【正文】 根據(jù)溫度變化輸出一定的信號。這樣的器件種類很多，本設(shè)計選用的數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20。這是由于本設(shè)計中單片機(jī)除了要完成數(shù)據(jù)采集、處理、控制和顯示任務(wù)外，還要完成按鍵值得采集、處理。如果用常規(guī)的數(shù)字加模擬電路實(shí)現(xiàn)就會相對困難一些。DS18B20是DALLAS半導(dǎo)體公司（現(xiàn)屬M(fèi)AXIM公司）設(shè)計生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，其測量溫度范圍為－55℃～＋128℃，在10～+85℃時精度為177?！?，這個精度已可以滿足普通型的環(huán)境溫度控制或測溫類消費(fèi)產(chǎn)品的要求。這個傳感器最大的特點(diǎn)就是能夠從一根總線直接輸出二進(jìn)制的溫度信號，不需要A/D轉(zhuǎn)換和信號放大。這樣的選擇使得整個電路的硬件設(shè)計更為簡化，節(jié)省了單片機(jī)的資源。設(shè)計顯示部分、按鍵部分和報警。顯示部分的設(shè)計考慮到在軟件設(shè)計過程中實(shí)際溫度和設(shè)定溫度之間會有影響，本設(shè)計采用實(shí)際溫度和門限溫度單獨(dú)顯示，共用一組I/O口。選用的是一組共陰極數(shù)碼管，采用一塊同相器74LS07集成塊來驅(qū)動。動態(tài)掃描顯示。按鍵部分的設(shè)計考慮到單片機(jī)I/O資源不足的緣故，本文采用四個按鍵分別用來設(shè)定和顯示溫度。設(shè)定的溫度在高于設(shè)定溫度時或在40℃至99℃范圍外就要報警。控制部分的設(shè)計，這一部分主要就是繼電器的選擇。本設(shè)計選擇的是固態(tài)繼電器。固態(tài)繼電器（Solid state RelaySSR）是近幾年發(fā)展起來的一種新型電子繼電器，其輸入控制電流小，容易驅(qū)動，其輸出利用晶體管或可控硅驅(qū)動，無觸點(diǎn)。與普通的電磁式繼電器和磁力開關(guān)相比，具有無機(jī)械噪聲、無抖動和回跳、開關(guān)速度快、體積小質(zhì)量輕、壽命長、工作可靠等特點(diǎn)，并且耐沖擊、抗潮濕、抗腐蝕，本設(shè)計采用固態(tài)繼電器。另外在選擇繼電器時還要注意它的供電電壓和帶負(fù)載能力。本設(shè)計中繼電器是由單片機(jī)控制的所以它的供電電壓選擇5V直流電。繼電器所帶的負(fù)載為一個額定功率800W，接220V交流電的電爐。所以繼電器的要選用交流型（ACSSR），耐壓在220V以上，電流為1 A以上。本設(shè)計選用的是5V供電，2A 250VAC的固態(tài)繼電器。 設(shè)計框圖 電路框圖如下圖所示：傳感器電爐加熱器繼電器單片機(jī)基本系統(tǒng)顯示電路報警電路鍵盤輸入電路圖 31 水溫控制電路總體框圖 4 硬件部分理論設(shè)計理論設(shè)計包括硬件部分的設(shè)計和軟件部分的設(shè)計，硬件部分的設(shè)計包括AT89C51單片機(jī)引腳功能說明，AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)，包括單片機(jī)的基本供電、時鐘電路和復(fù)位電路，LED顯示器接口原理，按鍵部分的設(shè)計與鍵盤接口技術(shù)，數(shù)字溫度傳感器DS18B20的發(fā)展，DS18B20的主要特性，DS18B20的工作原理，DS18B20主要的數(shù)據(jù)部件，DS18B20的高速暫存存儲器，以及DS18B20的供電方式。本次設(shè)計中DS18B20使用中注意事項(xiàng)，固態(tài)繼電器的分析與選擇，以及本次畢業(yè)論文設(shè)計的電源。 AT89C51單片機(jī)的引腳功能說明 圖41 AT89C51引腳圖引腳功能說明，AT89C51是雙列制插封裝形式的器件，AT89C51的引腳P00～P0P10～P1P20～P2P30～P37為四個8位并行輸入/輸出口，其中P3口、P0口、P2口為雙功能口，可以作為普通輸入/輸出口（第一功能），也可以作為特殊輸入/輸出口。RST為復(fù)位輸入線，ALE、為系統(tǒng)擴(kuò)展控制線，XTAL1和XTAL2為時鐘電路輸入/輸出線， VCC、VSS為電源輸入線，一般接＋5V和地。 AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)時鐘和時鐘電路，時鐘電路是單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。AT89C51單片允許的時鐘頻率的典型值12MHZ，也可以是6MHZ。本設(shè)計采用12MHZ。單片機(jī)時鐘電路圖如圖42 圖42 晶體振蕩電路圖42中晶振頻率選擇12MHZ。接到晶振兩端的瓷片電容作用是使振蕩器起振和對f 微調(diào)補(bǔ)償，典型值為30PF，本設(shè)計中選用20PF瓷片電容。當(dāng)單片機(jī)加電以后延遲約10ms的時間振蕩器起振產(chǎn)生時鐘，不受軟件控制（XTAL2輸出幅度為3V左右的正弦波）。復(fù)位和復(fù)位電路，單片機(jī)在啟動運(yùn)行時都需要復(fù)位，使中央處理器CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的復(fù)位引腳是RST，當(dāng)振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn)2個周期的高電平，是器件復(fù)位，只要RST保持高電平，單片機(jī)保持復(fù)位狀態(tài)。單片機(jī)復(fù)位方式有二種：上電復(fù)位（如圖43）、人工復(fù)位（如圖44）。 圖43 上電自動復(fù)位電路 圖44 上電及按鍵復(fù)位電路RESET與VCC之間的那個電阻在NMOS型單片機(jī)種需要接，但是在CMOS型單片機(jī)中不接。其中電容一般為10UF的電解電容。 LED顯示器接口原理LED（Light Emitting Diode）是發(fā)光二極管的縮寫。LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的。LED顯示器在單片機(jī)中的應(yīng)用非常普遍。常用的LED顯示器為8段（或7段，8段比7段多了一個小數(shù)點(diǎn)“dip”段）。每一個段對應(yīng)一個發(fā)光二極管。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種，共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連結(jié)在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽極連結(jié)在一起，通常此公共陽極接正電壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為低電平時，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。LED動態(tài)顯示方式，所謂的動態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描）。在多位LED顯示時,為簡化硬件電路,節(jié)省I/O口資源,通常將所有位的段碼線相應(yīng)的并聯(lián)在一起,由一個8位I/O口控制,而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的I/O線控制，形成各位的分時選通。如圖45用AT89C51單片機(jī)控制LED動態(tài)顯示方式接口。圖45 AT89C51單片機(jī)控制LED動態(tài)顯示電路其中8550是同相器集成塊，它是用來驅(qū)動共陰極數(shù)碼管的。圖46 顯示的位選電路在使用動態(tài)顯示電路的時候，由于各位的段碼線并聯(lián)，8位I/O口輸出的段碼對各個顯示位來說都是相同的。因此要在同一時刻，如果各位的位選線都處于選通狀態(tài)的話那兩位LED將顯示相同的字符。若要各位LED能夠同時顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動態(tài)顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符的段碼。這樣在同一時刻2位LED中只有選通的那一位顯示出字符，而其它的LED則是熄滅的。同樣在下一時刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)。也就是說在同一時刻只有選通位才能顯示出相應(yīng)的字符，而其它位是熄滅的。如此循環(huán)下去就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是不在同一時刻出現(xiàn)的，但由于LED顯示器的余輝和人眼的“視覺暫留”作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成“多位同時亮”的假象，達(dá)到同時顯示的效果。這是用軟件來實(shí)現(xiàn)的。 鍵盤是一組按鍵組合，它是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備。鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件譯碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼或鍵值的稱為編碼鍵盤?？寇浖R別的稱為非編碼鍵盤。本設(shè)計使用非編碼鍵盤，下面主要介紹非編碼鍵盤的原理、接口技術(shù)和程序設(shè)計。鍵盤工作原理：鍵盤中每個按鍵都是一個常開開關(guān)電路，如圖38所示。當(dāng)按鍵K未被按下時，；當(dāng)K閉合時。通常按鍵所用的開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)端來、閉合時，電壓信號波形如圖312所示。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定的接通，在斷開時也不會一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，如圖312所示。抖動的時間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5～10ms。按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的，一般為零點(diǎn)幾秒。四個按鍵分別做為顯示設(shè)定溫度，設(shè)定溫度加，設(shè)定溫度減，顯示實(shí)際溫度。 圖47 按鍵電路圖按鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。為確保CPU對按鍵的一次閉合僅做一次處理，必須去除鍵抖動。在鍵閉合穩(wěn)定時，讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別鍵號；當(dāng)鍵釋放穩(wěn)定后，再做處理。按鍵的抖動，可用硬件或軟件兩種方法消除。本設(shè)計使用的是軟件。如果按鍵較多，常用軟件方法去抖動，及檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個延時程序，產(chǎn)生5～10ms的延時；讓前沿抖動消失后，再一次檢測按鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平則確定真正有鍵按下。當(dāng)檢測到按鍵釋放后，也要經(jīng)過5～10ms的延時，待后沿抖動消失后，才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。美國Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 一線總線接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ONB0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。目前DS18B20批量采購價格僅10元左右。 DS18B20的主要特性適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～