【正文】 案，容易看出方案一的測溫裝置可測溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。方案二的測溫裝置電路簡單、精確度較高、實(shí)現(xiàn)方便、軟件設(shè)計(jì)也比較簡單，故本次設(shè)計(jì)采用了方案二。 方案說明 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 利用溫度傳感器 DS18B20 可以直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換的特性，模擬溫度值經(jīng)過 DS18B20 處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后送到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并與設(shè)置的溫度報(bào)警限比較，超過限度后通過揚(yáng)聲器報(bào)警。同時(shí)處 理后的數(shù)據(jù)送到LED 中顯示。 系統(tǒng)組成 本課題以是 80C51 單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一種數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等組成。 系統(tǒng)框圖主要由主控制器、單片機(jī)復(fù)位、報(bào)警按鍵設(shè)置、時(shí)鐘振蕩、 LED 顯示、溫度傳感器組成。 系統(tǒng)框圖如圖 32 所示。 8 主控制器LED顯示溫度傳感器單 片 機(jī) 復(fù) 位報(bào) 警 按 鍵 設(shè) 置時(shí) 鐘 振 蕩 圖 32 系統(tǒng)基本方框圖 主控制器 單片機(jī) AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 顯示電路 顯示電路采用 LED 液晶顯示數(shù)碼管，從 P3 口 RXD,TXD 串口輸出段碼。顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點(diǎn)就是使用口資源比較少，只用 p3 口的RXD,和 TXD,串口的發(fā)送和接收，四只數(shù)碼管采用 74LS164 右移寄存器驅(qū)動，顯示比較清晰。 溫度傳感器 溫度傳感器采用美國 DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 DS18B20溫度傳感器。 DS18B20輸出信號全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，在 0— 100 攝氏度時(shí)，最大線 形偏差小于 1 攝氏度，采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸，可直接與計(jì)算機(jī)連接。 用 AT89S51芯片控制溫度傳感器 DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。獲得的數(shù)據(jù)可以通過MAX232芯片與計(jì)算機(jī)的 RS232接口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。 9 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 33 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管來完成對總線的上拉。 當(dāng) DS18B20處于寫存儲器操作和溫度 A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時(shí) VDD 端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 圖 31 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 10 硬件方 案設(shè)計(jì) 80C51 單片機(jī)介紹 80C51 有 40 個(gè)引腳， 4個(gè) 8 位并行 I/O 口， 1 個(gè)全雙工異步串行口，同時(shí)內(nèi)含5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級， 2個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 80C51 的存儲器系統(tǒng)由 4K 的程序存儲器 (掩膜 ROM)，和 128B 的數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)組成。 其 基本組成框圖見圖 41。 時(shí) 鐘 電 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 個(gè)定 時(shí) 個(gè) / 計(jì) 數(shù) 器 2C P U總 線 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個(gè) 中 斷 源2 個(gè) 優(yōu) 先 級串 行 口全 雙 工 1 個(gè)4 個(gè) 并 行 口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0P 1P 2P 3V s sV c c 圖 41 80C51 單片機(jī) 結(jié)構(gòu)圖 1. 一個(gè) 8 位的微處理器 (CPU)。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM(128B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及 欲顯示的數(shù)據(jù)等， SST89 系列單片機(jī)最多提供 1K 的 RAM。 3. 片內(nèi)程序存儲器 ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢是將 RAM 和 ROM 都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 SST 公司推出的 89 系列單片機(jī)分別集成了 16K、 32K、 64K Flash 存儲器，可供用戶根據(jù)需要選用。 4. 四個(gè) 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每個(gè)口既可以用作輸入，也可以 用作輸出。 5. 兩個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的 52 系列單片機(jī)都會提供 3 個(gè) 16 位定 11 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 6. 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只 5 個(gè)中斷源，例如 SST89E58RD 就有 9 個(gè)中斷源。 7. 一個(gè)全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I／ O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。 8. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石 英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為 12MHz。 SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達(dá)40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。 80C51 單片機(jī)管腳圖 圖 42 80C51 單片機(jī)管腳圖 部分引腳說明： 1. 電源類引腳 Vcc(40 腳 )：芯片工作電源的輸入端， +5V。 Vss(20 腳 )：電源的接地端。 2. 時(shí)鐘電路引腳 XTAL1(19 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩 12 電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。 XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微 調(diào)電容的一端；在 8051 片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端。若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。 3. 控制信號引腳 RST/VPD(9 腳 )： RST 是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。 RST 引腳的第二功能是 VPD,即接入 RST 端，為 RAM 提供備用電源，以保證存儲在 RAM 中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。 ALE/PROG(30 腳 )：地址鎖存允許信號端。當(dāng) 8051 上電正常工作后， ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率 fOSC 的1/6。 CPU 訪問片外存儲器時(shí)， ALE 輸出信號作為鎖存低 8 位地址的控制信號。平時(shí)不訪問片外存儲器時(shí)， ALE 端也以振蕩頻率的 1/6 固定輸出正脈沖，因而 ALE 信號可以用作對外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號。 ALE 端的負(fù)載驅(qū)動能力為 8 個(gè) LS 型 TTL(低功耗甚高速 TTL)負(fù)載。 此引腳的第二功能 PROG 在對片內(nèi)帶有 4KB EPROM 的 8751 編程寫入 (固化程序 )時(shí)，作為編程脈沖輸入端。 PSEN(29 腳 )：程序存儲允許輸出信號端。在訪問片外程序存儲器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。 PSEN 端有效，即允許讀出 EPROM／ ROM 中的指令碼。 PSEN 端同樣可驅(qū)動 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載 。 EA/Vpp(31 腳 )：外部程序存儲器地址允許輸入端 /固化編程電壓輸入端。當(dāng) EA 引腳接高電平時(shí)， CPU 只訪問片內(nèi) EPROM/ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令，但當(dāng) PC(程序計(jì)數(shù)器 )的值超過 0FFFH(對8751/8051 為 4K)時(shí)，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。 當(dāng) 輸入信號 EA 引腳接低電平 (接地 )時(shí)， CPU 只訪問外部 EPROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲器。 此引腳的第二功能是 Vpp 是對 8751 片內(nèi) EPROM 固化編程時(shí)，作為施加較高編程電壓 (一般 12V～ 21V)的輸入端。 4. 并行 I/0 口 P0 口 (～ ， 39~32 腳 )： P0 口是一個(gè)漏極開路的 8 位準(zhǔn)雙向I/O 口。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。當(dāng) P0 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器 (地址