【正文】 作原理為：在通電瞬間，在 RC電路充電過程中， RST端出現(xiàn)正脈沖，保證 RST引腳出現(xiàn) 10 ms以上穩(wěn)定的高電平，從而使單片機(jī)復(fù)位。 溫度采集電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中的溫度采集系統(tǒng)由 DS18B20 傳感器負(fù)責(zé)。其型號(hào)如圖 所示： DS18B20 工作原理 為 DS18B20 的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。 DS18B20 測(cè)溫原理如圖 3 所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器 1 對(duì) 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào) 進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng) 8 計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重 新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測(cè)溫度。圖 3 中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 如圖 所示： DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換部分電路的 功能主要是將采集部分采集來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后輸送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。主要器件有 ADC08074LS0 74S74 等。 ADC0809 與 AT89C51 連接電路如圖 所示。 9 圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 共有八路模擬輸入端，由于本設(shè)計(jì)溫度采集只有兩路，因此只用到兩路模擬輸入端，其輸入通道為 IN0、 IN1。這兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)分別是溫度采集電路的輸出信號(hào) V0 V02，也就是轉(zhuǎn)換為電壓值的飲水機(jī)兩個(gè)水箱水的溫度值。選擇這兩個(gè)通道需要通 過設(shè)置 ADC0809 的ADDA、 B、 C 的值，因?yàn)樗鼘?duì)應(yīng)的是八路模擬信號(hào)，而本系統(tǒng)只有兩路模擬信號(hào)輸入，因此，只需要將低位 ADDA 連到 AT89C51 的 口，并根據(jù) 口的電壓是低電平或高電平來選擇要檢測(cè)哪個(gè)通道，當(dāng) ADDA 值為0 時(shí)選的是 IN0 通道，當(dāng) ADDA 為 1 時(shí)選的是 IN1 通道。而 ADDB、 ADDC只需接地即可。 A/D 轉(zhuǎn)換器選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的功能是將連續(xù)變化的 模擬量轉(zhuǎn)換成一個(gè)離散的數(shù)字量。每一個(gè)數(shù)字量都是數(shù)字代碼的按位組合，每一位數(shù)字代碼都是一定的“權(quán)”，對(duì)應(yīng)一定大小的模擬量。 為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量應(yīng)該將其每一位都轉(zhuǎn)換成響應(yīng)的模擬量，然后求和即可得到與數(shù)字量成正比的模擬量。 目前，市面上有很多類型的 A/D 轉(zhuǎn)換器，如： ADC080 ADC080 10 AD574 等，根據(jù)本設(shè)計(jì)控制的特點(diǎn)，選用 ADC0809 作為 A/D 轉(zhuǎn)換器。ADC0809 八位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器是一種單片 CMOS 器件，包括 8 位的模 /數(shù)轉(zhuǎn)化器， 8 通道多路轉(zhuǎn)換器和與微處理器兼容的控制邏輯。 8 通道多路轉(zhuǎn)換器能直接連通 8 個(gè)單端模擬信號(hào)中的任何一個(gè)。 片內(nèi)帶有鎖存功能的 8 路模擬多路開關(guān)，可以對(duì) 8 路 0～ 5V 的輸入模擬電壓信號(hào)分 時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，片內(nèi)具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路 、 比較器 、256RT 型網(wǎng)絡(luò) 、 樹狀電子開關(guān) 、 逐次逼近寄存器 SAR、控制與時(shí)序電 路等。輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，可以直接連接到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上。 1. ADC0809 功能如下： （ 1）分辨率為 8 位。 （ 2）最大不可調(diào)誤差小于 1LSB。 （ 3）單一 +5V 供電，模擬輸入范圍 0～ 5V （ 4）具有鎖存控制的 8 路模擬開關(guān)。 （ 5）可鎖存三態(tài)輸出，輸出與 TTL 兼容。 （ 6）功耗為 15mW。 （ 7）不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整。 （ 8）轉(zhuǎn)換速度取決于芯片的時(shí)鐘頻率。時(shí)鐘頻率范圍 ： 10～ 1280KHZ，當(dāng) CLK=500kHZ 時(shí)，轉(zhuǎn)換速度為 128?S。 2. ADC0809 管腳及功能 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 的引腳圖如圖 所示。 11 圖 ADC0809 引腳圖 IN0～ IN7： 8 路輸入通道的模擬量輸入端口。 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端口。 START， ALE： START 為啟動(dòng)控制輸入端口， ALE 為鎖存控制信號(hào)端口。這兩個(gè)信號(hào)端可連接在一起，當(dāng)通過軟件輸入一個(gè)正脈沖，便立即啟動(dòng)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換。 EOC， OE： EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)脈沖輸出端口， OE 為輸出允許控制端口。這兩個(gè)信號(hào)也可連接在一起表示模 /數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束。 OE 端的電平由低變高，打開三態(tài)輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 REF（ +）， REF（ ）， Vcc， GND： REF（ +）和 REF（ ）為參考電壓輸入端， Vcc 為主電源輸入端， GND 為接地端。一般 REF（ +）與 Vcc 連接在一起， REF（ ）與 GND 連接在一起。 CLK：時(shí)鐘輸入端口。 ADDA， B， C： 8 路模擬開關(guān)的三位地址選通輸入端，以選擇對(duì)應(yīng)的輸入通道。其地址碼與對(duì)應(yīng)通道關(guān)系如表 所示 。 12 表 地址碼與輸入通道對(duì)應(yīng)關(guān)系表 強(qiáng)調(diào)說明一點(diǎn)： ADC0809 雖然有八路模擬通道可以同時(shí)輸入八路模擬信號(hào)，但每一個(gè)瞬間只能轉(zhuǎn)換一路模擬信號(hào)，各路之間的切換由軟件變換通道地址實(shí)現(xiàn)。 A/D 轉(zhuǎn)換器采用的轉(zhuǎn)換方法主要有逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換、雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換、并行 A/D 轉(zhuǎn)換、串 并行 A/D 轉(zhuǎn)換等，其中逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換既照顧了轉(zhuǎn)換的速度，又具有一定的精度，本系統(tǒng)中，傳輸數(shù)據(jù)的頻率不高，對(duì)精度的要求也不是很高，因此，我們選用了常用的逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換ADC0809。 顯示電路設(shè)計(jì) 大多數(shù)的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，都要配置輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。本系統(tǒng)的輸出設(shè)備是顯示器，根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采用七段 LED 數(shù)碼管作為顯示器。而 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求溫度檢測(cè)范圍 0℃～ 95℃，精度177。 1℃。 數(shù)碼管只需顯示兩位即可達(dá)到要求，因此，顯示部分電路采用兩個(gè)一位的 LED 數(shù)碼管 13 來組成顯示器，沒有要求顯示小數(shù)點(diǎn)， LED 數(shù)碼管的 dp 腳懸空。本設(shè)計(jì)顯示電路的應(yīng)用有兩點(diǎn)，一是實(shí)時(shí)顯示引水機(jī)水箱的水溫值，另一個(gè)是顯示鍵盤設(shè)定的溫度上、下限值。其電路連接如圖 所示。 圖 顯示部分電路 通過一個(gè) 74LS47 連接 7 個(gè) 100 歐姆的電阻來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管的 VCC 腳分別連接到兩個(gè)三極管的共射極，而三極管的共基極連到一起接到+5V 電源上。共集極分別連接兩個(gè) 的電阻接到單片機(jī) AT89C51 的 、 管腳。 LED 顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍，通常使用的是七段 LED，這種顯示器有共陽極和共陰極兩種，本設(shè)計(jì)選用的是共陽極。共陽極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓 5V。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰 極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。 使用 LED 顯示器時(shí)，為了顯示數(shù)字或符號(hào)，要為 LED 顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼是通過各段亮與滅來為顯示不同字型的。 7 段發(fā)光二極管，再 14 加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì) 8 段。因此提供給 LED 顯示器的段碼正好一個(gè)字節(jié)。各字節(jié)中對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 所示。 表 各段與字節(jié)中各位的對(duì)應(yīng)關(guān)系表 代碼位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 顯示段 dp G f e d c b a 將單片機(jī) I/O 口的 8 位線與顯示塊的發(fā)光二極管的引出端（ a～ dp）相連，共陽極高 電平有效，選通有效后 8 位并行輸出口輸出不同的數(shù)據(jù)就點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管，獲得不同的數(shù)字或字符。共陽極 7 段顯示器顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的段碼關(guān)系如表 所示。 表 7 段 LED 數(shù)字與段碼對(duì)應(yīng)關(guān)系表 顯示數(shù)字 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 共陽極段碼 C0H F9H A4H B0H 99H 92H 82H F8H 80H 90H 鍵盤電路設(shè)計(jì) 鍵盤在單片機(jī)