【正文】 比較高的AT89C51。②軟件部分a. 編寫溫度設定的選擇，且能在LED上顯示環(huán)境溫度；b. 在AT89S51單片機環(huán)境下進行模擬調試，最后通過下載軟件把程序下載到芯片上。要求設計出的電路能夠完成溫度采集和信號處理任務，與單片機配合能夠實現(xiàn)具有溫度設置、溫度顯示、溫度報警等功能。在這個智能溫度報警系統(tǒng)中，首先把環(huán)境的溫度通過單片機用LED顯示出來，使我們更加清晰的了解到所處的溫度。在本次設計中，我們研究一種溫度報警系統(tǒng)，它以在本次設計中，整個系統(tǒng)以AT89S51為核心，溫度傳感器DS18B20完成環(huán)境溫度轉換功能，用LED顯示當前溫度，語音報溫用ISD1420集成塊?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。當代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在全系列的單片機上。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術得到了巨大的提高。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。隨著現(xiàn)代電子技術的發(fā)展，單片機在各個行業(yè)的應用比較廣泛。經(jīng)實驗測試表明,該系統(tǒng)測量精度高、抗干擾能力強、報警及時準確,具有一定的參考價值。 2009屆畢業(yè)生2010屆畢業(yè)生畢業(yè)論文題 目： 基于單片機的智能溫度報警系統(tǒng) 院系名稱： 信息科學與工程學院 專業(yè)班級： 電子信息科學與技術06級1班 學生姓名： 周虎成 學 號： 20064360104 指導教師： 張慶輝 教師職稱： 副教授 2010年5月21日III摘 要溫度的檢測與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應用，利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)對溫度的測試與控制得到更快的開發(fā)，本文設計了一種基于AT89S51的溫度檢測及報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)設計和布線簡單，結構緊湊，體積小，重量輕，抗干擾能力強，性價比高，擴展方便，在大型倉庫，工廠，智能化建筑等領域的多點溫度檢測中有廣闊的應用前景。單片機已經(jīng)無處不在、與我們生活息息相關，并且滲透到生活的方方面面。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有12部單片機。 文章簡介本課題研究設計一個AT89S51單片機溫度報警系統(tǒng)，設計出的電路能夠與AT89S51單片機配合實現(xiàn)具有溫度設置、溫度顯示和溫度報警等功能。其次，對可控的溫度范圍也進行了調整。系統(tǒng)由溫度傳感器、單片機、語音報警和與LED顯示模塊等組成。然后檢查系統(tǒng)工作正常與否；c. 在LED數(shù)碼管能夠正常顯示環(huán)境溫度和實現(xiàn)溫度設定的選擇之后，進行溫度控制、顯示和語音報警的部分電路的設計工作；d. 如果溫度能夠實現(xiàn)控制、顯示和語音報溫及報警，則設計任務就基本完成了。看門狗電路完成對系統(tǒng)電源電壓的監(jiān)測工作。根據(jù)題目要求，充分利用了單片機靈活控制的優(yōu)點，發(fā)揮其優(yōu)勢功能，采用單片機控制顯示信號燈，提高了系統(tǒng)的靈活性，設置方便。圖 31 AT89S51引腳圖AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 AT89S51主要功能特性 全雙工UART串行中斷口線 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程 128x8bit內(nèi)部RAM 雙數(shù)據(jù)寄存器指針AT89S51的引腳功能介紹：VCC：AT89S51 電源正端輸入，接+5V。RESET：AT89S51的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（VPP）。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。其他三個I/O端口（PPP3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當作I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。P2除了用做一般I/O端口使用外，若是在AT89S51擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個時候P2便不能當作I/O來使用了。其引腳分配如下：：RXD，串行通信輸入。：T0，計時計數(shù)器0輸入。 溫度檢測和報警主機硬件電路設計圖32中的按健復位電路是上電復位加手動復位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)復位。當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10 μs。我們要求的溫度在一定的范圍內(nèi)為安全溫度，我們設置的上界溫度為35℃，當測量值在正常范圍內(nèi)時，音頻信號不發(fā)聲，當達到一定的上界或者下界時，報警電路開始工作，音頻發(fā)音告警，操作人員觀察音頻發(fā)生器是否發(fā)音，就可知道被測量器件工作是否正常。加上持續(xù)兩個機器周期（即24個振蕩周期）的高電平。 單片機復位期間不產(chǎn)生ALE和PSEN信號，即ALE=1，這表明單片機復位不會有任何取值操作。 ISD1420芯片簡述SD1420語音芯片是由美國ISD(Information Storage Device)公司開發(fā)的高保真、不怕斷電、錄放一體化的單片固態(tài)語音集成電路。這種獨特的單片解決方案使用了ISD的專利模擬存儲技術。 芯片引腳介紹圖36 ISD1420芯片引腳圖圖36 ISD1420芯片引腳圖AOA7為地址或操作模式控制端；VSSD為數(shù)字地；VSSA為模擬地:SP＋、SP為音頻信號輸出端，可以驅動816個揚聲器；VCCA為模擬電源；VCCD為數(shù)字電源；MIC為話筒輸人端，可用駐極體話筒，通過電容耦合；MICREF為話筒輸人參考端，若不用應懸空；AGC為自動增益控制端，調整芯片內(nèi)部前置放大器增益，使錄入信號不失真；ANAIN,ANAOUT兩端間接電容，該端用于模擬信號的直接輸人、輸出；XCLK為外部時鐘或接地(一般用戶接地即可)；REC/為錄、放音控制，低電平為錄音(此時PLAYE/或PLAYL/=O)；PLAYL/為電平放音控制(低電平有效)，放音時應該保持低電平(此時REC/=0)；PLAYE/為邊沿放音控制，下降沿開始放音(此時REC/=0)；RECLED/為錄音指示，接發(fā)光二極管，錄音時亮，放音結束閃爍一下，然后熄滅。如果 AA7 同為高電平時，ISD1420芯片進入模式操作方式。我們錄音13段。按語音提示鍵播報溫度,不按不播報。一條單總線上可以掛接若干個數(shù)字溫度傳感器，每個傳感器有一個唯一的地址碼。復位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待15～60微秒左右后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復位成功。主機輸出低電平，保持低電平時間至少480us，以產(chǎn)生復位脈沖。寫1時序，主機輸出低電平，延時2us，然后釋放總線，延時60us。每個讀時序都由主機發(fā)起，至少拉低總線1us。單線信號包括復位脈沖，響應脈沖，寫“0”，寫“1”，讀“1”。搜 索ROM0F0H用于確定掛在同一總線上DS18B20的個數(shù)和識別64位ROM地址，為操作各個器件做好準備。讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中的內(nèi)容。讀供電方 式0B4H讀DS18B20的供電模式，寄生供電是DS18B20發(fā)送“0”，外接電源供電DS18B20發(fā)送“1”。在15us之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在15us到60us之間對數(shù)據(jù)線進行采樣，如果采樣為高電平，就寫1，如果是低電平，寫0就發(fā)生。每個讀周期最短的持續(xù)時間為60us，各個讀周期之間必須有1us以上的高電平恢復期。這時，信號線上所有相連DS18B20都進行編碼匹配，只有編碼一致的DS18B20才被激活，可以接受下面的內(nèi)存訪問命令。表33 二進制數(shù)據(jù)與溫度的對應關系溫度溫度數(shù)據(jù)輸出（二進制）溫度數(shù)據(jù)輸出（16進制）+125℃0000 0111 1101 000007D0h+85℃0000 0101 0101 00000550h+℃0000 0001 1001 00010191h+℃0000 0000 1010 001000A2h+℃0000 0000 0000 10000008h0℃0000 0000 0000 0000000h℃1111 1111 1111 1000 FFF8h℃1111 1111 0101 1110FF5Eh℃1111 1110 0110 1111 FF6Fh55℃1111 1100 1001 0000FC90h DS18B20序列號編碼DS18B20內(nèi)部具有出廠前固化的8字節(jié)代碼，如表34所示。（2）手工建立傳感器地址與其序列號的關系表，并將其固化在程序中。程序可以先跳過ROM，啟動所有DSl8B20進行溫度變換，之后通過匹配ROM，再逐一地讀回每個DSl8B20的溫度數(shù)據(jù)。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。減法計數(shù)器斜坡累加器減到0減法計數(shù)器預 置低溫度系數(shù)振 蕩 器高溫度系數(shù)振 蕩 器計數(shù)比較器預 置溫度寄存器減到0圖312 測溫原理內(nèi)部裝置 測溫系統(tǒng)的硬件工作原理對DS18B20初始化后，主機發(fā)出SKIP ROM命令，此命令執(zhí)行后的存儲器操作命令將對所在線的DS18B20，在發(fā)出溫度轉換啟動碼44H，等待750ms后，先發(fā)出匹配ROM命令（55H），緊接著主機提供一片DS18B20的64位序列號，讀取其溫度存儲器值，存入數(shù)據(jù)緩存。（3）初始化時，當主機受到DS18B20回應的低電平信號后等到單總線恢復高電平后，主機才能接著對DS18B20進行操作。（7）要嚴格的按照時隙圖對DS18B20進行復位和讀寫操作。(10) 測溫電纜線在這里采用屏蔽4雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接Vcc和地線，屏蔽層在源端點單點接地。總之，系統(tǒng)設計時要協(xié)調這種時間滯后，使系統(tǒng)滿足實時性要求。Y發(fā)DS18B20復位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？確？移入溫度暫存器結束　NNY初始化調用顯示子程序1S到？初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉換開始命令NYNY 圖42 主程序流程圖 圖43 讀溫度流程圖讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 計算溫度子程序計算溫度子程序將RAM中讀取值進行BCD碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖45所示。 　　這類故障往往由于設計和加工制板過程中工藝性錯誤所造成的。必要時利用