【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、實現(xiàn)方便、軟件設計也比較簡單，故本次設計采用了方案二。 方案說明 系統(tǒng)設計原理 利用溫度傳感器 DS18B20 可以直接讀取被測溫度值，進行轉(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，然后送到單片機中進行數(shù)據(jù)處理，并與設置的溫度報警限比較，超過限度后通過揚聲器報警。同時處 理后的數(shù)據(jù)送到LED 中顯示。 系統(tǒng)組成 本課題以是 80C51 單片機為核心設計的一種數(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，上下限報警調(diào)整電路，單片機主板電路等組成。 系統(tǒng)框圖主要由主控制器、單片機復位、報警按鍵設置、時鐘振蕩、 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 復 位報 警 按 鍵 設 置時 鐘 振 蕩 圖 32 系統(tǒng)基本方框圖 主控制器 單片機 AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng) 的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用系統(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。便于單片機處理及控制，在 0— 100 攝氏度時，最大線 形偏差小于 1 攝氏度，采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸，可直接與計算機連接。 用 AT89S51芯片控制溫度傳感器 DS18B20進行實時溫度檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設定上下限報警溫度。獲得的數(shù)據(jù)可以通過MAX232芯片與計算機的 RS232接口進行串口通信，方便的采集和整理時間溫度數(shù)據(jù)。 9 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 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 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉。 當 DS18B20處于寫存儲器操作和溫度 A/D轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時 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 與單片機的接口電路 10 硬件方 案設計 80C51 單片機介紹 80C51 有 40 個引腳， 4個 8 位并行 I/O 口， 1 個全雙工異步串行口，同時內(nèi)含5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級， 2個 16 位定時 /計數(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 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 個定 時 個 / 計 數(shù) 器 2C P U總 線 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個 中 斷 源2 個 優(yōu) 先 級串 行 口全 雙 工 1 個4 個 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 結(jié)構(gòu)圖 1. 一個 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。但也有一些單片機內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。目前單片機的發(fā)展趨勢是將 RAM 和 ROM 都集成在單片機里面，這樣既方便了用戶進行設計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 SST 公司推出的 89 系列單片機分別集成了 16K、 32K、 64K Flash 存儲器，可供用戶根據(jù)需要選用。 4. 四個 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每個口既可以用作輸入，也可以 用作輸出。 5. 兩個定時器／計數(shù)器，每個定時器／計數(shù)器都可以設置成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機控制。為方便設計串行通信，目前的 52 系列單片機都會提供 3 個 16 位定 11 時器 /計數(shù)器。 6. 五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機都不只 5 個中斷源，例如 SST89E58RD 就有 9 個中斷源。 7. 一個全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I／ O 口，用于實現(xiàn)單片機之間或單機與微機之間的串行通信。 8. 片內(nèi)振蕩器和時鐘產(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40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。 80C51 單片機管腳圖 圖 42 80C51 單片機管腳圖 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。在采用外部時鐘時，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。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。 3. 控制信號引腳 RST/VPD(9 腳 )： RST 是復位信號輸入端，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，從而合復位后能繼續(xù)正常運行。 ALE/PROG(30 腳 )：地址鎖存允許信號端。當 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， ALE 輸出信號作為鎖存低 8 位地址的控制信號。平時不訪問片外存儲器時， 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鐘或定時信號。 ALE 端的負載驅(qū)動能力為 8 個 LS 型 TTL(低功耗甚高速 TTL)負載。 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，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，此端定時輸出負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 LS 型 TTL 負載 。 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 EA 引腳接高電平時， 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 PC(程序計數(shù)器 )的值超過 0FFFH(對8751/8051 為 4K)時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。 當 輸入信號 EA 引腳接低電平 (接地 )時， 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，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 口是一個漏極開路的 8 位準雙向I/O 口。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動 8 個 LS 型 TTL 負載。當 P0 口作為輸入口使用時，應先向口鎖存器 (地址