【正文】 門狗電路。定時(shí)查詢單片機(jī)的工作狀態(tài) ,一但發(fā)現(xiàn)異常即對單片機(jī)延時(shí)重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。 NE56604能為多種微處理器和邏輯系統(tǒng)提供復(fù)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(shí)。 NE56604將產(chǎn)生精確的復(fù)位信號。 NE56604內(nèi)置一個(gè)看門狗定時(shí)器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微 處理器的正常運(yùn)行?？撮T狗能產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)復(fù)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(fù)雙邏輯輸出的有效復(fù)位信號。 .精準(zhǔn)的門限電平監(jiān)測。 .上電復(fù)位內(nèi)部延時(shí)。 .可利用外部電阻調(diào)節(jié)的內(nèi)部看門狗定時(shí)器。 .看門狗定時(shí)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(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 31 頁 167。 鍵盤以及顯示電路 鍵盤電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路 ,以及專一的復(fù)位功能外 ,其它的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)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(guān)來控制。具體電路如下： A. 開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入 鍵開關(guān)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(shí)，執(zhí)行一個(gè) 10ms 的延時(shí)程序后，再確認(rèn)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(rèn)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(gè)鎖存器。兩種方法都簡單易行，本設(shè)計(jì)采用的是硬件去抖。 B. 對 按鍵進(jìn)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(zhuǎn)換成為與累加器中數(shù)值相對應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)按鍵功能程序的散轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。為使編碼間隔小，散轉(zhuǎn)入口地址安排方便，常采用依次序排列的鍵號。 撥碼開關(guān)值 含義 0000 實(shí)時(shí)顯示通道一的溫度值 0001 實(shí)時(shí)顯示通道二的溫度值 0010 實(shí)時(shí)顯示通道三的溫度值 多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 31 頁 0011 實(shí)時(shí)顯示通道四的溫度值 0100 實(shí)時(shí)顯示通道五的溫度值 0101 實(shí)時(shí)顯示通道六的溫度值 0110 實(shí)時(shí)顯示通道七的溫度值 0111 實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)采用的查詢法，即在在 CPU 空閑時(shí)調(diào)用鍵盤掃描子程序。 溫度顯示電路 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(jì)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(qū)動掃描信號。 具體電路圖如下： 多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(chǎn)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(dá) ℃，被測溫度用符號擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)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(nèi) ,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(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 31 頁 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 1） DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 下 圖所示。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 有 4個(gè)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(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL?？赏ㄟ^軟件寫入用戶報(bào)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(gè)字節(jié)。 DS18B20 在 0工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)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(jié)構(gòu)圖 LSB 其中， TM：測試模式標(biāo)志位，出廠時(shí)被寫入 0，不能改變； R0、 R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對應(yīng)四種 分 辨率如 下 表所列，出廠時(shí) 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(guān)系表 ： 多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 31 頁 R0 R1 溫度計(jì)分辨率 /bit 最大轉(zhuǎn)換時(shí)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(gè)字節(jié)組成，其分配如 下 圖所示 。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖所示。對應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號位 S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)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(yīng)的溫度值表 : 溫度 /℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 + + + 00000111 11010000 00000001 10010001 00000000 10100010 00000000 00001000 07D0H 0191H 00A2H 0008H 多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(diǎn)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(diǎn)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(gè) DS18B20，但時(shí)間應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，如果掛接 25 個(gè)以上的 DS18B20 仍舊有可能產(chǎn)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(jī)的多個(gè) I/O 來驅(qū)動多路 DS18B20。在實(shí)際應(yīng)用中還可以使用一個(gè) MOSFET 將 I/O 口線直接和電源相連，起到上拉的作用。 對 DS18B20 的設(shè)計(jì)，需要注意以下問題 （ 1）對硬件結(jié)構(gòu)簡單的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行操作，需要用較為復(fù)雜的程序完成。編制程序時(shí)必須嚴(yán)格按芯片數(shù)據(jù)手冊提供的有關(guān)操作順序進(jìn)行，讀、寫時(shí)間片程序要嚴(yán)格按要求編寫。尤其在使用 DS18B20 的 高測溫分辨力時(shí)，對時(shí)序及電氣特性 AT89C51 DS18B20 1 DS18B20 2 DS18B20 3 DS18B20 20 VCC=5V 1— WIRE 多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 31 頁 參數(shù)要求更高。 （ 2）有多個(gè)測溫點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)傳感器出錯(cuò)自動指示，進(jìn)行自動 DS18B20 序列號和自動排序，以減少調(diào)試和維護(hù)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(diǎn)接地。 DS18B20 在三線制應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將其三線焊接牢固；在兩線應(yīng)用時(shí)，應(yīng)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(shí)際應(yīng)用時(shí)，要注意單線的驅(qū)動能力，不能掛接過多的 DS18B20， 同時(shí)還應(yīng)注意最遠(yuǎn)接線距離。另外還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇其接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 167。 串口通訊電路 AT89C51 有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232 電平的，而單片機(jī)的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片 MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)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(shè)計(jì) 來說已經(jīng)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(yīng)成為 R— T，多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 167。 概述 整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)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(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序）， 它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測量、計(jì)算、顯示、通訊等。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)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(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)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(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)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(diào)度關(guān)系。 167。 主程序方案 主程序調(diào)用了 4 個(gè)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(jī)與 PC機(jī)串口通訊程序。 多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 31 頁 鍵盤掃描電 路及按鍵處理程序：實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及相關(guān)處理。 溫度測試程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)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(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示功能。 串口通訊程序：實(shí)現(xiàn) PC機(jī)與單片機(jī)通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給 PC機(jī)。 將各個(gè)功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時(shí)候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和 I/O 沖突即可。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。因?yàn)樘D(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序 段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無論是修改還是維護(hù)都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個(gè)好處那就是以后寫程序結(jié)構(gòu)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(dāng)前溫度相比較程序串口通訊程序程序結(jié)構(gòu)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(dāng)前溫度相比較程序串口通訊程序