【正文】 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） V 表格清單 表 21 P1 口引腳的第二功能 ................................................5 表 22 P3 口引腳的第二功能 ................................................5 表 23 引腳功能描述 ......................................................7 表 24 X5045 狀態(tài)寄存器各位定義 ...........................................8 表 25 WD WD0組合定義 ..................................................8 表 26 BL BL0組合定義 ..................................................8 表 27 X5045 內(nèi)部指令 .....................................................9 表 28 溫度和數(shù)字量的關(guān)系 ................................................10 表 29 DS18B20 內(nèi)部存儲器 .................................................11 表 210 溫度存儲格式與配置寄存器控制字格式 ...............................11 表 211 存儲器中邏輯地址定義 .............................................11 表 212 74LS164 的真值表 ..................................................12 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 引 言 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是常用的測量及被控參數(shù)。 溫度測量在物理實驗、醫(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)實驗中，有特別重要的意義。 隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種有力的工具。 傳統(tǒng)所使用的溫度計通常都是精度為 1176。C和 176。C的水銀、煤油或酒精溫度計。這些溫度計的刻度間隔通常都緊密，不容易準確分辨，讀數(shù)困難，而且他們的熱容量還比較大，達到熱平衡所 需的時間較長，因此很難讀準，并且使用非常不方便。電子體溫計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫速度快、測溫準確、攜帶方便等優(yōu)點，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對溫度比較準確的場所，或科研實驗室使用。本文將介紹一種基于單片機控制的電子溫度計， 它克服了傳統(tǒng)的水銀溫度計測溫速度慢、環(huán)境污染嚴重、攜帶不方便等缺點。 具有體積小、可靠性高、抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。 該設(shè)計是以單片機為核心，配合溫度傳感器，以及相關(guān)的電路組成。可以接收所測環(huán)境和人體的溫度信 號，檢測人員可以通過儀器的數(shù)碼顯示數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控環(huán)境的溫度情況。所有的測量操作都可以通過主機控制軟件來實現(xiàn)。由溫度傳感器得到的測量信號，經(jīng)電路轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過一定的放大，再通過 A/D 轉(zhuǎn)換送到單片機進行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)軟件分析處理后送顯示裝置， CPU根據(jù)檢測到的溫度結(jié)果，判斷溫度，是否在界定的范圍內(nèi)，由此啟動系統(tǒng)的報警，并進行自動調(diào)節(jié)，直到溫度達到標準范圍之內(nèi)為止。 ？？？？ ：基于單片機的電子體溫計電路設(shè)計 2 第 1 章 緒論 溫度計的發(fā)展很快，從原始的玻璃管溫度計發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、半導(dǎo) 體集成 數(shù)字溫度計等。在電子式溫度計中，傳感器是它的重要組成部分，傳感器 的精度、靈敏度基本決定了溫度計的精度、測量范圍、控制范圍和用途等。溫度傳感器應(yīng)用極其廣泛，目前已經(jīng)研制出多種新型溫度傳感器，從而構(gòu)成性能優(yōu)良的溫度監(jiān)控系統(tǒng) [13] 。 由于水銀體溫計使用方便、精度高，因而應(yīng)用很廣。再加上測溫方法及其結(jié)構(gòu)都已成熟，沒多大改進余地，人們對它的研究失去了信心，至今幾乎 沒有什么進展。由于用水銀體溫計進行體溫監(jiān)測很不方便，水銀的污染 可能也很嚴重等，為了正確測量人體局部溫度，促使人們開發(fā)了各種不同的測溫儀器和測溫方 法 。雖然水銀體溫計仍不愧是一個精度高、便宜、使用方便的測溫儀器， 現(xiàn)在已有許多醫(yī)院采用了電子體溫計，用其它電子儀器測量體溫也日益普及。這一事實至少表明，電子測溫儀器的性能已接近水銀溫度計的性能。它在穩(wěn)定性及響應(yīng)時間上比傳統(tǒng)的水銀體溫計有著顯著的優(yōu)勢，精度要求也能和傳統(tǒng)的水銀體溫計相媲美。 在本設(shè)計中單片機是系統(tǒng)的控制核心，所以單片機的性能關(guān)系到整個系統(tǒng)的好壞。因此單片機的選擇，對所設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)以及功能的擴展有著很大的影響。單片機種類很多，在眾多 51系列單片機中，較為常用的是 ATMEL公司 AT89C51和 AT89S52單片機，AT89C51片內(nèi) 4KROM是 Flash工藝的，使用專用的編程器自己就可以隨時對單片機進行電擦除和改寫，片內(nèi)有 128字節(jié)的 RAM。而 AT89S52含有在系統(tǒng)可編程的 Flash存儲器，片內(nèi)有 8K閃存， RAM的容量也較 AT89C51大，為 256字節(jié)。顯然這種單片機優(yōu)點更多，開發(fā)時間也大為縮短。因此，在本次設(shè)計中選用了 ATMEL公司的 AT89S52單片機 [2]。 在本設(shè)計中，溫度信號的采集為模擬信號，而單片機接收的為數(shù)字信號，因此需要進行 A/D 轉(zhuǎn)換，在需要進行多路 A/D轉(zhuǎn)換時，目前常采用多 通道 A/D 轉(zhuǎn)換器，如ADC080 AD574 等。這些轉(zhuǎn)換器多為 8通道，電路較為復(fù)雜。 智能溫度傳感器 DS18B20，它是將溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、寄存器集成在一塊芯片中，所以在溫度的采集中就不需要另外添加 A/D 轉(zhuǎn)換器了 [7]。 報警電路很簡單，當(dāng)顯示的溫度超過設(shè)定的溫度值時，單片機就會從 INT1 引腳發(fā)出一連串脈沖，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警聲。 在本設(shè)計中，鍵盤接口電路較為簡單，而顯示部分有兩種方案供選擇：一種為 LCD，一種為 LED。 LCD 液晶顯示的像素單元是整合在同一塊液晶版當(dāng)中分隔出來的小方格。通過數(shù)碼控制這 些極小的方格進行顯像。顯示非常細膩但是造價很高。而 LED 數(shù)碼顯示中每一個像素單元就是一個發(fā)光二極管，如果是單色，一般是紅色發(fā)光二極管。如果是彩色，一般是三個三原色小二極管組成的一個大二極管。這些二極管組成的矩陣由數(shù)碼控制實時顯示文字或圖象，造價相對低廉，顯示效果也較好。 由于單片機工作現(xiàn)場存在著各種干擾，為保證系統(tǒng)的可靠工作，本設(shè)計選擇了常用的看門狗芯片 X5045，以實現(xiàn)對單片機的復(fù)位，監(jiān)控等功能 [6] 。程序的設(shè)計也考慮了抗干擾措施。 在設(shè)計初期找了很多溫度傳感器，在智能化的溫度傳感器中，大多是同步串行總 線技術(shù)，如 I178。（ Philips）、 SMBus(Intel)、 SPI(Motorola)、 Microwire/Plus(NSC)等串行總線協(xié)議，而 DS18B20 采用的是 1WIRE 總線協(xié)議。 1WIRE 是 DALLAS 公司的一項專有技術(shù)，它采用一根信號線實現(xiàn)信號的雙向傳輸，具有接口簡單、節(jié)省 I/O 口線、便于擴展和維護等優(yōu)點。為此最終確定使用美國達拉斯 (DALLAS)半導(dǎo)體公司推出的智能溫度傳感器 DS18B20，它是將溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、寄存器、極口電路集成在一塊芯片安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 中，可實現(xiàn)直接數(shù)字化輸出和測試。 語音提 示模塊采用 ISD2560 語音錄放集成電路 [14]。這是一種永久記憶型語音錄放電路，其集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、譯碼器和 480K 字節(jié)的 EEPROM， 應(yīng)用更方便。也可以通過 A/D 轉(zhuǎn)換器、單片機、存儲器、 D/A 轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)聲音信號的采樣、處理、存儲，首先要將聲音信號放大，通過 A/D 轉(zhuǎn)換器采樣將語音模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并由單片機處理后放到存儲器中，實現(xiàn)錄音操作。在錄放的過程中由單片機控制 D/A 轉(zhuǎn)換器，將 存儲器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成聲音信號，此方 案復(fù)雜，集成度低，我選擇 ISD2560 來實現(xiàn)。 系統(tǒng) 主要 由以上元器件組成，通過硬件電路和軟件程序的設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能。以下就分別對系統(tǒng)的硬件以及軟件方面做一詳細介紹。 ？？？？ ：基于單片機的電子體溫計電路設(shè)計 4 第 2 章 硬件部分的設(shè)計 對于硬件部分的設(shè)計，本著簡單可靠的思想。本次設(shè)計的對象是針對一個應(yīng)用系統(tǒng)，是對環(huán)境溫度或是人體溫度的檢測，其系統(tǒng)構(gòu)圖如圖 21 所示。系統(tǒng)中主要用到：AT89S52 單片機與晶振時鐘電路；看門狗復(fù)位電路；溫度傳感器 DS18B20；鍵盤輸入；LED 顯示與報警 電路；語音提示模塊等?？傮w電路框圖如下： 圖 21總體電路框圖 AT89S52 單片機及其晶振電路 功能特性描述 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 八位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash存儲器，使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許 ROM 在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使其為眾多嵌入 式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活的解決方案。 其主要特性為： ● 與 MCS51單片機產(chǎn)品兼容； ● 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器； ● 1000 次擦寫周期； ● 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz； ● 三級加密程序存儲器； ● 32 個可編程 I/O 口線； ● 三個 16 位定時器 /計數(shù)器； ● 八個中斷源； ● 全雙工 UART 串行通道； ● 低功耗空閑和掉電模式； ● 掉電后中斷可喚醒； ● 看門狗定時器； ● 雙數(shù)據(jù)指針； ● 掉電標識符。 AT89S52 芯片的引腳 見圖 22 單 片 機 晶振電路 測溫電路 復(fù)位電路 顯示電路 鍵盤報警電路 輸出驅(qū)動電路 語音提示電路 安徽工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圖 22 AT89S52 的引腳圖 VCC：電源 Vss：地 P0 口： 8位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。 在 Flash編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口：具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高 ，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入 （ ） 和定時器 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ） ，具體如表 21 所示。在 Flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。 P2 口：具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將 輸出電流（ IIL）。在訪問 外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 1 2 3 4 5 6 7 8 RST 9 XTAL1 18 XTAL2 19 Vss 20 21 22 23 24 25 26 27 28 PSEN 29 ALE 30 EA 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Vcc 40 ？？？？ ：基于單片機的電子體溫計電路設(shè)計 6 表 21 P1口引腳的第二功能 引腳號 第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2的外