【正文】 nd alarm. It was mainly ponent of STC89S52 chip, DS18B20, keyboard and II display circuit,storage circuit of temperature range, temperature alarm and circuit control. It realize not only realtime detection and display temperature, but also setting the temperature range and the measurement and control of temperature. Key words: Thermometer。隨著計算機與信息技術(shù)的發(fā)展，計算機測量控制系統(tǒng)在越來越多的場合得到了廣泛的應(yīng)用，它帶給人們的方便是不可否定的，其中數(shù)字溫度計、數(shù)字溫度報警器就是一個典型的例子，隨著人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活等提供更好、更方便的設(shè)施就需要從單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制、智能化控制的方向發(fā)展。本文討論基于數(shù)字傳感器 DS18B20 構(gòu)造的溫度報警系統(tǒng)，對 DS18B20測得的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼顯示，當(dāng)溫度超出之前設(shè)定的溫度范圍時蜂鳴器發(fā)出響聲報警 。因此， 溫度測量無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用。 單片機以集成度高、運算速度塊、體積小、運行可靠、價格低廉等優(yōu)勢，在過程控制、數(shù)據(jù)采集、機電一體化、智能化儀表、家用 電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。因此，單片機對溫度的處理問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題 . 本文研究內(nèi)容 本文是基于 STC89C52 單片機，采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，不需要 A/D 轉(zhuǎn)換，可直接進(jìn)行溫度采集顯示、 報警和控制的數(shù)字溫度計設(shè)計。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有 A/D 通道的單片機或使用專業(yè)的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進(jìn)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，同時對溫度進(jìn)行相應(yīng)的報警和控制。且該芯片的性能比較穩(wěn)定，線形較好，在 0— 100176。這樣，測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單，體積也不大。該系統(tǒng)擴(kuò)展性很強，它可以利用鍵盤來進(jìn)行溫度范圍調(diào)整，利用 AT24C02 芯片作為存儲器件，獲得的數(shù)據(jù)可以通過 I2C總線協(xié)議與 AT24C02通信而把溫度范圍數(shù)據(jù)儲存起來，方便應(yīng)用中的實時調(diào)整以及關(guān)機重啟后加 載數(shù)據(jù)。 如圖 21所示 6 圖 21 系統(tǒng)框圖 單元模塊功能如下 : 檢測電路由 DS18B20構(gòu)成， DS18B20是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器， 與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 溫度控制模塊，溫度過高時由風(fēng)扇制冷，溫度過低時由紅色 LED燈模擬加熱器進(jìn)行升溫處理 。當(dāng)溫度低于設(shè)定值后進(jìn)行加熱處理，溫度繼續(xù)下降低于設(shè)定值 3176。 8 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 單片機控制系統(tǒng)的選擇 本系統(tǒng)采用 STC89C52為主控器，兼容所有 89C51單片機。 （ RAM） 片內(nèi)為 256B，片外最多可擴(kuò)展 64KB。 5 個中斷源， 2級中斷優(yōu)先權(quán) 。 口、 P2口、 P3 口、 P0 口 4 個 8 位并行 I/O口。 （ 2）時鐘引腳 XTAL1（ 19 腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電路的輸入端。 EA/VPP（ 31 腳）：當(dāng) EA 引腳為高電平時， 89C52 單片機讀片內(nèi)程序存儲器，但在 PC值超過 8KB時將自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器中的程序。作為通用 I/O 口時需加上 拉電阻，作為普通 I/O 口輸入時應(yīng)先向端口的輸出鎖存器寫入 1。 P3 口： 8 位，準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻，作為普通 I/O輸入時同上， P3 口還可以提供第二功能，其第二功能定義如表 31 所示： 表 31 P3 口第二功能 引腳 第二功能 說明 RXD 串行數(shù)據(jù)輸入口 TXD 串行數(shù)據(jù)輸出口 INT0 外部中斷 0 輸入 INT1 外部中斷 1 輸入 T0 定時器 0外部技術(shù)輸入 T1 定時器 1外部計數(shù)輸入 WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出 單片機 系統(tǒng) 整個系統(tǒng)的核心部件就是單 片機，搭建一個穩(wěn)定的單片機系統(tǒng)對于系統(tǒng)的正常工作是很重要的。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 14 溫度檢測電路及 DS18B20 測溫原理 DS18B20 介紹 DS18B20引腳如圖 34所示： 圖 34 DS18B20 的管腳排列 DALLAS 半導(dǎo)體公司的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是一種新型的“一線器件”，其體積小、適用于多種場合。 C。 （ 2）獨特的單線接口方式，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。 DS18B20 硬件電路 在硬件上， DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是 VCC 接外部電源， GND 接地， I/O 與單片機的 I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時 VDD、 GND接地， I/O接單片機 I/O。再按 key1鍵切換到上限溫度設(shè)置模式，同時顯示上限溫度，同樣按 key2， key3可以進(jìn)行設(shè)置。 AT24C02是美國 Atmel公司的低功耗 CMOS型 EEPROM，內(nèi)含 256*8位存儲空間，具有工作電壓寬 (~)，擦寫次數(shù)多 (大于 10000次 )，寫入速度快 (小于 10ms)，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)不易丟失，體積小等特點。 SDA：雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳，用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。 WP：寫保護(hù)。 VCC：電源電壓 (5V)。電路如圖 310 圖 310 溫度控制電路 21 顯示電路 顯示部分可以用液晶顯示和數(shù)碼管顯示，由于本系統(tǒng)需要顯示的只有數(shù)字，故用數(shù)碼管顯示即可。 23 圖 314 共陰極數(shù)碼管 S2， S3， S4 分別為十，個，小數(shù)位的陰極，陰極由 NPN 三極管加上拉電阻驅(qū)動，如圖 315 圖 315 數(shù)碼管陰極驅(qū)動 圖中 shi， ge， xiao相應(yīng)連接單片機 ， ， ，控制 S2， S3， S4 的電平高低。然后進(jìn)入系統(tǒng)主循環(huán)，在主循環(huán)中首先對溫度進(jìn)行測量，然后進(jìn)行顯示，下一步對溫度進(jìn)行處理，對超出溫度范圍的情況進(jìn)行控制及報警處理，然后掃描鍵盤，如果掃描到按鍵 1按下將進(jìn)入溫度設(shè)置模式，通過按鍵 1， 2， 3對上下限溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)置完成后把上限值和下限值儲存到 EEPROM的相應(yīng)地址中。 26 delayms(10)。 EA=1。 //先關(guān)閉定時器 while(1) { tempchange()。 //獲取溫度 dis_temp(temp)。 while(j) { 27 dis_temp(temp)。 C，故將測得的數(shù)據(jù)乘以。進(jìn)入設(shè)置模式時數(shù)碼管顯示相應(yīng)的設(shè)置溫度，利用顯示用于 KEY2和 KEY3 掃描的消抖延時。在 CPU與 IC 之間， IC 與 IC 之間都可以進(jìn)行雙向通信，最高傳送速率為400kbps，各種被控器件均并聯(lián)在總線上，每個器件都有唯一的地址。如下圖所示， SDA 信號發(fā)生由低到高的轉(zhuǎn)換，同時 SCL 信號保持高，表示終止條件。在發(fā)送接收設(shè)備的地址后，主執(zhí)行設(shè)備發(fā)送一個 0，接收設(shè)備在第一個 ACK 時鐘周期使 SDA信號線保持低，確認(rèn)收到該地址。 1 和 0的發(fā)送同上。 //寫入 0xa0 respons()。 //寫入數(shù)據(jù) 32 respons()。 //開始信號 write_byte(0xa0)。 start()。 //將讀出的一字節(jié)數(shù)據(jù)賦予date stop()。如果溫度低于下限溫度將點亮 LED 以及低頻報警，溫度高于下限溫度而低于下限溫度加 3176。 數(shù)碼管顯示測試：通過程序控制數(shù)碼管顯示 不同的數(shù)字，觀察 顯示 是否正常、 清晰，經(jīng)測試可以在數(shù)碼管上顯示任意數(shù)字。 整體軟件測試 通過按鍵可以進(jìn)入溫度上下限設(shè)置模式，此時數(shù)碼管顯示當(dāng)前設(shè)置的值，系統(tǒng)關(guān)機重啟后按 KEY1 鍵顯示的溫度范圍值為上次設(shè)置的值， 說明溫度范圍值存儲成功。 主 程序 見附錄 2 35 結(jié) 論 本設(shè)計是基于 51 單片機控制的溫度報警及控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用DS18S STC89C52單片機、數(shù)碼管顯示及 AT24C02 存儲的硬件電路完成對溫度的實時顯示，利用 DS18S20 與單片機連接由軟件與硬件電路配合來實現(xiàn)對 LED 和小風(fēng)扇的實時控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報警系統(tǒng)。此外該系統(tǒng)所用器件均為常規(guī)元件，有較高的利用價值 。感謝所有的老師和同學(xué)們?nèi)陙淼年P(guān)心和鼓勵。每次遇到難題，我最先做得就是 自己查資料試著解決，解決不了的時候就 向 黃京老師尋求幫助，而黃京老師每次不管忙或閑，總會抽空親自知道我， 一起商量解決的辦法。 [2]郭天祥 .《新概念 51單片機 C 語言教程》 ：電子工業(yè)出版社， :343 。 [6]胡榮等 .《 Protel 電路設(shè)計教程 》 [M].北京：清華大學(xué)出版社 ,. 38 附錄 1： 整體硬件電路圖 39 附錄 2：主程序 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int /***********定義端口 ***********/ sbit sda=P2^7。 //蜂鳴器信號 sbit feng=P2^3。 sbit KEY3=P3^2。 //上限報警溫度乘 10 后的數(shù)據(jù) uchar xia。 //各按鍵計數(shù)值 uint key2=0。 for(x=z。y)。 tent++。 delay()。 delay()。 delay()。 scl=1。(i250))i++。 delay()。 temp=date。 scl=0。 scl=1。 sda=1。 delay()。i8。 scl=0。 write_byte(0xa0)。 write_byte(date)。 start()。 respons()。 date=read_byte()。 i=t/100。 i=(t%100)/10。 i=t%10。 } /***********18B20 復(fù)位，初始化函數(shù) ***********/ void dsreset(void) { uint i。 ds=1。 bit dat。i++。while(i0)i。 for(c=1。 //讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好一個字節(jié)在 DAT 里 } return(dat)。 for(j=1。 dat=dat1。 ds=1。 //寫 0 i=8。i++。 tempwritebyte(0xcc)。 tempchange()。 tempwritebyte(0xbe)。 temp=8。 f_temp=f_temp+。 //把擴(kuò)大了 10 倍的溫度值縮小 10 倍從而與上下限溫度對比 if(ixia) //溫度低于下限將報警并加熱 { TR0=1。 //點亮 LED } 47 else if((i(xia+1))amp。 //關(guān)閉定時器 0 feng=1。(i(shang1))) { TR0=0。 //關(guān) LED } else if(ishang) { TR0=1。 //關(guān) LED } else if((i(xia+3))amp。 //關(guān)閉定時器 0