【正文】 ........27 LED顯 示程序 .............................................................................................................29 第 7章 系統(tǒng) 軟件的匯編與調(diào)試 ....................................................................................................31 ................................................................................................................31 KEIL UVISION2...........................................................................................................32 仿真結(jié)果 分析 ............................................................................................................33 硬件 焊接及系統(tǒng)調(diào)試 ..................................................................................................36 第 8章 結(jié) 束語(yǔ) ............................................................................................................................38 致 謝 ..........................................................................................................................................40 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................41 附錄 1 系 統(tǒng)硬件電路圖 ...............................................................................................................43 附錄 2 實(shí) 物圖 .............................................................................................................................44 附錄 3 PCB圖 ..............................................................................................................................45 附錄 4 程序 清單 ..........................................................................................................................46 1 第 1 章 緒論 課題背景及意義 在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天， 溫度檢測(cè)與 控制起 到不可忽視的作用。隨著單片機(jī)技術(shù) 的日益成熟 ，通過(guò)單片機(jī)對(duì) 溫度檢測(cè) 日益成為 自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。該元件 是 利用硅晶體管 的 基極 與 發(fā)射極 之間 電壓與溫度 的關(guān)系 (即半導(dǎo)體 PN 結(jié)的溫度特性 )進(jìn)行溫度檢測(cè) 。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金屬大 l～ 2個(gè)數(shù)量級(jí)，二極管和三極管的 PN結(jié)電壓 、 電容對(duì)溫度靈敏度很高。它可以自動(dòng)補(bǔ)償石英晶片的非線性，測(cè)量精度較高，一般可檢測(cè)到 ℃ 。 這種檢測(cè)器精度極高，是一種性能十分良好的溫度檢測(cè)器。它是利用在不同溫度下，溫度與控制電壓成線性關(guān)系的原理制成的。 （ 2） 擴(kuò)大測(cè)溫對(duì)象 。 （ 4） 擴(kuò)展檢測(cè)范圍 。新產(chǎn)品不僅要具有檢測(cè)功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機(jī)向智能化方向發(fā)展。 該系統(tǒng)的 溫度信號(hào)由數(shù)字溫度傳感器 DS18B20采集，并以數(shù)字信 號(hào)的方式傳送給單片機(jī)。同時(shí)單片機(jī)還需要進(jìn)行 溫度 值 的判斷 ，看 是否超越 所設(shè)置的溫度上下 限 ，若低于或高于所設(shè) 定的 溫度，單片機(jī)將發(fā)出信號(hào)使蜂鳴器 報(bào)警 并有相應(yīng)的指示燈亮 。在第三章則對(duì)溫度檢測(cè)的基本原理進(jìn)行下簡(jiǎn)單的介紹，并針對(duì)本設(shè)計(jì)所采用的 DS18B20的工作原理進(jìn)行下介紹。第七章是系統(tǒng)的仿真 及硬件電路焊接與調(diào)試，介紹了仿真結(jié)果及調(diào)試所遇到的問(wèn)題。 這樣 ， 由于各種因素會(huì)造成檢測(cè)系統(tǒng)較大的偏差 ，因此 溫度檢測(cè)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于溫度傳感器 的選擇。 而且在溫度測(cè)量系統(tǒng)中 ， 采用單片溫度傳感器 ， 比如 AD590，LM35等 。 該系列溫度精度高 ，只需要一個(gè) I/O口就能驅(qū)動(dòng)， 不需要將溫度傳感器的輸出信號(hào)接 到 A/D轉(zhuǎn)換 器上，可以直接讀出被測(cè)溫度值， 這樣可以 省去 很多傳統(tǒng)的 外圍電路 。 顯示器的選擇 方案一：采用傳統(tǒng)的七段 數(shù)碼 LED顯 示器 。 它的顯示效果相比數(shù)碼管來(lái)講就優(yōu)越的多， 但是 液晶顯示常用于精密儀器儀表，而且編程復(fù)雜， 價(jià)格 5 上也貴了許多。這一系列的單片機(jī) 有以下特點(diǎn)：體積小 ， 集成度高 ， 可靠性好易于擴(kuò)展。 AT89S52 單片機(jī) ATMEL公司 的 AT89系 列 8位 5單片機(jī) ， 它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。 AT 系列的 單片機(jī) 是最早進(jìn)入中國(guó)的單片機(jī)，人們對(duì)它在熟悉不過(guò)了，再加上我國(guó)各方人士的努力，創(chuàng)造了不少適合我們使用的開(kāi)發(fā)工具。溫度只能通過(guò)物體隨溫 度變化的某些特性來(lái)間接測(cè)量 ， 溫度測(cè)量?jī)x 表按測(cè)溫方式可分為 非接觸式 和 接觸式。 熱電偶測(cè)溫基本原理 是 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo) 體 A 和 B 焊接 起 來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回 路， 當(dāng)導(dǎo) 體 A和 B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn) 1和 2之間存在 溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) ， 因而在回路中形成一個(gè)大小的電流 ， 這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電阻大都由純金屬材料制成 。圖中 低溫度系數(shù)晶振 用于產(chǎn)生脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1，它的振蕩頻率受溫度 的影響很小，可以近似認(rèn)為產(chǎn)生的是固定頻率的脈沖。 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)為 0時(shí)， 停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度 寄存器中的 7 數(shù)值即為所測(cè)目標(biāo)的 溫度。 如下 圖 32所 示。 表 31給出 了部分溫度與數(shù)字輸出對(duì)應(yīng)關(guān)系 [9]。 主要管腳有： VCC(40): 電源 GND(20)： 接地 XTAL1（ 19腳） 和 XTAL2（ 18腳 ） 為 振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz晶 振。P0口具有內(nèi) 部上拉 電 阻 。對(duì)端口寫(xiě) “ 1” ，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 P2 口： P2 口 是 一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻 的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出 緩沖級(jí)可驅(qū) 動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯 電平 。 在 Flash編程 或校驗(yàn) 時(shí)， P2也 接收高 位地址和一些控制信號(hào)。 作為輸入使用時(shí)， 被外部拉低的 引腳由于內(nèi)部電阻的原因， 將 輸出電流（ IIL）。 在晶振 工作時(shí)， RST腳持續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG：地 址鎖存控制信 號(hào) （ ALE）是 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)， 鎖存低 8位地 址的輸出脈沖。該位置位后，只有一 條 MOVX和 MOVC 指 令才能 將 ALE 激 活 。為使能從 0000H到 FFFFH的 外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接 GND。 XTAL2： 振蕩器 反相放大器的輸出端。定 時(shí)器 2 有三種工作方 式：捕獲方式，自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)）和波特率發(fā)生器 ，工作 模式 由 T2CON的 相關(guān)位 選擇。由 于識(shí) 別 1 至 0 的跳變需要 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期） ，因此，最高計(jì)數(shù)速率為振蕩頻 率的1/24。 如果EXEN2=1，定時(shí)器 2完 成相同的操作，而 當(dāng) T2EX引腳 外部輸入 信號(hào)發(fā)生 1至 0負(fù) 跳變時(shí)，也出 現(xiàn) TH2和 TL2中的值分 別被捕獲 到 RCAP2H和 RCAP2L中。 數(shù)據(jù)查詢 ： AT89S52單 片機(jī) 用 Data Palling表示 一個(gè)寫(xiě) 周期結(jié)束為特征，在一個(gè)寫(xiě)周期中，如需讀取最后寫(xiě)入的一個(gè)字節(jié)，則 出的數(shù)據(jù)的最高 位（ ）是 原來(lái)寫(xiě)入字節(jié)最高位的反碼。而 SCI總線 則 是以異步 方式 。 單總線 接口的硬件結(jié)構(gòu) 單總線只有一根數(shù)據(jù)線 。 設(shè)備（主機(jī)或從機(jī)）通過(guò)一個(gè)漏極開(kāi)路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，這樣允許設(shè)備不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)釋放總線，以便其他設(shè)備使用總線，其內(nèi)部等效電路 ， 如圖 42所示。 DS18B20 介紹 溫度傳感器 DS18B20 是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo) 體公司推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。 （ 2） 在與微處 理器連接時(shí)僅需要 一根 I/O線。 ℃。 （ 8） 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 “ 一線總線 ” 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC校驗(yàn)碼 ，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 D A L L A SD S 1 8 B 2 01 2 3G N D D Q V C C1N CN CV D DD QN CN CN CG N DD S 1 8 B 2 0 Z8 P I N S O I C ( 1 5 0 m i l )12348765圖 43 DS18B20 外形結(jié)構(gòu)圖 DS18B20內(nèi)部 結(jié) 構(gòu)如圖 44 所示。接著的 48位是該 DS18B20唯一的序列號(hào)，最后 8位是前面 56位的循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼 。R1與 R0用來(lái)設(shè)置分辨率 ，如下表 44示。DS18B20的 數(shù)據(jù) 與 命 令的傳輸都是低位在 前 [22]。主機(jī)釋放總線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)上升沿。 當(dāng) 微處理器開(kāi)始 讀 DS18B20 中的 數(shù)據(jù)時(shí)， 微處理器就 把總線拉低 ， 在 將總線拉低至少 15us 后開(kāi)始 釋放 總線，以便讓微處理器在隨后至少 45us的時(shí)間內(nèi)對(duì)總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣， 若總線上為高電平讀出 DS18B20中的 數(shù)據(jù) 為“ 0”，若為高電平則讀出的數(shù)據(jù)為“ 1”。當(dāng)寫(xiě)周期開(kāi)始時(shí)，主機(jī)把總線拉低 1us表示寫(xiě)周期開(kāi)始。 斜 斜 斜斜 斜 斜 斜 斜斜 斜L E D 斜 斜 斜斜 斜 斜 斜 圖 51 系統(tǒng)硬件框圖 單片機(jī)復(fù)位電路 常用 的兩種復(fù)位電路 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需 要復(fù)位， 復(fù)位的目的 以使 單片機(jī) 從初態(tài)開(kāi)始工作 。 本設(shè)計(jì)采用的是 是在 RST端和正 電源 Vcc之間接一個(gè)按鈕 ，并接一個(gè) 10K的電阻來(lái)分壓。 S2R210K+ C31 0 U FV C CR E S E T 圖 52 按鍵復(fù)位電路 20 單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài) 系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的 第一步，使單片機(jī)回到默認(rèn)的初始狀態(tài) 。 上 表中 A為 00H，表 明已被清零； PSW為 00H， 表明工作寄存器組為 0組 ； SP為 07H， 表明堆棧指針指向片內(nèi) RAM 地址為 07 單元的內(nèi)存 ， 根據(jù)堆棧操作先入后出法則，第一個(gè)被推入到堆棧的 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在地址單元為 08H 中。單片機(jī)初次啟動(dòng) 后，片內(nèi) RAM為隨機(jī)值 。在本設(shè)計(jì)中 采用由外 21 部方式產(chǎn)生時(shí)鐘的方法形成時(shí)鐘電路，如 圖 53所示。分辨率設(shè)定及用戶設(shè)定的 報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中， 掉電后依然保存。本設(shè)計(jì) 采用的是后一種方法。 當(dāng) 溫度高于或者低于 用戶 設(shè)定的溫度上下限時(shí)。 圖 54 溫度測(cè)量電路 LED 顯示電路 單片機(jī) I/O的應(yīng)用最典 型的 就 是通過(guò) I/O口與 LED數(shù)碼 管構(gòu)成顯示電 路， 本設(shè)計(jì) LED顯示 模 塊電 路如下圖 55所 示。一種是 VCC接外部電源， GND接地， I/O口與單片機(jī)；另一種則是用寄生電源供電?！耙痪€總線”體積更小，使用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)、全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路里 。 單片機(jī)內(nèi)部是由許多的 邏輯器件 組成的，這些邏輯器件彼此之間默契的配合需要按照嚴(yán)格的節(jié)拍來(lái)操作，這種節(jié)拍就是 時(shí)序， 單片機(jī)的時(shí)序可以由內(nèi)部時(shí)鐘提供或者由外部的晶振提供。 另外 復(fù)位后的 21個(gè)特殊 功能寄存器 狀態(tài)為確定值。 S52單片機(jī)復(fù)位后進(jìn) 入初始化狀態(tài)， 其復(fù)位后 寄存器的狀 態(tài)見(jiàn)表 51所 示。 按鈕復(fù)位的電路如 圖 52 所示。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有 兩種： 按 鍵 復(fù)位和上電復(fù)位 。