【正文】 門狗電路。定時查詢單片機的工作狀態(tài) ,一但發(fā)現(xiàn)異常即對單片機延時重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運行。 NE56604能為多種微處理器和邏輯系統(tǒng)提供復位信號，其門限電平為 。 在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時。 NE56604將產生精確的復位信號。 NE56604內置一個看門狗定時器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微 處理器的正常運行?？撮T狗能產生一個系統(tǒng)復位信號用來終止任何由于微處理器故障而引發(fā)的不正常的系統(tǒng)操作。NE56604的看門狗的監(jiān)控周期為 100mS（ 典型值）。 特性 .正負雙邏輯輸出的有效復位信號。 .精準的門限電平監(jiān)測。 .上電復位內部延時。 .可利用外部電阻調節(jié)的內部看門狗定時器。 .看門狗定時器的監(jiān)控周期為 100mS 典型值。 .VCC=。 .僅需很少的外圍元件。 具體電路圖如下 : 多點溫度檢測系統(tǒng)設計 第 10 頁 共 31 頁 167。 鍵盤以及顯示電路 鍵盤電路 單片機應用系統(tǒng)中除了復位按鍵有專門的復位電路 ,以及專一的復位功能外 ,其它的按鍵或鍵盤都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。鍵盤有編碼和非編碼兩種。非編碼鍵盤硬件電路極為簡單。故本系統(tǒng)采用撥碼開關來控制。具體電路如下： A. 開關狀態(tài)的可靠輸入 鍵開關狀態(tài)的可靠輸入有兩種解決方法。一種是軟件去抖動：它是在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個 10ms 的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響。另一種為硬件去抖動：即為按鍵添加一個鎖存器。兩種方法都簡單易行，本設計采用的是硬件去抖。 B. 對 按鍵進行編碼給定鍵值或給出鍵號 對于按鍵無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉換成為與累加器中數(shù)值相對應的鍵值，以實現(xiàn)按鍵功能程序的散轉轉移。為使編碼間隔小，散轉入口地址安排方便，常采用依次序排列的鍵號。 撥碼開關值 含義 0000 實時顯示通道一的溫度值 0001 實時顯示通道二的溫度值 0010 實時顯示通道三的溫度值 多點溫度檢測系統(tǒng)設計 第 11 頁 共 31 頁 0011 實時顯示通道四的溫度值 0100 實時顯示通道五的溫度值 0101 實時顯示通道六的溫度值 0110 實時顯示通道七的溫度值 0111 實時顯示通道八的溫度 值 1*** 自動循環(huán)顯示所有通道的溫度 C. 選擇鍵盤監(jiān)測方法 對是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。本設計采用的查詢法，即在在 CPU 空閑時調用鍵盤掃描子程序。 溫度顯示電路 設計采用的是共陰極七段數(shù)碼管。顯示方式有動態(tài)掃描和靜態(tài)顯示，兩種方法在本設計中皆可。由于靜態(tài)掃描要用到多片串入并出芯片，考慮到電路板成本計算。本人采用是節(jié)約硬件資源的動態(tài)掃描方式。即用兩塊芯片就可以完成顯示功能。顯示數(shù)據(jù)由4511 譯碼器輸出， ULN2020 為位驅動掃描信號。 具體電路圖如下： 多點溫度檢測系統(tǒng)設計 第 12 頁 共 31 頁 167。 溫 度測試電路 這里我們用到溫度芯片 DS18B20。 DS18B20 是 DALLAS 公司生產的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO－ 92 小體積封裝形式。測溫分辨率可達 ℃，被測溫度用符號擴展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生。 CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 DS18B20 支 持 “一線總線 ”接口，測量溫度范圍為 55176。C~+125176。C，在 10~+85176。C 范圍內 ,精度為 177。176。C?，F(xiàn)場溫度直 接以 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產品等。 多點溫度檢測系統(tǒng)設計 第 13 頁 共 31 頁 DS18B20 內部結構 （ 1） DS18B20 的內部結構如 下 圖所示。 DS18B20 內部結構圖 DS18B20 有 4個主要的數(shù)據(jù)部件： ① 64 位激光 ROM。 64 位激光 ROM 從高位到低位依次為 8 位 CRC、 48位序列號和 8位家族代碼 (28H)組成。 ② 溫度靈敏元件。 ③ 非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL?？赏ㄟ^軟件寫入用戶報警上下限值。 ④ 配置寄存器。配置寄存器為高速暫存存儲器中的第五個字節(jié)。 DS18B20 在 0工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉換成相應精度的數(shù)值，其各位定義如圖所示。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 MSB DS18B20 配置寄存 器結構圖 LSB 其中， TM：測試模式標志位，出廠時被寫入 0，不能改變； R0、 R1：溫度計分辨率設置位，其對應四種 分 辨率如 下 表所列，出廠時 R0、 R1置為缺省值： R0=1， R1=1（即 12位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。 配置寄存器與分辨率關系表 ： 多點溫度檢測系統(tǒng)設計 第 14 頁 共 31 頁 R0 R1 溫度計分辨率 /bit 最大轉換時間 /us 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 （ 2） 高速暫存存儲器 高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如 下 圖所示 。當溫度轉換命令發(fā)布后，經轉換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1個字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖所示。對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值。 溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8位 CRC LSB DS18B20 存儲器映像圖 MSB 溫度值格式圖 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)表 ： 23 22 21 20 21 22 23 24 MSB LSB S S S S S 26 25 24 典型對應的溫度值表 : 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 + + + 00000111 11010000 00000001 10010001 00000000 10100010 00000000 00001000 07D0H 0191H 00A2H 0008H 多點溫度檢測系統(tǒng)設計 第 15 頁 共 31 頁 0 55 00000000 00000000 11111111 11111000 11111111 01011110 11111110 01101111 11111100 10010000 0000H FFF8H FF5EH FE6FH FC90H DS18B20 最大的特點是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式， DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 均由同一條線來完成。 硬件連接電路如下圖： 本系統(tǒng)為多點溫度測試。 DS18B20 采用外部供電方式，理論上可以在一根數(shù)據(jù)總線上掛 256 個 DS18B20，但時間應用中發(fā)現(xiàn)，如果掛接 25 個以上的 DS18B20 仍舊有可能產生功耗問題。另外單總線長度也不宜超過 80M，否則也會影響到數(shù)據(jù)的傳輸。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機的多個 I/O 來驅動多路 DS18B20。在實際應用中還可以使用一個 MOSFET 將 I/O 口線直接和電源相連，起到上拉的作用。 對 DS18B20 的設計，需要注意以下問題 （ 1）對硬件結構簡單的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進行操作，需要用較為復雜的程序完成。編制程序時必須嚴格按芯片數(shù)據(jù)手冊提供的有關操作順序進行，讀、寫時間片程序要嚴格按要求編寫。尤其在使用 DS18B20 的 高測溫分辨力時，對時序及電氣特性 AT89C51 DS18B20 1 DS18B20 2 DS18B20 3 DS18B20 20 VCC=5V 1— WIRE 多點溫度檢測系統(tǒng)設計 第 16 頁 共 31 頁 參數(shù)要求更高。 （ 2）有多個測溫點時，應考慮系統(tǒng)能實現(xiàn)傳感器出錯自動指示，進行自動 DS18B20 序列號和自動排序，以減少調試和維護工作量。 （ 3）測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。 DS18B20 在三線制應用時，應將其三線焊接牢固；在兩線應用時，應將 VCC與 GND接在一起，焊接牢固。若 VCC脫開未接，傳感器只送 ℃的溫度值。 （ 4）實際應用時，要注意單線的驅動能力，不能掛接過多的 DS18B20， 同時還應注意最遠接線距離。另外還應根據(jù)實際情況選擇其接線拓撲結構。 167。 串口通訊電路 AT89C51 有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232 電平的，而單片機的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個電平轉換電路，我們采用了專用芯片 MAX232進行轉換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。 具體電路如下： C 2 5C 2 +4R 2 O9T 2 I N10T 1 O14R 1 I N13C 1 3C 1 +1GND15V S 6R 2 I N8T 2 O7T 1 I N11R 1 O12V S +2V C C16U 1 8M A X 2 3 2V C CC 3 21 u / 2 5 VC 3 31 u / 2 5 VC 3 41 u / 2 5 VC 3 51 u / 2 5 VC 3 61 u / 2 5 V162738495J 1 5D B 9R X DT X D 我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的 9針串口只連接其中的 3根線：第5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3腳的 TXD。這是最簡單的連接方法，但是對 本設計 來說已經足夠使用了，電路如 上 圖所示 。通信線采用交叉接法，即兩者信號線對應成為 R— T，多點溫度檢測系統(tǒng)設計 第 17 頁 共 31 頁 T— R。 具體連接電路如下 : 162738495J1D B 9 A T 8 9 C 5 1162738495J2D B 9 P CR X D R X DT X D T X D 167。 整體電路 見附件二（電路原理圖） 第四章 軟件設計 167。 概述 整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系。二是執(zhí)行軟件（子程序）， 它是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。 首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結構，然后根據(jù)實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調度關系。 167。 主程序方案 主程序調用了 4 個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度測試程序、中斷控制程序、單片機與 PC機串口通訊程序。 多點溫度檢測系統(tǒng)設計 第 18 頁 共 31 頁 鍵盤掃描電 路及按鍵處理程序：實現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及相關處理。 溫度測試程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進行處理，進行判斷和顯示。 數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。 中斷控制程序：實現(xiàn)循環(huán)顯示功能。 串口通訊程序：實現(xiàn) PC機與單片機通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給 PC機。 將各個功能程序以子程序的形式寫好，當寫主程序的時候，只需要調用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調整，消除寄存器沖突和 I/O 沖突即可。程序應該盡可能多的使用調用指令代替跳轉指令。因為跳轉指令使得程序難以看懂各程序 段之間的結構關系。而調用指令則不同，調用指令使得程序結構清晰，無論是修改還是維護都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調用之外，還有一個好處那就是以后寫程序結構LED顯示數(shù)碼管顯示程序鍵盤掃描程序中斷控制程序溫度芯片傳數(shù)據(jù)程序繼電器控制程序與當前溫度相比較程序串口通訊程序程序結構顯示數(shù)碼管顯示程序鍵盤掃描程序中斷控制程序溫度芯片傳數(shù)據(jù)程序繼電器控制程序與當前溫度相比較程序串口通訊程序