【正文】 的可靠實(shí)現(xiàn)。主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、 23 第 23 頁(yè) 共 54 頁(yè) 非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 （ 6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。 （ 2）在使用中不需要任何外圍元件 （ 3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： +~ + V。對(duì)于我們普通的電子愛(ài)好者來(lái)說(shuō)， DS18B20的優(yōu)勢(shì)更是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開發(fā)溫度相關(guān)的小產(chǎn)品的不二選擇。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 54 是 1602 的內(nèi)部顯示地址。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上 所有文字是否左移或者右移。 第 15～ 16腳：空腳 。共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信。高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 管腳功能 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符。 常見的寄存器 表 52 符號(hào) 地址 功能介紹 B F0H B寄存器 ACC E0H 累加器 PSW D0H 程序狀態(tài)字 IP B8H 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器 P3 B0H P3 口鎖存器 IE A8H 中斷允許控制寄存器 P2 A0H P2 口鎖存器 SBUF 99H 串行口鎖存器 SCON 98H 串 行口控制寄存器 P1 90H P1 口鎖存器 TH1 8DH 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1（高 8位） TH0 8CH 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1（低 8位） TL1 8BH 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0（高 8位） TL0 8AH 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0（低 8位） TMOD 89H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器方式控制寄存器 TCON 88H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器控制寄存器 DPH 83H 數(shù)據(jù)地址指針（高 8位） DPL 82H 數(shù)據(jù)地址指針（低 8位） SP 81H 堆棧指針 LCD1602 液晶屏 1602 液晶屏的優(yōu)點(diǎn) 在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （ 1）顯示高質(zhì)量：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。 單片機(jī)內(nèi)部寄存器 通過(guò)前面的介紹，我們已知道了單片機(jī)的內(nèi)部有 ROM、有 RAM、有并行 I/O 口，還有其他內(nèi)部寄存器，我們做簡(jiǎn)要介紹 圖 51 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 從圖中我們可以看出，在 51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè) CPU 用來(lái)運(yùn)算、控制，有四個(gè)并行I/O 口，分別是 P0、 P P P3，有 ROM，用來(lái)存放程序，有 RAM，用來(lái)存放中間結(jié)果， [1] 郭天祥 .51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程 .北京：電子工業(yè)出版社 ,2021:24~25 19 第 19 頁(yè) 共 54 頁(yè) 此外還有定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行 I/O 口，中斷系統(tǒng)，以及一個(gè)內(nèi)部的時(shí)鐘電路。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出電流（ IIL）。當(dāng) EPROM 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 口同時(shí)接收高 8 位地址和一些控制信號(hào)。作為輸入口，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí) 會(huì)輸出電流（ IIL）。當(dāng)作為輸入端使用時(shí)， P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（ IIL）。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。當(dāng)對(duì) 0 端口寫入 1 時(shí)，可以作為高阻抗輸入端使用。 51 單片機(jī)常用管腳功能 89C51 是一種高性能低功耗的采用 CMOS 工藝制造的 8位微控制器，它提供下列標(biāo)準(zhǔn)特征 ： 4K 字節(jié)的程序存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)的 RAM,32 條 I/O 線， 2個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 , 一個(gè) 5 中斷源兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)雙工的串行口 , 片上震蕩器和時(shí)鐘電路。5 個(gè)中斷源， 2個(gè)優(yōu)先級(jí)（ 52 有 6個(gè)） ； （ 6） 一個(gè)全雙工串行通信口 ； （ 7） 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為 64kB； （ 8） 外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為 64kB； （ 9） 邏輯操作位尋址功能雙列直插 40PinDIP 封裝 ； （ 10） 單一 +5V 電源供電 ； （ 11） CPU 由運(yùn)算和控制邏輯組成，還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器 ； （ 12） RAM 用存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果欲顯示的數(shù) 據(jù) （ 13） ROM 用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格 ； （ 14） I/O 口：四個(gè) 8 位并行 I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出 。 5 關(guān)鍵元器件介紹 STC89C51 單片機(jī) 單片機(jī)主要功能 （ 1） 8 位 CPU 保護(hù)電路 （ 1） 保護(hù)電路原理圖 圖 49 穩(wěn)壓電路原理圖 （ 2） 保護(hù)電路說(shuō)明 在通常的電路設(shè)計(jì)中 ，由于在不同的環(huán)境下，我們獲取的電源是不一樣，而系統(tǒng)的芯片等對(duì)電壓的穩(wěn)定性提出了較高的要求，如果不能有一個(gè)溫度的供電環(huán)境，不僅影響電路的正常工作，還影響其使用的壽。 控制電路 （ 1） 控制電路說(shuō)明 本設(shè)計(jì)主要的控制電路比較簡(jiǎn)單，主要是通過(guò)對(duì)單片機(jī)的 、 、 、 管腳的控制，分別輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，從而控制外接電路，外接電路的導(dǎo)通與否完全取決于是否有相應(yīng)的控制信號(hào)輸出，達(dá)到一個(gè)對(duì)控制對(duì)象的工作與否的控制，簡(jiǎn)單的說(shuō)單片機(jī)的管腳的輸出信號(hào)是一個(gè)開關(guān)信號(hào)，這 個(gè)開關(guān)決定了被控制對(duì)象的工作狀態(tài)。當(dāng)蜂鳴器響時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警指示燈將會(huì)根據(jù)程序的要求進(jìn)行閃爍，從而達(dá)到報(bào)警的狀態(tài)。 報(bào)警電路 （ 1） 報(bào)警電路原理圖 圖 48 報(bào)警電路原理圖 15 第 15 頁(yè) 共 54 頁(yè) （ 2） 報(bào)警電路說(shuō)明 本課題采用的報(bào)警電路主要分為兩個(gè)部分：一個(gè)部分是使用三極管作為開關(guān)作用，用于驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警；第二不是是 LED 報(bào)警指示燈。 當(dāng) KEY4 按下時(shí)，首先 選中的是通道一的下限溫度值；再按下一次按鍵，則選中通道一的上限溫度值；接著再按下一下按鍵，則選擇通道二的下限溫度值，再按下一次，則選擇了通道二的上限溫度值；最后按下一次，則回復(fù)到不選定任何數(shù)值。 按鍵電路 （ 1） 按鍵電路原理圖 圖 47 按鍵電路原理圖 （ 2）按鍵電路說(shuō)明 鍵盤電 路設(shè)計(jì)是用四個(gè)控制鍵盤組成，它具有單片機(jī)最簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備通過(guò)鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話，本設(shè)計(jì)由于單片機(jī) I/O 口資源豐富，故采用獨(dú)立 14 第 14 頁(yè) 共 54 頁(yè) 鍵盤的形式，而不需要采用矩陣鍵盤，使用矩陣鍵盤能大量的節(jié)約單片機(jī)的 I/O 資源，方便快捷獨(dú)立鍵盤雖然占用了 I/O 資源，但是運(yùn)用靈活，很適用鍵盤少的電路。復(fù)位電路 用于將單片機(jī)內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復(fù)到一個(gè)確定的初始值，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。外接電容的作用是對(duì)振蕩器進(jìn)行頻率微調(diào)，使振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率一致，同時(shí)起到穩(wěn)定頻率的作用，一般選用 20~30pF 的瓷片電容。電路原理圖如圖45 所示。 顯示模塊電路 （ 1） 顯示模塊電路原理圖 圖 44 1602 液晶顯示電路原理圖 （ 2） 顯示模塊電路說(shuō)明 本課題主要使用 1602 液晶屏進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的顯示，電路原理圖如圖 44 所示，根據(jù) 1602 液晶屏的特征，本系統(tǒng)中采用并行數(shù)據(jù)傳輸方式。因?yàn)榉€(wěn)壓芯片 7805 的輸入極限值最大為 36V。供電系統(tǒng)原理圖如圖 43所示。單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)運(yùn)行的最基本條件，其中包含有單片機(jī)復(fù)位電路和晶振電路。本系統(tǒng)選用的 89C51芯片時(shí)時(shí)鐘可達(dá) 12MHZ，運(yùn)算速度快，控制功能完善。各個(gè)模塊電路通過(guò)主機(jī)電路控制，協(xié)調(diào)一致的進(jìn)行工作。 DS18B20 還具有測(cè)量溫度范圍寬，精度高，體積小，成本低，使用方便等特點(diǎn)。但是由于熱敏電阻的線性度極差，因此用來(lái)測(cè)量溫度的精度就相應(yīng)的降低了。 溫度測(cè)量 方案一：使用熱敏電阻作為感溫器件。 方案二： LCD12864 是一種具有 4位 /8 位并行， 2線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)際一級(jí)，二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊，其分辨率為 128x64。提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能，還具有 8 個(gè)可由用戶自 定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM。 根據(jù)以上說(shuō)明可知，方案一功能強(qiáng) 大，但是由于成本相對(duì)較高，而方案二也可以實(shí)現(xiàn)課題所有要求，并且成本非常低。 方案二： 51內(nèi)核單片機(jī)是典型的微控制器，其廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。溫度的設(shè)定范圍就通過(guò)獨(dú)立鍵盤進(jìn)行設(shè)定，使被測(cè)物體在設(shè)定的溫度范圍下工作。 進(jìn)而對(duì)被測(cè)物體溫度進(jìn)行控制。硬件總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 31所示。 （ 7）實(shí)現(xiàn)雙通道系統(tǒng)溫度控制 （ 8）溫度顯示精度為 攝氏度。 8 第 8 頁(yè) 共 54 頁(yè) （ 3）使用 DS18b20 進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集。并實(shí)現(xiàn)具有雙通道的溫度自動(dòng)控制功能的系統(tǒng)。 新型數(shù)字 測(cè)溫技術(shù)： DS18b20 是一種新型的數(shù)字溫度傳感器， 在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問(wèn)題、多點(diǎn) 測(cè)量切換誤差問(wèn)題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題等技術(shù)問(wèn)題，才能夠達(dá)到較高的測(cè)量精度。(6)從測(cè)量原理和方法上消除發(fā)射率影響 ,實(shí)現(xiàn)物體的真溫測(cè)量 。(2)準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性更高 。 薄膜溫度傳感器：在傳感器結(jié)構(gòu)改進(jìn)方面 ,出現(xiàn)了薄膜溫度傳感器 ,它是隨著薄膜技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的新型微傳感器 ,其敏感元件為微米級(jí)的薄膜 ,具有體積小、熱擾動(dòng)小、熱動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短、靈敏度高、便于集成和安裝的特點(diǎn) ,并且具有耐磨、耐壓、耐熱沖擊和抗剝離的優(yōu)良性能 ,特別適合于微尺度或小空間溫度測(cè)量、表面溫度的測(cè)量等場(chǎng)合。非接觸式測(cè)溫方法，它是通過(guò)對(duì)輻射能量的檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量，其優(yōu)點(diǎn)是不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，可以測(cè)量有那些物體熱容量較小的情況，適于測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的溫度，還可以測(cè)量區(qū)域的溫度分布，響應(yīng)速度 較快。同一環(huán)境同樣可能需要多通道的溫度控制系統(tǒng)，下面就簡(jiǎn)要的討論一下，自動(dòng)溫度檢測(cè)與控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀。這是因?yàn)椋芏鄳?yīng)用中只有加熱環(huán)節(jié)，而沒(méi)有冷卻的裝置。由熱力學(xué) 第二定律，這兩個(gè)溫度相同的系統(tǒng)之間逐步的達(dá)到最終的熱平衡，利用這樣一個(gè)與目標(biāo)系統(tǒng)溫度同步的隔離層，就可以把外界和目標(biāo)系統(tǒng)完全進(jìn)行熱隔離。因此，溫度的測(cè)量和控制在國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多的方面中，均受到了相當(dāng)程度的重視。 DS18b20。 關(guān)鍵字 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)； 1602 液晶屏； DS18b20；溫度控制 3 第 3 頁(yè) 共 54 頁(yè) Abstract Temperature control is our industrial processes and frequently