硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高，精度不高，不適合在高精度場合使用。 設(shè)計(jì)方案二利用集成溫度傳感器AD590設(shè)計(jì)并制作了一款基于AT89C51的4位數(shù)碼管顯示的數(shù)字溫度計(jì)，其電路簡單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化，易于實(shí)現(xiàn)。該數(shù)字溫度計(jì)利用AD590集成溫度傳感器及其接口電路完成溫度的測量并轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號，經(jīng)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號，然后送到單片機(jī)AT89C51中進(jìn)行處理變換，最后將溫度值顯示在DDDD1共４位七段碼LED顯示器上。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，加上AD590測溫電路、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、4位溫度數(shù)據(jù)顯示電路以及外圍電源、時鐘電路等組成。本設(shè)計(jì)和方案一一樣采用模數(shù)轉(zhuǎn)換。硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。故溫度計(jì)不穩(wěn)定精度不高，不適合在高精度場合使用。 設(shè)計(jì)方案三在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。本數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感DS18B20作為檢測元件，溫度范圍為55～125℃，℃。DS18B20可以直接讀出溫度被測溫度值，而且采用三線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由3個模塊組成：主控制器、測溫電路、顯示電路。數(shù)字溫度計(jì)總體電路結(jié)控制器使用單片機(jī)AT89S52，溫度傳感器使用DS18B20，用4位共陽LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)溫度顯示。此電路溫度分辨率高、電路簡單、可靠，可以再較高環(huán)境要求下準(zhǔn)確測溫，故采用此方案。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方框圖溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖11所示．控制器采用單片機(jī)AT89S52．溫度傳感器采用DSl8B20．用4位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。主控制器單片機(jī)復(fù)位LED顯示溫度傳感器報(bào)警電路晶體振蕩第3章 系統(tǒng)主要器件選擇 AT89S52單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)AT89S52是MCS52系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。 AT89S52單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：其結(jié)構(gòu)如圖31中央處理器：中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲器(RAM)AT89S52內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 圖31 AT89S52單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖程序存儲器(ROM)：AT89S52共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時/計(jì)數(shù)器(ROM)：AT89S52有兩個16位的可編程定時/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸出(I/O)口：AT89S52共有4組8位I/O口(P0、 PP2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：AT89S52內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：AT89S52具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計(jì)數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電路：AT89S52內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時序，但AT89S52單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。AT89S52引腳說明：MCS52系列單片機(jī)中的8038051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：如圖32所示 圖32 AT89S52單片機(jī)引腳圖 Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)AT89S52通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0R7）的狀態(tài)，AT89S52的初始態(tài)。AT89S52的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖33。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。圖33 時鐘電路Pin30:ALE/PROG當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而當(dāng)訪問內(nèi)部存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，PROG將用于輸入編程脈沖。Pin29:PESN當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。 溫度傳感器DSl8B20簡介DSl8820是美國達(dá)拉斯(Dallas)公司的單線數(shù)字溫度傳感器芯片，與傳統(tǒng)的熱敏電阻不同。DSl8B20可直接將被測溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，供單片機(jī)處理。通過編程，DSl8B20可以實(shí)現(xiàn)9～12位的溫度讀數(shù)。其測溫范圍一55℃一十125℃，最大分辨率為0．062 5℃，在一10℃—+85℃范圍內(nèi)其測溫準(zhǔn)確度為177。℃。DSl8B20具有體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、易與微處理器連結(jié)等特點(diǎn)．而且它無需任何外圍硬件即可方便地進(jìn)行溫度測量，與單片機(jī)交換信息僅需要一根I／O口線，其讀寫及溫度轉(zhuǎn)換的功率也可來源于數(shù)據(jù)總線，而無需額外電源。另外，每片DSl8B20都設(shè)有唯一的產(chǎn)品序列號，存放在它的內(nèi)部ROM中，單片機(jī)通過簡單的協(xié)議就能識別這個序列號。因此，多個DSl8B20可以掛接于同一條單線總線上，特別適合構(gòu)成多點(diǎn)溫度測控系統(tǒng)。 DSl8B20性能特點(diǎn)(1)獨(dú)特的單線接口，僅需1個I／O口引腳即可通信，無需變換其它電路，直接輸出被測溫度值的數(shù)字信號；(2)多點(diǎn)(multidrop)能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化：(3)不需要外部元件；(4)既可用數(shù)據(jù)線供電，也可采用外部電源供電； (5)零待機(jī)功耗，不需備份電源；(6)測量范圍為一55—+125℃，固有測溫分辨率為0．5℃；(7)通過編程可實(shí)現(xiàn)9—12位的數(shù)字讀數(shù)方式；(8)溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間200ms(典型值)；(9)用戶可定義非易失性的溫度告警設(shè)置；(10)警告搜索命令能識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件(溫度警告情況)；(11)應(yīng)用范圍包括恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)類產(chǎn)品、溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng). 引腳排列與功能DSl8B20采用3腳TO一92封裝或8腳SOIC封裝，其外部形狀及管腳圖如圖3－4所示。圖中①GND為地，②DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出端，該腳為漏極開路輸出。常態(tài)下呈高電平，③可選用的VDD引腳，不用時應(yīng)接地。SOIC封裝的NC為空引腳。 圖3－4引腳排列與功能 DSl8B20溫度測量原理圖 DSl8B20測量溫度使用了DALLAS特有的溫度測量技術(shù)。DSl8B20內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號fo，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號fo當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時，DSl8B20對毛計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對頻率的非線性予以補(bǔ)償。測量結(jié)果暫存于溫度寄存器中，用單片機(jī)可以方便地將其讀出來。如圖3－5所示斜率累加器減法計(jì)數(shù)器1技術(shù)比較器預(yù)置減到0溫度寄存器低溫度系數(shù)震蕩器預(yù)置減法計(jì)數(shù)器2減到0高溫度系數(shù)振蕩器增加停止