【正文】 的方案 圖 42 電橋 其中 Z1， Z2，為可變電位器， Z3為已知電阻， Z4 為被測(cè)電阻，根據(jù)電路平衡原理，不斷調(diào)節(jié)電位器，使得電表指針指向正中間。由 Z1*Z4=Z3*Z４ .在通過(guò)測(cè)量電位器電阻值，可得到 R４的值。 方案三：利用５５５構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)的方案 圖 43 555 定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài) 根據(jù)５５５定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過(guò)單片機(jī)讀取高低電平得出頻率，通過(guò)公式換算得到電阻值。由 f=1/[(R1+2R2)*C*In2] 得到公式： R2=1/2*[1/(f*c*Ln2)R1] 上述三種方案從對(duì)測(cè)量精度要求而言，方案一的測(cè)量精度極差，方案二需要測(cè)量的電阻值多，而且測(cè)量調(diào)節(jié)麻煩，不易操作與數(shù)字化，相比而言，方案三還是比較符合要求的，由于是通過(guò)單 片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化，精確度會(huì)明顯的提高。故本設(shè)計(jì)選擇了方案三。 6 溫度傳感器方案的選擇 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，傳感器技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。溫度傳感器是檢測(cè)溫度的器件，其種類最多，應(yīng)用最廣，發(fā)展最快。按照溫度傳感器的輸出信號(hào)的模式，可大致分為三類：邏輯輸出溫度傳感器、模擬式溫度傳感器、數(shù)字式溫度傳感器。 方案一 ： 在許多應(yīng)用中，本設(shè)計(jì)并不需要嚴(yán)格測(cè)量溫度值，只關(guān)心溫度是否超出了一個(gè)設(shè)定范圍，一旦溫度超出所規(guī)定的范圍，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其他控制設(shè)備，此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器。 LM5 MAX6501MAX650是其典型代表。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，不適宜用此類傳感器。 方案二：由于傳統(tǒng)的模擬溫度傳感器，如熱電偶、熱電阻及 RTDS 對(duì)溫度的監(jiān)控，在一些溫度范圍內(nèi)的線性不是太好，需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償或引線補(bǔ)償，而且熱慣性大，響應(yīng)時(shí)間較慢，所以在市場(chǎng)上已很少遇到。集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片 IC 上，有實(shí)際尺寸小，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。常用的模擬溫度傳感器有LM391 LM33 LM4 AD22103 電壓輸出型、 該方案的缺點(diǎn)是模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的借口電路需要占用微機(jī)的數(shù)條數(shù)據(jù) /控制線。限制了微機(jī)功能的擴(kuò)展；而且在溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)大范圍分布的系統(tǒng)中，模擬信號(hào)需長(zhǎng)距離傳輸，信號(hào)容易失真，抗干擾能力差。所以不采用此方案。 方案三：如果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器，上述設(shè)計(jì)問(wèn)題將得到簡(jiǎn)化。數(shù)字式溫度傳感器直接輸出數(shù)字測(cè)溫信號(hào)，不但節(jié)約了微機(jī)的數(shù)條數(shù)據(jù) /控制線，而且省去了A/D 轉(zhuǎn)換、放大、濾波等電路，在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中信號(hào)不易失真，抗干擾能力強(qiáng)，所以本設(shè)計(jì)采用數(shù)字式溫度傳感器。 而 DS18B20 是由美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的一種自帶編碼的單線數(shù)字溫度傳感器，可以把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。每片 DS18B20 含有唯一的 64位序列號(hào)。以便不同測(cè)溫點(diǎn)的識(shí)別。 DS18B20 的測(cè)溫是 +55℃到 +125℃。符合本設(shè)計(jì)的要求，所以本設(shè)計(jì)采用DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器。 液 通信模塊方案選擇 方案一： 在工業(yè)測(cè)量和控制中，因?yàn)槭艿浆F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和其他條件的限制，使用傳統(tǒng)的優(yōu)先電纜傳輸信號(hào)由于存在著現(xiàn)場(chǎng)連接、接線麻煩等缺點(diǎn)，特別是在一些特定的環(huán)境下，極不方便，因此提出了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。 使用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，對(duì)于長(zhǎng)距離傳輸，帶來(lái)了很大的便利。因此無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)模塊即發(fā)揮了它的無(wú)線優(yōu)勢(shì)。盡管在特定的條件下，使用無(wú)線傳輸比有線傳輸具有更大的可行性，但是由于無(wú)線傳輸也存在許多不足之處，如傳統(tǒng)無(wú)線通訊方式通訊距離短、性能不穩(wěn)定，受天氣等情況影響較大，不能真正實(shí)現(xiàn)無(wú)縫覆蓋等，所以針對(duì)本設(shè)計(jì)，不宜采用此通信方式。 方案二：隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)日益廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在一個(gè)系統(tǒng)往往由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成，需要解決多站、遠(yuǎn)距離通信的問(wèn)題。這就是迫切需要一種總線能適合遠(yuǎn)距離的數(shù)字通信。 RS232 線路簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛 ， 但距離受限，數(shù)據(jù)傳輸效率也不很高 。 RS422 使用差分信號(hào)，差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號(hào)（共 4 線），對(duì)比 RS232，它能更好的抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠(yuǎn)的傳輸距離是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。 在 RS422 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上， EIA 研究出了一種支持多節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)距離和接收高靈敏度 RS485 總線標(biāo)準(zhǔn)。在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用 RS485 收發(fā)器。RS485 收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抗干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度、能檢測(cè)抵達(dá) 200mv 的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。使用 RS485總線，一對(duì)雙絞線就能實(shí)現(xiàn)多站聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成分布式系統(tǒng)，設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、能進(jìn)行長(zhǎng)距離通信的優(yōu)點(diǎn)使其得到了廣泛的應(yīng)用。下表 為常見(jiàn)的三種串口通信性能比較。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，選擇 RS485 作為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳送方案。 7 表 常見(jiàn)的三種串口通信性能比較 RS232 RS422 RS485 功能 全雙工 全雙工 半雙工 傳輸方式 單端 差分 差分 最大速率 20kbit/s 10kbit/s 10kbit/s 最大距離 15m 1200m 1200m 抗干擾能力 弱 強(qiáng) 強(qiáng) 常用接口芯片 MAX232 MAX422 MAX485 第 5 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)及其他器件的功能介紹及原理 、單片機(jī)功能簡(jiǎn)介 單片機(jī)是一種集成在 電路 芯片，是采用 超 大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、 只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器 等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、 脈寬調(diào)制 電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器 等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 。 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 圖 51 單片機(jī)引腳圖 MCS51 單片機(jī)是美國(guó) INTE 公司于 1980 年推出的產(chǎn)品， 89S51 是 MCS51 系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，本設(shè)計(jì)以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。 89S51 單片機(jī)包含中央1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192040393837363534333231302928 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10201918 17 16 15 14 13 12 11 P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7RST / V PDP 3 . 0 / RXDP 3 . 1 / TXDP 3 . 2 / INT 0P 3 . 3 / INT 1P 3 . 4 / T 0P 3 . 5 / T 1P 3 . 6 / WRP 3 . 7 / RDXTAL 2XTAL 1V SSV CCP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7EA / V PPALE / PROGPSENP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0R S T P 3 . 0 / R X DP 3 . 1 / TXD XTAL 2XTAL 1P 3 . 2 / IN T 0P 3 . 3 / IN T 1 P 3 . 4 / T 0P 3 . 5 / T 1GNDV CCP 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1 / AIN 1P 1 . 0 / AIN 0P 3 . 7注 ： 類似的還有 P h il ip s 公司的 8 7 L P C 64 ， 20 引腳 8 XC 748 / 750 / （ 751 ）， 24 引腳 8 X 749 （ 752 ）， 28 引腳 8 XC 754 ， 28 引腳 等等80C51/89C5189C2051 8 處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) /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。 引腳功能說(shuō)明 GND:地 P0 口： P0 口是一個(gè) 8位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。作 為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL邏輯電平。對(duì) P0 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P1 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻 的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。如下表為 P1 口的第二功能： 表 51 P1 口的第二功能 引腳號(hào) 第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口 ： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8位地址訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。在 flash 編程和校驗(yàn) 時(shí)， P2 口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。如下表為 P3 口第二功能： /ALE PROG ：地址鎖存控制信 號(hào)（ ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時(shí)，此引腳（ PROG ）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下 ， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò) 9 將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置“ 1”， ALE 操作將無(wú)效。這一位置“ 1”， ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或 MOVC 指令時(shí)有效。否則 ALE 將被微弱拉高。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。 表 52 P3 口第二功能 引腳號(hào) 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0（非） （外部中斷 0） INT1（非） （外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0外部輸入） T1（定時(shí)器 1外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） PSEN : 外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN ）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將不被激活。 /EAVPP : 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指 令， EA 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。在 flash 編程期間， EA 也接收 12伏 VPP 電壓。 XTAL1: 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。 、本系統(tǒng)采用的單片最小系統(tǒng)原理圖 圖 52為單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖： 10 圖 52 單