【正文】 ..................................................44 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 4 1 緒論 設(shè)計背景 隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機發(fā)展十分迅速，一個以微機應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、 冶金、化工、建材、機械、食品、石油 等各個行業(yè)。 DS18B20 與AT89C51 結(jié)合實現(xiàn)最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量， 有廣泛的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞： 單片機；溫度檢測； AT89S51； DS18B20； ABSTRACT： Along with the progress and development of the ages, single slice the machine technique has already make widely available the life is to us,work,research,each realm, have already bee the technique of a kind of parison maturity. This paper mainly describes a temperature measurement system based on 89S51 singlechip, detailedly describing the development process use digital temperature sensor, the paper introduces the hardware connectivity and software programming of the DS18B20 based on the singlechip, and give the software flow chart of each module,as well as introduced each circuit of the can easily to collect and display the temperature, it can also arbitrary set alarm temperature according to the actual need, It is used convenience, it has high precision,wide range ,high sensitivity, small size,and low power dissipation, The device is especially applied to measure temperature in people39。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費時費力，而且精度差，單片機的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度，高速度 的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點是溫度波動范圍大。 本設(shè)計使用單片機作為核心進行控制。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，同時具有抑制串模干擾能力強、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點。 溫度傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀：溫度傳感器使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首，其發(fā)展大致經(jīng)歷了以下 3 個階段： ① 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件） —— 熱電偶傳感器 ,主要是能夠進行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)（ ATE_）的結(jié)晶。國內(nèi)外的溫度檢測儀器的發(fā)展水平主要體現(xiàn)在儀器的智能化水平、測量的文的范圍、測量的精度以及儀器的功耗等技術(shù)指標上，目前國內(nèi)的溫度測量，在精度上很少有高于℃的。 2. 培養(yǎng)針對課題需要，選擇和查閱有 關(guān)手冊、圖表及文獻資料的自學能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動手能力。 2. 精度為 ℃。 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 方案選擇 方案一：使用熱敏電阻之類的器件 利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路。而且此方案電路比較簡單，軟件設(shè)計也比較容易實現(xiàn)。單片機軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。 單總線數(shù)字溫度計 DS1820 采用基板專利技術(shù)來測量溫度 ,溫度傳感器及各種數(shù)字轉(zhuǎn)換電路都集成在一起 ,由總線串行輸出測量值 (9 位二進制編碼 ) 。 本設(shè)計將利用 DS18B20 智能溫度傳感器和單片小系統(tǒng)，設(shè)計一個數(shù)字 溫度采集系統(tǒng)。 3 硬件設(shè)計 STC89C52RC 芯片功能簡介 STC89C52RC 芯片簡介 STC89C52RC 是一種帶 8K 字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電、高性能 COMOS8 的微處理器，俗稱單片機。 ④可編程輸入 /輸出引腳（ 32 根） STC89C52 單片機有 4組 8位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8位（ 8 根引腳），共 32 根。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖 (a) 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 10 產(chǎn)生自激振蕩。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機使用。除 PC 之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 32所示。產(chǎn)生復(fù) 位信號的電路邏輯如圖 所示： 圖 復(fù)位信號的電路邏輯圖 整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。這佯，只要電源 Vcc 的上升時間不超過 1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 （ 2） 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 。 （ 5） 可編程的分辨率為 9～ 12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 。 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 13 DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，主要由 4 部分組成： 64位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 64 位 ROM 的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8＋ X5 ＋ X4 ＋ 1 ）。 64 位 ROM 的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8＋ X5＋ X4＋ 1）。 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 DS18B20 的兩個 8比特的 RAM 中，二進制中的前面 5位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實際溫度。 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 15 表 35 配置寄存器結(jié)構(gòu) TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是 “ 1” ， TM是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。開始兩個字節(jié)包含被測溫度的數(shù)字量信息；第 5字節(jié)分別是 TH、 TL、配置寄存器的臨時拷貝，每一次上電復(fù)位時被刷新；第 8字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9字節(jié)讀出的是前面所有 8 個字節(jié)的 CRC碼，可用來保證通信正確。 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 16 DS18B20 等待 DS18B20Tx 產(chǎn)生 15us— 16us 脈沖 60240 主機復(fù)位脈沖 VCC 480usTX960us 主機 Rx min480us 1Wire Bus GND 圖 （ a）初始化時序 主機寫“ 0”時隙 主機寫“ 1”時隙 VCC 60usTX120us 1ustxcc∞ 1Wire Bus GND DS18B20 采樣 1us DS18B20 采樣 15us MIN TYP MAX MIN TYP MAX 15us 30us 15us 15us 30us 圖 （ b）寫時序 VCC 主機讀“ 0”時隙 主機讀“ 1”時隙 1Wire Bus GND 主機采樣 1us 15us 15us 30us 主機采樣 15us 圖 （ c）讀時序 主機控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機發(fā)一復(fù)位脈沖 (最短為 480us 的低電平 )，接著主機釋放總線進入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測到 I/O 引腳上的上升沿之后，等待 1560us 然后發(fā)出存在脈沖 (60240us 的低電平 )。 讀時間片 :主機將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1us 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號。圖 （ a）中 DS18B20 采用寄生電源方式，其 VDD 和 GND 端均 接地，圖 （ b）中 DS18B20 采用外接電源方式，其 VDD 端用 3V～ 電源供電 [6]。 （ 2） Match ROM [55H] 這是個匹配 ROM 命令，后跟 64 位 ROM 序列，讓總線控制器在多點總線上定位一只特定的 DS18B20。 （ 3） Skip ROM [0CCH] 這個命令允許總線控制器不用提供 64 位 ROM 編碼就使用存儲器操作命令，在單點總線情況下，可以節(jié)省時間。搜索 ROM 命令允許總線控制器用排除法識別總線上的所有從機的 64位編碼。只要 DS18B20 不掉電，報警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測得的溫度值達不到報警條件。讀取將從第 1 字節(jié)開始，一直進行下去，直到第 9（ CRC）字節(jié)讀完。如果使用寄生電源，總線控制器必須在這條命令后立即啟動強上拉，并最少保持 10ms。如果使用寄生電源，總線控制器必須在發(fā)出這條命令后立即啟動強上拉，并最少保持500ms 以上時間。 （ 11） Read Power Supply[0B4H] 單片機原理及應(yīng)用課程設(shè)計 19 若 把這條命令發(fā)給 DS18B20 后發(fā)出讀時間隙，器件會返回它的電源模式： 0 為寄生電源， 1為外部電源。功能是產(chǎn)生 +12v 和 12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 8腳（ R2IN）、 9腳（ R2OUT）、 10腳（ T2IN）、 7腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 MAX232 的原理電路圖如圖 所示： 圖 MAX 電路原理圖 MAX232 的 主要特點： 符合所有的 RS232C 技術(shù)標準 只需要單一 +5V 電源供電 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電壓V+、 V 功耗低，典型供電電流 5mA 內(nèi)部集成 2 個 RS232C 驅(qū)動器 內(nèi)部集成兩個 RS232C 接收器 RS232 接口簡介 RS232C 是使用最早、 應(yīng)用最多的一種異步串行通信總線標準 , 它是美國電子工業(yè)協(xié)會 EIA(Electronic Industry Association)于 1962 年公布、 1969 年最后修訂而成的。 RS232 接口的電平轉(zhuǎn)換 RS232C標準是在 TTL電路之前研制的 , 它的電平不是 +5 V和地 , 而是采用負邏輯 , 其邏輯電平為 : 邏輯“ 0”:+3 V ～ +15 V 邏輯“ 1”: 3 V～ 15 V 因此 , RS232C 不能和計算機的 TTL 電平直接相連 , 使用時必須加上適當?shù)碾娖睫D(zhuǎn)換電路芯片 , 否則將使 TTL 電路燒壞。 驅(qū)動器允許有 2500 pF 的電容負載 , 通信距離將受此電容限制。 RS 232C 總線標準規(guī)定了 21個信號 , 有 25 條引腳線 , 常采用 25芯 D型插頭座 , 提供一個主信道和一個輔助信道 , 在多數(shù)情況下主要使用