【正文】 發(fā)送讀取信息命令或者控制 LED燈命令。缺點是只能采用貼片的封裝，但是由于工藝的原因，需要花費大量的時間在硬件電路的制作上。缺點是功能較少，如需要增加其它功能需要加入相應(yīng)的硬件，但根據(jù)本系統(tǒng)的要求，以 52 單片機為核心，再加上 DS18B20 等信息轉(zhuǎn)換模塊就可以很好完成系統(tǒng)要求的功能綜合以上三個主機方案，最終選擇以 52 單片機為控制核心， DS18B20 來完成系統(tǒng)對信息的采集。且相對于數(shù)字溫度傳感器來說，成本較高。 通訊總線接口方案論證系統(tǒng)的要求是一臺主機，多臺從機，這就需要將主機和所有的從機全部都要連到一根總線，以滿足主機讀取從機的信息要求，至于通信方式是全雙工還是半雙工沒關(guān)系，只要主機能讀取從機采集回來的信息即可，根據(jù)以上要求，設(shè)計了以下兩個方案?，F(xiàn)在由于采用新的 UART 芯片 16C550 等，波特率達到 ；接口使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱；傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為 50 米，實際上也只能用在 15 米左右。綜合以上兩個方案，本系統(tǒng)最終選擇 RS485 為系統(tǒng)的通信總線，這符合本系統(tǒng)的點對多點的非平衡通訊模式和遠距離傳輸模式。從機由供電電路、單片機應(yīng)用電路、輸入接口電路、溫度采集電路、鍵盤控制電路和 LED 顯示電路組成。 單片機 STC89C52 外圍電路設(shè)計在該系統(tǒng)中，單片機是整個系統(tǒng)的核心，整個系統(tǒng)運行的控制由單片機進行處理。單片機系統(tǒng)把全部的端口資源提供出來。 作為報警部分的數(shù)據(jù)輸出口， 連接到液晶顯示屏，用來驅(qū)動顯示屏等功能。STC89C52 具體介紹如下：① 主電源引腳（2 根）VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V 電源GND(Pin20)：接地線②外接晶振引腳（2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端③控制引腳（4 根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。表 STC89C52 主要功能主要功能特性兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復(fù)擦寫 Flash ROM32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM3 個 16 位可編程定時/計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道2 個外部中斷源 共 6 個中斷源2 個讀寫中斷口線 3 級加密位低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 液晶顯示電路設(shè)計在該系統(tǒng)中，顯示部分的作用是：不需要外界的儀器就能讓人一眼看出當(dāng)時的具體情況，顯示數(shù)據(jù)可以通過數(shù)碼管顯示，也可以通過 LCD 顯示。 圖 液晶顯示電路液晶顯示器（LCD）是一種低功耗的顯示器件，在計算機、萬用表、袖珍式儀表和手機等低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用?？梢燥@示 84 行 1616 點陣的漢字，也可完成圖形顯示。表 外部接口信號（串行接口 PCB 上的 PS 鏈接到 S 端） 第 9 頁 共 58 頁管腳號 管腳名稱 LEVER 管腳功能描述1 VSS 0V 電源地2 VDD +5V 電源正3 V0 液晶顯示器驅(qū)動 d 電壓（可調(diào)）4 /CS H/L 片選信號5 SIF H/L 串行數(shù)據(jù)輸入/出6 CLK H/L 串行同步時鐘7 BLA H/L 背光源使能（高電平有效）8 BLK 3V 背光源電壓外部接口信號如下表 所示（并行接口 JP/PCB 上的 PS 鏈接到 P 端）：表 外部接口信號（并行接口 JP/PCB 上的 PS 鏈接到 P 端） 第 10 頁 共 58 頁管腳號管腳名稱LEVER 管腳功能描述1 VSS 0V 電源地2 VDD +5V 電源正3 VO 液晶顯示器驅(qū)動電器（可調(diào)）4 RS H/L RS=“H”，表示DB7~DB0 為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”，表示 DB7~DB0 為控制指令。如果 為低電平，此時三極管不工作，三極管的集電極為高電平，蜂鳴器不工作。鍵盤可以分為兩類：獨立連接式和矩陣式。這一點是識別矩陣鍵盤按鍵是否被按下的關(guān)鍵所在。4x4 鍵盤總共為 16個按鍵。 第 12 頁 共 58 頁在程序中每 10ms 定時查詢一次 H1H4，當(dāng)發(fā)現(xiàn)其中有一個變?yōu)楦唠娖綍r就進一步掃描，看看哪個按鍵被按下。如果H1 為低電平，那么就把 L2 設(shè)為低電平，LLL4 為高電平，如果此時 H1 仍然為高電平，那么就是 S5 按鍵被按下了。這就用到“去抖動”技術(shù)，即當(dāng)把 L1 設(shè)置為低電平時，每隔 50ms 讀一次 H1，一共可以讀 3 次，如果連續(xù) 3 次 H1 都為高電平則認為 S1 這個按鍵確實被按下了。本系統(tǒng)中，不把 DS18B20 直接焊接到電路板上，而是采用外接的方式，在電路板上焊接一個三腳插針，然后通過三芯的排線將 DS18B20 芯片接到電路板上。電路板上連接 DS18B20 的三腳插針電路圖如圖 所示。因而，使用 第 13 頁 共 58 頁DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。開漏單總線接口引腳。DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由 2s 減為 750ms。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。DS18B20 的復(fù)位時序如圖 所示。DS18B20 在完成一個讀時序過程，至少需要60us 才能完成。 DS18B20的寫時序圖 第 15 頁 共 58 頁 主從機 RS485 接口電路設(shè)計本系統(tǒng)使用的串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)接口是 RS485 串行接口，RS485 接口電路用到的發(fā)送起、接收器芯片是 MAX485，發(fā)送器的 A、B 引腳和接收器的 A、B 引腳是對應(yīng)連接的，在收發(fā)器中會出現(xiàn)這種情況，它只能用于半雙工通信。它完成將 TTL 電平轉(zhuǎn)換為RS485 電平的功能。本系統(tǒng)選用的是 120Ω 的電阻。表 MAX485 收發(fā)器邏輯功能表收發(fā)器發(fā)送邏輯功能 收發(fā)器接收邏輯功能輸入 輸出 輸入 輸出/RE DE DI A B /RE DE AB RO1 1 1 1 0 0 0 ≥+ 11 1 0 0 1 0 0 ≤ 01 0 X 高阻 高阻 0 0 輸入開路 11 0 X 高阻 程序下載電路設(shè)計在單片機開發(fā)環(huán)境下，本系統(tǒng)通過下載接口電路模塊實現(xiàn)編程和在線實時仿真及程序燒寫。這樣可以增加燒錄的成功性。 （2）支持的器件為 ATMEL 公司的 AT89S 系列（包含 AT89S51/52）和 AVR 系列。單片機多機通信是指由兩臺以上單片機組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以通過串行通信方式共同實現(xiàn)對某一過程的最終控制，目前，單片機多機通信的形式較多，但通?？煞譃樾切?、環(huán)型、串行總線型和主從式多機型四種?？墒?，如果在主機與某被呼叫從機進行數(shù)據(jù)交換過程中，其它的從機如果不采取相應(yīng)的數(shù)據(jù)識別技術(shù)，則這些從機就會因為串行通信線上有數(shù)據(jù)傳輸而時時被打斷，影響正常的工作。而當(dāng)主機發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，無關(guān)從機可不響應(yīng)串口中斷。數(shù)據(jù)通訊結(jié)束后，該從機又重新將串行口 第 19 頁 共 58 頁控制寄存器SCON中的控制位SM2置為1,為下一次與主機進行通訊作好準(zhǔn)備。當(dāng)從機的 SM2 為 1 時，該從機只接收地址幀(RB8 位為 1)，對數(shù)據(jù)幀(RB8 位為 0)將不予理睬。 串行通信原理單片機、PC 及其他設(shè)備之間進行的信息交換稱為數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)通信的方式有并行數(shù)據(jù)通信和串行數(shù)據(jù)通信兩種，實際應(yīng)用中具體采用哪種方式,要根據(jù)數(shù)據(jù)傳送的距離來決定。結(jié)合本系統(tǒng)的具體情況，這里主要介紹串行通信的基本知識和 MCS51 系列單片機串行接口的結(jié)構(gòu)及原理。單工是指數(shù)據(jù)傳輸只能從一方傳向另一方，反方向則不可以傳輸；半雙工是指數(shù)據(jù)可以在兩個方向傳輸，但每一時刻只能允許數(shù)據(jù)朝同一個方向傳輸；全雙工則沒有方向和時間的限制，數(shù)據(jù)傳輸可以同時朝兩個方向傳輸。這樣一組信息就稱為一幀數(shù)據(jù)或簡稱一幀，一幀信息由起始位開始，停止位結(jié)束。間斷傳送時，在停止位后，線路上自動保持為 l。波特率就是傳送速率，即每秒傳送的二進制位數(shù)，單位為波特或bit/s。MCS51 系列單片機串行口主要由發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器、發(fā)送控制器、輸出控制門、接收控制器、輸入移位寄存器、接收數(shù)據(jù)緩沖器等組成，如圖 所示。MCS51 系列單片機串行口正是通過對上述專用寄存器的設(shè)置、檢測與讀取來管理串行通信?？梢?，在整個串行收、發(fā)過程中，CPU 操作的時間很少，使得 CPU 還可以從事其他各種操作，從而大大提高了CPU 的效率。主要用于模式 2 和模式 3。在模式 1 時，若 SM2=1，則只有接收到有效停止位時，RI 才置 l，以便接收下一幀數(shù)據(jù)；在模式 0 時，SM2 必須是 0。 TB8：在模式 2 和模式 3 中，TB8 是發(fā)送數(shù)據(jù)的第 9 位，根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)的需要由軟件置位或復(fù)位。 RB8：在模式 2 或模式 3 中，RB8 為接收數(shù)據(jù)的第 9 位，它即可以是約定的奇偶校驗位，也可以是約定的地址/數(shù)據(jù)標(biāo)志位，可根據(jù) RB8 被置位的情況對接收數(shù)據(jù)進行某種判斷。 TI：發(fā)送中斷標(biāo)志，在一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束時由硬件置位。RI：接收中斷標(biāo)志，在接收到一幀有效數(shù)據(jù)后由硬件置位。（2）電源控制寄存器 PCONPCON 是為了在 CHMOS 的 MCS51 系列單片機上實現(xiàn)電源控制而設(shè)置的，字節(jié)地址為87H，不可位尋址，PCON 的內(nèi)容如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0其中，PCON 的低 4 位是 CHMOS 器件的掉電方式控制位。復(fù)位時，PCON=00H。（1）模式 0 的波特率 在模式 0 時，每個機器周期產(chǎn)生一個移位時鐘，發(fā)送或接收一位數(shù)據(jù)。這時，溢出周期為： T = (44))256(1fosc? 溢出率為溢出周期的倒數(shù)，所以 波特率 = (45)321(56)SMODoscfX??此時，定時器 Tl 工作在模式 2 時的初值為 第 24 頁 共 58 頁 (46)2561384oscfXSMOD????（ ）波 特 率5 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 可以看出，整個程序的流程和協(xié)議設(shè)計密切相關(guān)。 通信協(xié)議設(shè)計 對于任何涉及通信或者數(shù)據(jù)交換（本質(zhì)上也是數(shù)據(jù)通信）的系統(tǒng)，通信協(xié)議的設(shè)計都是軟件設(shè)計的前提和關(guān)鍵。由主控機定時輪詢各個節(jié)點處的從機，并要求這些從機提交其相對應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)信息。如果接收到錯誤的信息則繼續(xù)等待；如果在規(guī)定的時間內(nèi)未能接收到從機。如果接收到錯誤的信息則繼續(xù)等待，如果在規(guī)定時間內(nèi)未能接收到從機的返回響應(yīng)幀，則認為從機不在位，取消這次查詢。對于協(xié)議設(shè)計而言，最重要的就是數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)的設(shè)計。從機何時去收集設(shè)備的狀態(tài)信息也取決于主機，當(dāng)從機收到主機發(fā)送讀設(shè)備狀態(tài)信息指令時，才開始收集信息并發(fā)送相應(yīng)的指令進行上報。即 模式 0 的波特率 = (41)12oscf（2）模式 2 的波特率 模式 2 波特率的產(chǎn)生與模式 0 不同，模式 2 的波特率由系統(tǒng)的振蕩頻率 fosc 和PCON 的最高位 SMOD 確定，當(dāng) SMOD=0 時，波特率為 fosc／64；若 SMOD=1，則波特率fosc／32，即 模式 2 的波特率 = (42)642SMOD?oscf（3）模式 1 和模式 3 的波特率 模式 l 和模式 3 的移位時鐘脈沖由定時器 Tl 的溢出率決定，故波特率由定時器 Tl的溢出率與 SMOD 值來共同決定，即模式 l 和模式 3 的波特率 = 的溢出率 (43)32SMOD?1T當(dāng) Tl 做波特率發(fā)生器使用時，最典型的用法是使 Tl 工作在模式 2(初值自動加載)，定時方式，若計數(shù)初值為 X，則每過“256X”個機器周期，定時器 Tl 就會產(chǎn)生一次溢出。其中，模式 0 和模式 2 的波特率是固定的，而模式 l 和模式 3 的波特率是可變的，由定時器 Tl 或 T2 的溢出率決定。SMOD 稱為波特率倍增位。RI=1 表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，并已裝入接收緩沖器中，即表示“接收緩沖器以滿”通知 CPU 可取走數(shù)據(jù)。TI=1 表示“發(fā)送緩沖器已空” ，通知 CPU 可以發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在模式 1 時，若 SM2=0(即不是多機通信的情況)，則 RB8 是已接收到的停止位。多機通信時，一般約定：發(fā)送地址幀時，設(shè)置 TB8=1；發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，設(shè)置 TB8=0。只有當(dāng) REN=1 時，允許接收數(shù)據(jù)；若 REN=0 時，則禁止接收。在主從式多機通信中，SM2 用于從