【正文】 比較高的AT89C51。②軟件部分a. 編寫溫度設(shè)定的選擇，且能在LED上顯示環(huán)境溫度；b. 在AT89S51單片機(jī)環(huán)境下進(jìn)行模擬調(diào)試，最后通過下載軟件把程序下載到芯片上。要求設(shè)計(jì)出的電路能夠完成溫度采集和信號(hào)處理任務(wù)，與單片機(jī)配合能夠?qū)崿F(xiàn)具有溫度設(shè)置、溫度顯示、溫度報(bào)警等功能。在這個(gè)智能溫度報(bào)警系統(tǒng)中，首先把環(huán)境的溫度通過單片機(jī)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(shè)計(jì)中，我們研究一種溫度報(bào)警系統(tǒng)，它以在本次設(shè)計(jì)中，整個(gè)系統(tǒng)以AT89S51為核心，溫度傳感器DS18B20完成環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換功能，用LED顯示當(dāng)前溫度，語音報(bào)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(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)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(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹唵慰煽慷阅懿诲e(cuò)獲得了很大的好評(píng)。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用比較廣泛。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試表明,該系統(tǒng)測量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、報(bào)警及時(shí)準(zhǔn)確,具有一定的參考價(jià)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(jī)的智能溫度報(bào)警系統(tǒng) 院系名稱： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電子信息科學(xué)與技術(shù)06級(jí)1班 學(xué)生姓名： 周虎成 學(xué) 號(hào)： 20064360104 指導(dǎo)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(yīng)用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應(yīng)用，利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對溫度的測試與控制得到更快的開發(fā)，本文設(shè)計(jì)了一種基于AT89S51的溫度檢測及報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高，擴(kuò)展方便，在大型倉庫，工廠，智能化建筑等領(lǐng)域的多點(diǎn)溫度檢測中有廣闊的應(yīng)用前景。單片機(jī)已經(jīng)無處不在、與我們生活息息相關(guān)，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(jī)系統(tǒng)。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有12部單片機(jī)。 文章簡介本課題研究設(shè)計(jì)一個(gè)AT89S51單片機(jī)溫度報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出的電路能夠與AT89S51單片機(jī)配合實(shí)現(xiàn)具有溫度設(shè)置、溫度顯示和溫度報(bào)警等功能。其次，對可控的溫度范圍也進(jìn)行了調(diào)整。系統(tǒng)由溫度傳感器、單片機(jī)、語音報(bào)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(shí)現(xiàn)溫度設(shè)定的選擇之后，進(jìn)行溫度控制、顯示和語音報(bào)警的部分電路的設(shè)計(jì)工作；d. 如果溫度能夠?qū)崿F(xiàn)控制、顯示和語音報(bào)溫及報(bào)警，則設(shè)計(jì)任務(wù)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(jī)靈活控制的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮其優(yōu)勢功能，采用單片機(jī)控制顯示信號(hào)燈，提高了系統(tǒng)的靈活性，設(shè)置方便。圖 31 AT89S51引腳圖AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)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(dòng)作，當(dāng)要對晶片重置時(shí)，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)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(shí)，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(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。其他三個(gè)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(dāng)作I/O用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)LS的TTL負(fù)載。P2除了用做一般I/O端口使用外，若是在AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個(gè)時(shí)候P2便不能當(dāng)作I/O來使用了。其引腳分配如下：：RXD，串行通信輸入。：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。 溫度檢測和報(bào)警主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)圖32中的按健復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動(dòng)復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時(shí)，可以手動(dòng)復(fù)位，這樣就不用在重起單片機(jī)電源，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(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(shè)置的上界溫度為35℃，當(dāng)測量值在正常范圍內(nèi)時(shí)，音頻信號(hào)不發(fā)聲，當(dāng)達(dá)到一定的上界或者下界時(shí)，報(bào)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(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)振蕩周期）的高電平。 單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE和PSEN信號(hào)，即ALE=1，這表明單片機(jī)復(fù)位不會(huì)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(dú)特的單片解決方案使用了ISD的專利模擬存儲(chǔ)技術(shù)。 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(hào)輸出端，可以驅(qū)動(dòng)816個(gè)揚(yáng)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(yīng)懸空；AGC為自動(dòng)增益控制端，調(diào)整芯片內(nèi)部前置放大器增益，使錄入信號(hào)不失真；ANAIN,ANAOUT兩端間接電容，該端用于模擬信號(hào)的直接輸人、輸出；XCLK為外部時(shí)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(shí)PLAYE/或PLAYL/=O)；PLAYL/為電平放音控制(低電平有效)，放音時(shí)應(yīng)該保持低電平(此時(shí)REC/=0)；PLAYE/為邊沿放音控制，下降沿開始放音(此時(shí)REC/=0)；RECLED/為錄音指示，接發(fā)光二極管，錄音時(shí)亮，放音結(jié)束閃爍一下，然后熄滅。如果 AA7 同為高電平時(shí)，ISD1420芯片進(jìn)入模式操作方式。我們錄音13段。按語音提示鍵播報(bào)溫度,不按不播報(bào)。一條單總線上可以掛接若干個(gè)數(shù)字溫度傳感器，每個(gè)傳感器有一個(gè)唯一的地址碼。復(fù)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(hào)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(hào)表示復(fù)位成功。主機(jī)輸出低電平，保持低電平時(shí)間至少480us，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。寫1時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí)2us，然后釋放總線，延時(shí)60us。每個(gè)讀時(shí)序都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線1us。單線信號(hào)包括復(fù)位脈沖，響應(yīng)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(gè)數(shù)和識(shí)別64位ROM地址，為操作各個(gè)器件做好準(zhǔn)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(jìn)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(gè)讀周期最短的持續(xù)時(shí)間為60us，各個(gè)讀周期之間必須有1us以上的高電平恢復(fù)期。這時(shí)，信號(hào)線上所有相連DS18B20都進(jìn)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(jìn)制數(shù)據(jù)與溫度的對應(yīng)關(guān)系溫度溫度數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制）溫度數(shù)據(jù)輸出（16進(jìn)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(hào)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(hào)的關(guān)系表，并將其固化在程序中。程序可以先跳過ROM，啟動(dòng)所有DSl8B20進(jìn)行溫度變換，之后通過匹配ROM，再逐一地讀回每個(gè)DSl8B20的溫度數(shù)據(jù)。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。減法計(jì)數(shù)器斜坡累加器減到0減法計(jì)數(shù)器預(yù) 置低溫度系數(shù)振 蕩 器高溫度系數(shù)振 蕩 器計(jì)數(shù)比較器預(yù) 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(jī)發(fā)出SKIP ROM命令，此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作命令將對所在線的DS18B20，在發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換啟動(dòng)碼44H，等待750ms后，先發(fā)出匹配ROM命令（55H），緊接著主機(jī)提供一片DS18B20的64位序列號(hào)，讀取其溫度存儲(chǔ)器值，存入數(shù)據(jù)緩存。（3）初始化時(shí)，當(dāng)主機(jī)受到DS18B20回應(yīng)的低電平信號(hào)后等到單總線恢復(fù)高電平后，主機(jī)才能接著對DS18B20進(jìn)行操作。（7）要嚴(yán)格的按照時(shí)隙圖對DS18B20進(jìn)行復(fù)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(hào)線，另一組接Vcc和地線，屏蔽層在源端點(diǎn)單點(diǎn)接地?？傊?，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要協(xié)調(diào)這種時(shí)間滯后，使系統(tǒng)滿足實(shí)時(shí)性要求。Y發(fā)DS18B20復(fù)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(yàn)9字節(jié)完？CRC校驗(yàn)正？確？移入溫度暫存器結(jié)束　NNY初始化調(diào)用顯示子程序1S到？初次上電讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)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(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖45所示。 　　這類故障往往由于設(shè)計(jì)和加工制板過程中工藝性錯(cuò)誤所造成的。必要時(shí)利用