【正文】 RAM地址寄存器RAM 128 P0鎖存器P2鎖存器4KB ROMVccVssPSEN 指令譯碼器指令寄存器定時控制OSCEARSTALEAT89C51芯片為40引腳雙列直插式封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖見圖22。 圖22 AT89C51內(nèi)部框圖2）主要技術(shù)指標和特性 指令系統(tǒng)兼容 ：1000寫/擦循環(huán) ：10年 ：0Hz24MHz 8位內(nèi)部RAM 3）引腳排列AT89C51的引腳排列見圖23。圖23 AT89C51的引腳排列VCC——供電電壓。GND——接地。 P0口——P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。 P1口——P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。 P2口——P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口——P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口除了一般I/O線的功能外，還具有更為重要的第二功能。RST——復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE ——當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖?！獠砍绦虼鎯ζ鞯倪x通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 ——當保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定為RESET；當端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。XTAL1——反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2——來自反向振蕩器的輸出。單片機的P0口接上排阻與顯示屏LM016L的D0～D7相連接，,E腳相連，組成顯示模塊?！?，用來調(diào)節(jié)上下限，組成按鍵輸入模塊。，組成報警電路。，組成溫度傳感模塊與按鍵相連，RST接電容C3與電容R1，組成復(fù)位電路。XTAL1與XTAL2并聯(lián)接上電容CC晶振，組成時鐘電路。復(fù)位電路:單片機的復(fù)位電路見圖24。該復(fù)位電路采用手動復(fù)位與上電復(fù)位相結(jié)合的方式。當按下按鍵S1時，VCC通過R1電阻給復(fù)位輸入端口一個高電平，實現(xiàn)復(fù)位功能，即手動復(fù)位。上電復(fù)位就是VCC通過電阻R1和電容C構(gòu)成回路，該回路是一個對電容C3充電和放電的電路，所以復(fù)位端口得到一個周期性變化的電壓值，并且有一定時間的電壓值高于CPU復(fù)位電壓，實現(xiàn)上電復(fù)位功能。由于微機電路是時序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，復(fù)位信號才被撤除，微機電路開始正常工作。 圖24 復(fù)位電路時鐘電路:89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，對外接電容CC2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF士10pF，而如果使用陶瓷諧振器，建議選擇40pF士l0pF。 時鐘電路見圖25。圖25 時鐘電路1)DS18B20性能。，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字。、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計和任何熱感測系統(tǒng)負壓特性：電源極性接反時，傳感器不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。2）DS18B20外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖26 ，主要由4部分組成：64位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。 64位ROM和單線接 口 高速緩存存儲器 存儲器和控制器8位CRC生成器溫度傳感器 低溫觸發(fā)器TL高溫觸發(fā)器TH配置寄存器電源檢測I/OVDD圖26 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的外形及管腳排列見圖27。圖27 DS18B20的外形及管腳排列3)DS18B20的測溫原理DS18B20測溫原理：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送給計數(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)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器比較LSB置位/清除預(yù)置低溫度系數(shù)晶振預(yù)置計數(shù)器1加1溫度寄存器=0高溫度系數(shù)晶振計數(shù)器2=0停止 圖28 DS18B20的測溫原理框圖，這樣，當總線空閑時，其狀態(tài)為高電平。DS18B20接線原理圖見圖29。圖29 DS18B20接線原理圖液晶電路接線原理圖見圖210。圖210 液晶電路接線原理圖 LM016L引腳介紹：Vss（1腳）：一般接地。Vdd（2腳）：接電源。Vee（3腳）：液晶顯示器對比度調(diào)整端，接電源時對比度最弱，接地時對比度最高RS（4腳）：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。R/W（5腳）：R/W為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。E（6腳）：E(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。DB0（7腳）：低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）。DB1（8腳）：低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位。DB2（9腳）：低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位。DB3（10腳）：低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位。DB4（11腳）：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位。DB5（12腳）：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位。 DB6（13腳）：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位。DB7（14腳）：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）。RSR/W操作說明00寫入指令寄存器（清除屏等）01讀busy flag（DB7），以及讀取位址計數(shù)器（DB0~DB6）值10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)用89C51的P0口作為數(shù)據(jù)線，、RS。其中E是下降沿觸發(fā)的片選信號，RS是寄存器選擇信號本模塊設(shè)計要點如下：顯示模塊初始化：首先清屏，再設(shè)置接口數(shù)據(jù)位為8位，顯示行數(shù)為1行，字型為57點陣，然后設(shè)置為整體顯示，取消光標和字體閃爍,最后設(shè)置為正向增量方式且不移位。向LCD的顯示緩沖區(qū)中送字符，程序中采用2個字符數(shù)組，一個顯示字符，另一個顯示電壓數(shù)據(jù)，要顯示的字符或數(shù)據(jù)被送到相應(yīng)的數(shù)組中，,判斷是否夠顯示的個數(shù)，不夠則地址加一取下一個要顯示的字符或數(shù)據(jù)。選用四個按鍵開關(guān)，?！吧舷藜?”；“上限減1”；“下限加1”；“下限減1”。設(shè)計中默認上下限為10℃～30℃。按鍵輸入電路連接圖見圖211。 圖211 按鍵輸入電路。默認上下限為10℃～30℃，顯示屏顯示的溫度不在10℃～30℃內(nèi)，D1燈閃爍實行報警。當報警時，可以調(diào)節(jié)上下限，擴大上下限的范圍，使顯示的溫度在其內(nèi)，從而停止報警。也可以通過斷開與D1相連的開關(guān)，使其斷電，停止報警。報警電路連接圖見圖212。圖212 報警電路具體電路仿真圖詳見附錄一。三、軟件設(shè)計(一)主程序的設(shè)計整個設(shè)計的軟件部分用C語言編寫。主程序的主要功能是負責(zé)讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值，溫度的實時顯示，并根據(jù)設(shè)置的上下限判斷是否報警。系統(tǒng)開始運行時，經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)再通過P0口傳輸?shù)斤@示屏顯示。通過按鍵設(shè)置溫度報警上下限。其程序流程見圖31。結(jié)束報警模塊，LED燈閃爍是否越限？是開始初始化調(diào)用溫度傳感器模塊DS18B2存在？錯誤處理處理溫度值轉(zhuǎn)換送AT89C51處理按鍵掃描按鍵顯示模塊，液晶顯示否是否 圖31 主程序流程圖(二)子程序的設(shè)計讀出溫度子程序：讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需要進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。見圖32。結(jié)束移入溫度暫存器發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令發(fā)DS18B20復(fù)位命 圖32 讀出溫度子程序發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令發(fā)DS18B20復(fù)位命令結(jié)束溫度轉(zhuǎn)換命令子程序：溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當采用12位分辯率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms，在本程序設(shè)計中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。見圖33。 圖33 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序計算溫度子程序：計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定。見圖34。開始結(jié)束計算整數(shù)位溫度BCD碼計算小數(shù)位溫度BCD碼置“+”標志