【正文】 了 PROTUES 軟件對(duì)電路進(jìn)行了模擬仿真，經(jīng)過多次模擬調(diào)試以后，模擬仿真的結(jié)果正確，也大大增強(qiáng)了我們完成電子設(shè)計(jì)的信心。雖然歷盡千辛萬苦，但很遺憾最終電路還是不能運(yùn)行，估計(jì)有以下原因：模擬仿真的時(shí)候很成功，但焊接出來就實(shí)現(xiàn)不了，應(yīng)該是模擬跟實(shí)際的有差主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 別造成，也有可能是焊接時(shí)還是出現(xiàn)了問題； 焊接是沒有考慮液晶顯示器的對(duì)比問題，因此 造成液晶顯示器只能點(diǎn)亮不能顯示數(shù)字。 2） PC 端通信程序設(shè)計(jì) 為方便進(jìn)行遠(yuǎn)程控制可將采集到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 圖 S18B20 溫度采集流程圖 LCD1602 顯示模塊程序設(shè)計(jì) 1） D1602 初始化 LCD1602 初始化流程圖如圖 所示 圖 位總線借口模式初始化流程圖 2）溫度顯示 LCD1602 溫度顯示流程圖如圖 所示 主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 圖 LCD1602 溫度顯示流程圖 RS232 串口通信模塊程序設(shè)計(jì) 1）機(jī)端通信程序設(shè)計(jì) AT89C52 單片機(jī)串行口是全雙工串行通信口，有 4種工作方式，即：方式 0作移位寄存器使用；方式 1 是波特率可變的 8 位 UART；方式 2 是波特率固定為兩種的 9位 UART；方式 3 是波特率可變的 9 位 UART。由于精度準(zhǔn)確、分辨率高、抗干擾性好、無需校驗(yàn)。//讀取溫度值 p=temp_buff。//跳過序列號(hào) WriteByte(0x44)。 ReadID()。其主要工作流程是初始化內(nèi)部部件以達(dá)到環(huán)境運(yùn)行要求，初始化 DS18B20 以及 LCD1602，讀取溫度值，并將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)化傳送到 LCD1602 上進(jìn)行顯示，當(dāng)遇到中斷時(shí)，進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)，檢查上主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 位機(jī)是否向其請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)，一旦檢測(cè)到正確的請(qǐng)求即將讀取的溫度數(shù)值按照一定的格式放到緩沖器中，只到數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束，返回中斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行原函數(shù)。單片機(jī)串口有 3條引線： TXD(發(fā)送數(shù)據(jù) )、RXD(接收數(shù)據(jù) )和 GND(信號(hào)地 )。硬件連接時(shí)，可從 MAX232 中的 2 路發(fā)送器和接收器中任選一路，只要注意發(fā)送與接收的引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系即可。根據(jù)顯示的容量可以分為 1行 16個(gè)字， 2行 16 個(gè)字， 2 行 20 個(gè)字等等。主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過初始化、 ROM 操作指令、存儲(chǔ)器操作指令這三個(gè)步驟。 DS18B20 與 AT89S52 結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度 測(cè)量，有廣泛的應(yīng)用前景。這里 C 取 10u， R取 10K。 圖 系統(tǒng)總體方框圖 下面介紹各個(gè)硬件模塊 AT89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng) ， 或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng) ， 是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng) 。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到 PC機(jī)的串行接口；串行口 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后 從 R1OUT、 R2OUT輸出。功能是產(chǎn)生 +12V 和 12V 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 圖 MAX232 引腳圖 MAX232 內(nèi)部有電荷汞電壓轉(zhuǎn)換器，可將 +5V 電源變換成 RS232 所需的177。 表 接口信號(hào)表 3） LCD1602 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 控制電路主要由指令寄存器 (IR)、數(shù)據(jù)寄存器 (DR)、忙標(biāo)志 (BF)、地址計(jì)數(shù)器 (AC)、顯示數(shù)據(jù)寄存器 (DDRAM)、字符發(fā)生器 ROM(CGROM)、字符發(fā)生器RAM(CGRAM)和時(shí)序發(fā)生器等電路構(gòu)成。字符尺寸： *（ W*H） mm ☆引腳功能說明： LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14腳（無背光）或 16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下表所示。顯示容量： 16*2 個(gè)字符 高低溫報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器均由一個(gè)字節(jié)的 EEPROM 組成，使用一個(gè)存儲(chǔ)器功能命令可對(duì) TH、 TL或配置寄存器 寫入。 表 DS18B20 中的溫度傳感器對(duì)溫度的測(cè)量值 2）非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 TH、 TL（ TH 和 TL分別為最主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 高和最低檢測(cè)溫度）作比較。 圖 溫度寄存器格式 圖中符號(hào)位說明溫度是正值還是負(fù)值，正值時(shí) S=0，負(fù)值時(shí) S=1，表 1 給出了一些數(shù)字輸出數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的溫度值的例子。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。它主要由 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮 發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器組成。 DALLAS 半導(dǎo)體公司主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。 ☆ 程序存儲(chǔ)器的加密 ： AT89C52 可使用對(duì)芯片上的三個(gè)加密位 LB1， LB2， LB3 進(jìn)行編程（ P）或不編程（ U）得到如下表所示的功 能： 程序加密位 保護(hù)類型 1 U U U 沒有程序保護(hù)功能 2 P U U 禁止從外部程序存儲(chǔ)器中執(zhí)行 MOVC 指令讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容 3 P P U 除上表功能外，還禁止程序校驗(yàn) 4 P P P 除以上功能外，同時(shí)禁止外部執(zhí)行 表 程序存儲(chǔ)器的加密 當(dāng) LB1 被編程時(shí)，在復(fù)位期間， EA 端的電平被鎖存，如果單片機(jī)上電后一直沒有復(fù)位，鎖存起來的初始值是一個(gè)不確定數(shù)，這個(gè)不確定數(shù)會(huì)一直保存到真正復(fù)位位置。需要注意的是：當(dāng)由硬件復(fù)位來終止閑散工作模式時(shí)，中央處理器 CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止中央處理器 CPU訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其他端口，為了避免可能對(duì)端口產(chǎn)生的意外寫入：激活閑散模式的那條指令后面的一條指令不應(yīng)是一條對(duì)端口或外部存儲(chǔ)器的寫入指令。閑散模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。 IDL 是閑散等待方式，當(dāng) IDL=1，激活閑散工作狀態(tài)，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè) 2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。10PF 。 外接石英晶體及電容 C1，C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。 XTAL1：震蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。欲使中央處理器僅訪問外部程序存儲(chǔ)器， EA端必須保持低電平。此外，這個(gè)引腳會(huì)微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)， 應(yīng)設(shè)置 ALE 無效。即使不訪問外部存儲(chǔ)器， ALE 以時(shí)鐘震蕩頻率的 1/16 輸端口引腳 第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。 P3 口除了作為一般的 I/O 口外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示 表 P3 口 第二功能 P3 口還接收一些用于閃爍存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口線上的內(nèi)容在整個(gè)運(yùn)行期間不變。 P2 口 ： 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) 4 個(gè) TTL 電路。 P1 口 ： P1 口一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 電路。作為輸出口時(shí)，每一個(gè)管腳都能夠驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 電路。 3個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 全靜 態(tài)工作： 0Hz24MHz 與 MCS51 兼容 DS18B20 的最大 優(yōu)點(diǎn)是之一是采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì) DS18B20 和微控制器 AT89C52 構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)，可直接與計(jì)算機(jī)連接。 主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案 主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想為： 溫度傳感器測(cè)量出來的溫度值由單片機(jī)采集出來，然后單片機(jī)再將采集出的溫度數(shù)據(jù)處理后，通過串行口發(fā)送給 PC 機(jī)。 D. 張邑鵬：負(fù)責(zé)元件的采購和設(shè)計(jì)方案的制定。 開始日期 2020 年 4 月 1 4 日 完成日期 2020 年 6 月 20 日 主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 一、設(shè)計(jì)目 的 設(shè)計(jì)以單片機(jī)為從機(jī)，利用溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將結(jié)果通過標(biāo)準(zhǔn)串行口傳送通信給微機(jī)主機(jī)，由微機(jī)跟蹤顯示目標(biāo)狀態(tài)；若超過設(shè)定值，則從機(jī)目標(biāo)狀態(tài)以某種現(xiàn)場(chǎng)變化為提示，主機(jī)則以某種直觀警方式為提示。設(shè)計(jì)硬件電路，編寫 PC 機(jī)和單片機(jī)的控制程序，寫出設(shè)計(jì)報(bào)告及詳細(xì)說明。 C. 張鋒：負(fù)責(zé)程序的編寫，完善“課程設(shè)計(jì)報(bào)告書”。因此在功能比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，通常以 PC 機(jī)為 主機(jī) ，單片機(jī)為 從機(jī) ，由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)的采集及對(duì)裝置的 控制，而由 主機(jī) 完成各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理及對(duì)單片機(jī)的控制。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。 系統(tǒng)的主要硬件 單片機(jī) ☆主要特性： 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 32可編程 I/O線 DS18B20 AT89C52 MAX232 PC 機(jī) 溫度感應(yīng) 采集處理 串口傳輸 監(jiān)控報(bào)警 主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) 低功耗的閑置和掉電模式 ☆單片機(jī) AT89C52的引腳說明： AT89C52 引腳圖 ☆ 引腳描述 ： VCC： 電源電壓 GND：地 P0 口 ： P0 口是一組 8位漏極開路雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 P0 口在閃爍編程時(shí)， P0 口接收指令，在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令，需要接電阻。閃爍編程時(shí)和程序校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8位地址。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。對(duì) P3口寫如 “1” 時(shí)，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為 輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用電阻輸出電流。 ALE/PROG ：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。這個(gè)位置后只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被應(yīng)用。 EA/VPP： 外部訪問允許。閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電壓 VPP，當(dāng)然這必 須是該器件是使用 12V編程電壓 VPP。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自然震蕩器。10PF ，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇 40PF177。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2則懸空。 PD 是掉電模式，當(dāng) PD=1 時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。此時(shí)，片內(nèi)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和所有特殊 功能寄存器的內(nèi)容保持不變。二是通過硬件復(fù)位也可將閑散工作模式終止。 模式 程序存儲(chǔ)器 ALE PSEN P0 P1 P2 P3 閑散模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 閑散模式 內(nèi)部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 表 閑散和掉電模式外部引腳狀態(tài)。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。 圖 DS18B20 封裝 ☆內(nèi)部結(jié)構(gòu)： DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。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。 圖 DS18B20 測(cè)溫原理框圖 主從式溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警與控制系統(tǒng) ☆相關(guān)控制接口介紹： 1）溫度傳感器 DS18B20 加電后，處在空閑狀態(tài)，要啟動(dòng)溫度測(cè)量和模數(shù)轉(zhuǎn)換，處理器需要向其發(fā)出 Convert T[44h]命令，轉(zhuǎn)換完后 DS18B20 回到空閑狀態(tài)， 溫度數(shù)據(jù)以帶符號(hào)位的 16位補(bǔ)碼存儲(chǔ)在溫度寄存器中，如下圖所示。如下表所示。一旦某測(cè)溫點(diǎn)越限，主機(jī)利用告警搜索命令即可識(shí)別正在告警器件。 LCD1602 的主要技術(shù)參數(shù)為： 模塊最佳工作電壓： 2） LCD1602 與 MPU 接口信號(hào) LCD1602 與 MPU 接口信號(hào)及其意義見下表。 MAX232 的引腳圖如下圖所示。 圖 MAX232 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 從圖中可以看出，其結(jié)構(gòu)基本可分為三個(gè)部分，即： 1）電荷泵電路 主