【正文】 就使得測(cè)溫裝置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 .另外 ,這種測(cè)溫裝置的一根線(xiàn)上只能掛一個(gè)傳感器 ,不能進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量 .即使能實(shí)現(xiàn)，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。 方案二 AD590 是一種單片集成的兩端式溫度敏感電流源，它具有線(xiàn)性?xún)?yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏的高、無(wú)需補(bǔ)償、熱容量小、抗干擾能力強(qiáng)、可遠(yuǎn)距離測(cè)溫且使用方便的優(yōu)點(diǎn)。首先要通過(guò)溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成電量，把它的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成 電信號(hào)，然后放大，輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，在輸入到數(shù)碼管顯示出來(lái)。 方案三 進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都使用傳感器，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換就可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線(xiàn)形較好。在 0— 100 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 6 攝氏度時(shí)，最大線(xiàn)形偏差小于 1 攝氏度。 DS18B20 的最大特點(diǎn)之一 采用 了單總線(xiàn)的 數(shù)據(jù)傳輸 ， 由數(shù) 字溫度計(jì) DS1820 和微控制器 AT89C51 構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置 ,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào) ,可直接與計(jì)算機(jī)連接 。 這樣 ,測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單 ,體積也不大 ,且由于 AT89C51 可 以帶多個(gè) DSB1820,因此可以 非常容易 實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量 .輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò) 。 方案論證 從以上三種方案，很容易看出，方案一、方案二 都 需要對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行放大、轉(zhuǎn)換，十分麻煩，電路復(fù)雜，且工作量大，穩(wěn)定性差。方案三，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用方案三。采用溫度芯片 DSB1820 測(cè)量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè) 趨勢(shì)。部分功能電路的集成，使總體電路更簡(jiǎn)潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更塊。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢(shì)。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢(shì)。 主控制部分 方案一 此方案采用 PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)。它可在線(xiàn)編程，可在線(xiàn)仿真的功能，這讓調(diào)試變得方便。且人機(jī)交互友好。但是 PC 機(jī)輸出信號(hào)不能直接與 DS18B20 通信。需要通過(guò) RS232 電平轉(zhuǎn)換兼容，硬件的合成在線(xiàn)調(diào)試，較為繁瑣，很不簡(jiǎn)便。而且在一些環(huán)境比較惡劣的場(chǎng)合， PC 機(jī)的體積大，攜帶安裝 不方便，性能不穩(wěn)定，給工程帶來(lái)很多麻煩。 方案二 此方案采用 AT89C51 八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。既可以單獨(dú)對(duì)多 DS18B20 控制工作，還可以與 PC機(jī)通信 .運(yùn)用主從分布式思想，由一臺(tái)上位機(jī)（ PC 微型計(jì)算機(jī)），下位機(jī)（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級(jí)分布式多點(diǎn)溫度測(cè)量的巡回檢測(cè)系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。另外 AT89C51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟 ○ 2 。 方案論證 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 7 從以上兩個(gè)方案可以看出，方案二更適合本設(shè)計(jì)，因?yàn)樗殷w積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。故本設(shè)計(jì)采用方案二 系統(tǒng)方案 綜上所述，傳感器部分采用溫度傳感器 DS18B20，主控部分采用 AT89C51 單片機(jī)?？傮w結(jié)構(gòu)方框圖如圖 。 下位機(jī)（ A T 89C 51 ）上位機(jī)（ PC ）下位機(jī)（ A T 89C 51 ）傳感器模塊顯示模塊控制模塊傳感器模塊顯示模塊控制模塊上位機(jī)（ ）下位機(jī)（ ）傳感器模塊顯示模塊控制模塊傳感器模塊顯示模塊控制模塊 圖 總體結(jié)構(gòu)方框圖 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 8 第三章 硬件設(shè)計(jì) 主控制器 AT89C51 是一種集成了眾多功能部件、功能強(qiáng)大的單片機(jī)，適合于要求硬件功能強(qiáng)大，運(yùn)算速度塊，工作環(huán)境惡劣，可靠性高，擴(kuò)展功能強(qiáng)及低功耗的應(yīng)用系統(tǒng)。并且它的市場(chǎng)貨源充足。所以 本設(shè)計(jì)選擇了 AT89C51 單片機(jī)。 AT89C51○ 3 簡(jiǎn)介 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī) 。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié) 閃存可編程可擦除 只讀存儲(chǔ)器 的 單片機(jī) 。 單片機(jī) 的可擦除 只讀存儲(chǔ)器 可以反復(fù)擦除 1000 次。 該 器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器 ,AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版 。 AT89C51 單片機(jī) 為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O 口線(xiàn)，兩個(gè)16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5向量 兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工 串行通信 口，片內(nèi)振蕩器及 時(shí)鐘電 路 。同時(shí)， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種 軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通 信 口及 中斷系統(tǒng) 繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 石晶 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部 時(shí)鐘源 驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部 時(shí)鐘信號(hào) 要通過(guò)一個(gè)二分頻 觸發(fā)器 ，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 AT89C51 的特性 178。與 MCS51 兼容 178。 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 178。 壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 9 178。 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 178。全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 178。三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 178。 128*8 位內(nèi)部 RAM 178。 32 可編程 I/O 線(xiàn) 178。兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 178。 5 個(gè)中斷源 178?？删幊檀型ǖ? 178。低功耗的閑置和掉電模式 178。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 如圖 T89C51 單片機(jī) 40引腳分布圖 圖 T89C51 單片機(jī)引腳分布圖 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 10 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口 ： P0 口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng) P0口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義 為高阻 輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為 原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部必須 接上拉電阻 被拉高 。 P1口 ： P1口是一個(gè)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(mén)電流。 P1 口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P2口 ： P2口為一個(gè)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(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，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(shí)， 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(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， 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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口 ： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流。當(dāng) P3 口寫(xiě)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口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 11 T1（記時(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） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè) 機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG： 當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 芯片擦除： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì) 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 溫度傳感器 這里我們用到溫度芯片