【正文】 都支持 C 語(yǔ)言，因此用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的程序容易移植和維護(hù)。該編譯器對(duì)局部變量及傳遞參數(shù)使用 RAM（ Random Access Memory，隨機(jī)存儲(chǔ)器）覆蓋技術(shù)，使其內(nèi)部 RAM的利用效率提高，因此 C51 完全可以和匯編語(yǔ)言相比擬。 (2) 存儲(chǔ)類(lèi)型 FranklinC51 支持 89C51 微處理器及結(jié)構(gòu)，可完全訪問(wèn)硬件系統(tǒng)的所有部分，每個(gè)變量可準(zhǔn)確地賦予不同的存儲(chǔ)類(lèi)型，如表 21 所示。另外， FranklinC51 還有兩個(gè)特殊的數(shù)據(jù)類(lèi)型 sbit 和 sfr，用來(lái)簡(jiǎn)化對(duì) 89C51 微處理器的特殊功能寄存器 (SFR)的訪問(wèn)，如表 22 所示。 表 23 C51 的指針類(lèi)型 指針說(shuō)明 長(zhǎng)度 指向 float*p3 3 字節(jié) 所有 89C51 存儲(chǔ)空間“ float” chardata*dp 1 字節(jié) “ data”存儲(chǔ)區(qū)中的“ char” longpdata*pp 1 字節(jié) “ pdata”存儲(chǔ)區(qū)中的“ long” charxdata*xp 2 字節(jié) “ xdata”存儲(chǔ)區(qū)中的“ char” (5)中斷和重入。 表 24 C51 的中斷向量表 中斷類(lèi)型 中斷向量 0：外部中斷 0003H 1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 中斷 000BH 2：外部中斷 1 0013H 3：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 中斷 001BH 4：串行端口中斷 0023H 單片機(jī)的硬件開(kāi)發(fā)工具 本設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)采用 Altium Designer 進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)。 Altium Designer 全面繼承包括 Protel 99SE、 Protel DXP 在內(nèi)的一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。它是目前最好的仿真 單片機(jī) 及外圍器件的工具。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和MATLAB 等多種編譯。根據(jù)硬件連接和模塊 的功能要求，提出軟件的設(shè)計(jì)方法并編程。 單片機(jī)芯片介紹 本設(shè)計(jì)選用 AT89C52RC 單片機(jī)芯片， AT89C52RC 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元， AT89C52RC 單片機(jī)在電子 行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 (3) P2 口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 16 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 熱釋電傳感器 紅外探測(cè)器作為整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)的最前端，完成觸發(fā)報(bào)警信號(hào)的工作。為了增強(qiáng)抗干擾能力，在此電阻上應(yīng)并一個(gè)電容 C。這正是傳感器的獨(dú)特設(shè)計(jì)之處，因而使得它河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 17 DSGR++C1C2濾 光 窗具有獨(dú)特的抗干擾性。同理，在燈光或陽(yáng)光下，因陽(yáng)光移動(dòng)的速度非常緩 慢， C C2 上的紅外線光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上傳感器的響應(yīng)頻率很低（一般為 ~10Hz），即傳感器對(duì)紅外光的波長(zhǎng)的敏感范圍很窄（一般為 5~15μm），因此，傳感器對(duì)它們不敏感。 圖 34 敏感單元等效電路 濾光窗 它是由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的，濾光窗能有效地濾除 ~14μm波長(zhǎng)以外的紅外線。因此，人體輻射的最強(qiáng)紅外線的波長(zhǎng)正好落在濾光窗的響應(yīng)波長(zhǎng)（ 7~14μm）的中心。菲涅爾透鏡用聚乙烯塑料片制成，顏色為乳白色或黑色，呈半透明狀，但對(duì)波長(zhǎng)為 10μm 左右的紅外線來(lái)說(shuō)卻是透明的。中間和下半部分的每一等份也為分別一個(gè)透鏡單元，同樣由同心圓構(gòu)成，但同心圓圓心不在透鏡單元內(nèi)。這樣，當(dāng)把透鏡放在傳感器正前方的適當(dāng)位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)的人體一旦出現(xiàn)在透鏡的前方，人體輻射出的紅外線通過(guò)透鏡后在傳感器上形成不斷交替變化的陰影區(qū)（盲區(qū)）和明亮區(qū)（可見(jiàn)區(qū)），使傳感器表面的溫度不斷發(fā)生變化，從而輸出電信號(hào)。BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它內(nèi)含運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延時(shí)定時(shí)器及參考電源。下次感應(yīng)到熱源時(shí)，再次出現(xiàn)高電平，可重復(fù)觸發(fā)。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。DSl8B20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。C 到 +125176。開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類(lèi)型編碼（ DS18B20 編碼均為 10H）。 1 號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào)，如果溫度為負(fù) (176。將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以 2 就得到被測(cè)溫度值 (55176。采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線，但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)：采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快。 溫度傳感器工作原理 DS18B20 的讀寫(xiě)時(shí)序和測(cè)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(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。光刻 ROM 的作用 是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 表 32 溫度對(duì)應(yīng)表 溫度 二進(jìn)制代碼 輸出 +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0h +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550h +℃ 0000 0001 1001 0001 0191h +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2h +℃ 0000 0000 0000 1000 0008h 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000h ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8h ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5Eh ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6Fh 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90h 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 22 (3)DS18B20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。 表 33 DS18B20 分辨率表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 高速暫存存儲(chǔ)器由 9 個(gè)字節(jié)組成，其分配如表 34 所示。表 34 是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。 表 35 ROM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS1820 溫度傳感器 ROM 中的編碼（即 64 位地址） 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼 ,訪問(wèn)單總線上與 該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS1820 的讀寫(xiě)作準(zhǔn)備。 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或下限的片子才做出響 應(yīng) . 表 36 RAM 指令表 指 令 代碼 功 能 溫度變換 44H 啟動(dòng) DS1820 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換， 12 位轉(zhuǎn)換時(shí)最長(zhǎng)為 750ms（ 9 位為 ）。 重調(diào) EEPROM 0B8H 將 EEPROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 3 、 4 字節(jié)。下面就是 D。寄生供電時(shí) DS1820發(fā)送“ 0 ”，外接電源供電 DS1820發(fā)送“ 1 ”。 讀暫存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容 寫(xiě)暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4 字節(jié)寫(xiě)上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。 跳過(guò) ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。 表 34 DS18B20 暫存寄存器分布表 字節(jié)： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 寄存器： LS Byte MS Byte TH TL 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 校驗(yàn)值 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。單片機(jī)可通過(guò)單線接口 讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖 39 所示。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要改動(dòng)。 圖 38 DS18B20 溫度值格式圖 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0， 這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際 溫度。 圖 37 18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 21 (1)光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。 DS18B20 的外形及管腳排列如圖 36 所示。C )。 0 號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼， LSB(最低位 )的 1 表示 176。最后 8 位是前面 56 位的 CRC（循環(huán)冗余校驗(yàn)）碼。C ，可在 l s(典型值 )內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。 溫度傳感器簡(jiǎn)介 DSl8B20 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位（二進(jìn)制）溫度讀數(shù)，指示器件 的溫度。 溫度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼 封裝式，型號(hào)多種多樣，有 LTM8877， LTM8874 等等。上電后，芯片需要 1分鐘左右的時(shí)間初始化，期間會(huì)有 03 次高電平出現(xiàn)。 菲涅爾透鏡不僅可以形成可見(jiàn)區(qū)和盲區(qū)，還有聚焦作用，其焦點(diǎn)一般為 5 厘米左右，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況或資料提供的說(shuō)明調(diào)整菲涅爾透鏡與傳感器之間的距離，一般把透鏡固定在傳感器正前方 1~5 厘米的地方。由于每一個(gè)透鏡單元只有 一個(gè)很小的視角，視角內(nèi)為可見(jiàn)區(qū)，視角外為盲區(qū)。從圖中可以看出，透鏡在水平方向上分成 3個(gè)部分，每一部分在豎直方向上又等分成若干不同的區(qū)域。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 18 傳 感 器菲 涅 爾 透 鏡 菲涅爾透鏡 不使用菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探測(cè)半徑不足 2 米，只有配合菲涅爾透鏡使用才能發(fā)揮最大作用。 因?yàn)?，物體發(fā)射出的紅外線輻射能，最強(qiáng)波長(zhǎng)和溫度的關(guān)