【正文】 塊本次設(shè)計中，選用宏晶公司的51系列單片機STC89C52芯片作為電子密碼電源開關(guān)的數(shù)據(jù)處理及操作控制芯片。只有單片機芯片無法完成數(shù)據(jù)處理及控制功能，必須有附加的電路，使單片機芯片組成一個可運行的系統(tǒng)才能實現(xiàn)其功能。本次設(shè)計中，由STC89C52芯片連同附加電路構(gòu)成的單片機最小系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)處理及控制模塊，其中，使用P0口作為1602液晶的數(shù)據(jù)傳輸口，P2口作1602的命令數(shù)據(jù)控制、時鐘、讀寫控制、和使能控制接口，P3口作按鍵掃描接口。其電路連接圖33如下：圖32 數(shù)據(jù)處理及控制模塊 溫度傳感器設(shè)計 DS18B20簡介DS18B20可以程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為177。176。C。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EPROM中，掉電后依然保存。溫度傳感器DS18B20引腳如圖34所示。圖33 DS18B20TO－92封裝溫度傳感器引腳功能說明：VDD ：可選電源腳，電源電壓范圍3~。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。DQ ：數(shù)據(jù)輸入/輸出腳。漏極開路，常態(tài)下高電平。GND ：為電源地圖34 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號擴展的二進(jìn)制補碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號位。 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。 例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+℃的數(shù)字輸出為0191H，℃的數(shù)字輸出為FF6FH，55℃的數(shù)字輸出為FC90H。 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第三個和第四個字節(jié)是TH、TL的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 該字節(jié)各位的意義如下：TM R1 R0 1 1 1 1 1低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如表1所示：（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位）表33 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時間表R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)向時間009011010113751112750根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。 溫度傳感器與單片機的連接溫度傳感器的單總線(1Wire)與單片機的P2．0連接，P2．0是單片機的高位地址線A8。P2端口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O，其輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對該端口寫“1”，可通過內(nèi)部上拉電阻將其端口拉至高電平，此時可作為輸入口使用，這是因為內(nèi)部存在上拉電阻，某一引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時。如執(zhí)行MOVX DPTR指令，則表示P2端口送出高8位的地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時，可執(zhí)行MOVX RI指令，P2端口內(nèi)容即為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中R2寄存器內(nèi)容，整個訪問期間不改變。在Flash編程和程序校驗時，P2端口也接收高位地址和其他控制信號。圖35為DSl8820內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖36為DSl8820與單片機的接口電路。圖35 DS18B20和單片機的接口連接 復(fù)位信號及外部復(fù)位電路，即單片機每執(zhí)行一次程序就設(shè)置一次喂狗信號，清零看門狗器件。若程序出現(xiàn)異常，單片機引腳RST將出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平，使其復(fù)位。該復(fù)位信號高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩脈沖周期即兩個機器周期以上。若使用頻率為12 MHz的晶體振蕩器，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過2μs才完成復(fù)位操作。圖36 復(fù)位電路 單片機與報警電路系統(tǒng)中的報警電路是由發(fā)光二極管和限流電阻組成。P1端口的作用和接法與P2端口相同，不同的是在Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址數(shù)據(jù)。 顯示電路采用技術(shù)成熟的74HCl64實現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換。LCD顯示分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。這里采用靜態(tài)顯示，系統(tǒng)通過單片機的串行口來實現(xiàn)靜態(tài)顯示。串行口為方式零狀態(tài)，即工作在移位寄存器方式，波特率為振蕩頻率的1/12。當(dāng)器件執(zhí)行任何一條將SBUF作為目的寄存器的命令時，數(shù)據(jù)便開始從RXD端發(fā)送。在寫信號有效時，相隔一個機器周期后發(fā)送控制端SEND有效，即允許RXD發(fā)送數(shù)據(jù)，同時允許從TXD端輸出移位脈沖。圖37為顯示電路的連接圖。圖37 顯示電路的連接圖4 軟件設(shè)計 DS18b20的讀操作DSl8B20的主要數(shù)據(jù)元件有：64位激光Lasered ROM，溫度靈敏元件和非易失性溫度告警觸發(fā)器TH和TL。DSl8B20可以從單總線獲取電源，當(dāng)信號線為高電平時，將能量貯存在內(nèi)部電容器中；當(dāng)單信號線為低電平時，將該電源斷開，直到信號線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳?電容)電源為止。此外，還可外接5 V電源，給DSl8B20供電。DSl8B20的供電方式靈活，利用外接電源還可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。DS18B20讀寫時序如圖41~43：圖41 DS18B20的復(fù)位時序圖圖42 DS18B20的寫數(shù)據(jù)時序圖圖43 DS18B20的讀數(shù)據(jù)時序圖由時序圖可知，DS18B20在復(fù)位時需要480us的低電平，等待15us后MCU將總線拉高，等待DS18B20的響應(yīng)信號；DS18B20在寫數(shù)據(jù)時分為寫“0”和寫“1”操作，寫“0”操作時，DS18B20需要至少60us的總線被拉低，然后在60us內(nèi)將“0”寫入DS18B20中，持續(xù)時間至少1us，寫“1”操作是只需將寫入的“0”改為“1”即可；DS18B20讀操作也分為讀“0”和讀“1”操作，讀“0”操作時，總線需要15us被拉低，再拉高45us，然后再15us內(nèi)將數(shù)據(jù)讀走，讀“1”操作同讀“0”操作。程序流程圖如圖44：開始DS1