【正文】 Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 ③控制引腳（ 4根） RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復位。系統(tǒng)的總體設(shè)計方案框圖如圖 所示 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計方案框圖 圖 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 單片機原理及應用課程設(shè)計 8 按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求， 系統(tǒng)主要由單片機、溫度傳感器 DS18B LED 數(shù)碼顯示管和 PC 機組成。同時還可以進行上、 下限溫度單片機原理及應用課程設(shè)計 7 的設(shè)定和報警等。既可以單獨對多 DS18B20 控制工作，還可以與 PC 機通信 。方案二可以只用一根線實現(xiàn)信號的雙向傳輸，具有接口簡單容易擴展等優(yōu)點， DS18B20 可以直接溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，供單片機進行處理，具有低功耗、商性能、抗干擾能力強等優(yōu)點。 方案二：使用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的。 4. 可以設(shè)定溫度的上下限報警功能。 課題的主要工作 本課題的研究重點是設(shè)計一種基于單片機的數(shù)字溫度計控制系統(tǒng)。而且可導致建立新型工業(yè)，是 21 世紀新的經(jīng)濟增長的。 從國內(nèi)外來看工業(yè)生產(chǎn)控制中用數(shù)字溫度計可清晰顯示溫度來防止元氣件失效或損壞等不必要的非人為損失，對做好車間機器維修與保養(yǎng)起很重要的作用。集成傳感器是采用硅半導 體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。 國內(nèi)外現(xiàn)狀 溫度計在國內(nèi)各行各業(yè)的應用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度計來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進國家相比，仍然有著較大的差距。近幾年來快速發(fā)展了多種先進的溫度控制方式，如： PID 控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。AT89S51。單片機原理及應用課程設(shè)計 1 信息工程學院 《單片機原理與外圍電路》課程論文 題目： 基于單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計 姓名： 金鑫 學號： 50112113 班級： 計算機 153 單片機原理及應用課程設(shè)計 2 摘要： 隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù) , 本 文主要介紹了一個基于 89S51 單片機的測溫系統(tǒng)，詳細描述了利用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，重點對傳感器在單片機下的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進行了詳盡分析，對各部分的電路也一一進行了介紹 ,該系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)實現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報警溫度，它使用起來相當方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以當作溫度處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。s daily lives ， industrial and agricultural production,and also easily as a temperature processing module embed in the other system, turn into as a plementary expansion. Key word : Singlechip temperature measurement。 溫度是工業(yè)對象中的一個重要的被控參數(shù)。由于他主要通過控制接觸器的通斷時間比例來達到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。單片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強和 使用方便等獨特優(yōu)點，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。隨著我國四個現(xiàn)代化和經(jīng)濟發(fā)展，我國在科技和生產(chǎn)各領(lǐng)域都取得了飛速的發(fā)展和進步，發(fā)展以溫度傳感器為載體的溫度測量技術(shù) 具有重大意義。 ② 模擬集成溫度傳感器 /控制器。智能溫度傳感器內(nèi)部包含溫度傳感器、 A/D 傳感器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。近年來溫度計正處在傳統(tǒng)型向新型溫度計轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，新型溫度計的特點是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化，他不僅促進了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造。 3. 通過對課題設(shè)計方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程，軟硬件設(shè)計的方法、內(nèi)容及步驟。 3. LED 液晶顯示。此方案數(shù)據(jù)處理比較麻煩，且容易產(chǎn)生信號失真。 從以上兩種方案很容易看出方案二電路比較簡 單，軟件設(shè)計容易實現(xiàn)，故實本設(shè)計中采用方案二。而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。測溫范圍從 55～ + 125 ℃ , 還可以讀內(nèi)部計數(shù)器 ,獲得較高的分辨率。并設(shè)計一個人機接口電路：鍵盤采用獨立按鍵（功能自定義），顯示器采用共陰極 4位 LED 顯示。該器件采用 ATMEL 搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ STC89C52 主要功 能 如表 31 所示。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。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。 （ a）內(nèi)部方式時鐘電路 （ b）外部方式 時鐘電路 圖 時鐘電路 （ 1）復位操作 復位是單片機的初始化操作。 表 32 一些寄存器的復位狀態(tài) 寄存器 復位狀態(tài) 寄存器 復位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H 單片機原理及應用課程設(shè)計 11 IP 0X000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0X000000B TMOD 00H （ 2）復位信號及其產(chǎn)生 RST 引腳是復位信號的輸入端。外部電路產(chǎn)生的復位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復位電路在每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復位操作所需要的信號。 按鍵手動復位有電 平方式和脈沖方式兩種。 （ 3） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。 （ 6） 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 DS18B20 外形及管腳排列如圖 和表 33 所示。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。 ROM 的 作 用 是 使 每 一 個 DS18B20 都 各 不 相 同 ， DS18B20 中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達，其中 S 為符號位。 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 例如＋ ℃的數(shù)字輸出為 0191H，－℃的數(shù)字輸出為 FF6FH。在 DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動。高速暫存器 RAM 結(jié)構(gòu)圖如下表 37所示 。 寫時間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。主機在讀時間片下降沿之后 15us 內(nèi)完成讀位。 (a) 寄生電源工作方式 (b) 外接電源工作方式 圖 電源工作方式圖 DS18B20 的各個 ROM命令 （ 1） Read ROM [33H] 這個命令允許總線控制器讀到 DS18B20 的 8 位系列編碼，惟一的序列號的 8 位CRC 碼。只有和 64 位 ROM 序列完全匹配的 DS18B20 才能響應隨后的存儲器操作。如果總線上不止一個從機，在命令之后緊 跟著發(fā)一條讀命令，由于多個從機同時傳信號。 （ 5） Alarm Search [0ECH] 這條命令的流程和 Search ROM 相同。 （ 6） Write Scratchpad[4EH] 這個命令向 DS18B20 的暫存器 TH 和 TL 中寫入數(shù)據(jù)。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時刻發(fā)出復位命令來中止讀取。 （ 9） Convert T[44H] 這個命令啟動一次溫度轉(zhuǎn)換而無需其他數(shù)據(jù)。 （ 10） Read E2 [0B8H] 這條命令把 觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。 MAX232 簡介 MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 ,使用 +5v 單電源供電。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DB9插頭； DB9插頭的 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。 RS表示 Remended Standard, 232 是該標準的標識 , C 表示最后一次單片機原理及應用課程設(shè)計 21 修訂。 常用的電平轉(zhuǎn)換 接口芯片是傳輸驅(qū)動器 MC1488 和傳輸接 收器 MC1489, 它們是用于計算機 (終端 ) 與 RS 232C 總線間進行電平轉(zhuǎn)換的接口 芯片。 例如 , 采用 150 pF/m的通信電纜時 , 最大通信距離為 15 m, 若每米電纜的電容量減小 , 則通信距離可以增加。 對于一般異步雙工通信 , 僅需幾條信號線就可實現(xiàn) , 如一條發(fā)送線、 一條接收線及一條地線。 除了速率低之外兩信道無異 , 但輔助信道通常很少使用。 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值，溫度測量每 1s 進行一次。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖 所示： 單片機原理及應用課程設(shè)計 26 圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖 計算溫度子程序 計算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖 所示。如下圖 所示。溫度傳感器的仿真效果圖如圖 所示，此圖驗證了傳感器的溫度與數(shù)碼管顯示的數(shù)字一致。當?shù)谌伟聪?K1 鍵時，退出溫度報警線設(shè)置。 硬件方面：本設(shè)計采用的是 STC89C52 單片機為核心的數(shù)字溫度計，包含了利用溫度傳感器 DS18B20 的測溫電 路、外接鍵盤、顯示電路、繼報警電路、復位電路和晶振電路。本次設(shè)計編寫了外接鍵 盤的動作程序，能夠感應外接鍵盤的動作情況對系統(tǒng)做出一系列相應的調(diào)整和動作。 //溫度輸入口 sbit L1=P2^0。 //數(shù)碼管 4 sbit beep=P3^5。 //溫度減 int temp1=0。 uchar high=120,low=20。 uchar scale。 //個位帶小數(shù)點的斷碼表 uchar data temp_data[2]={0x00,0x00}。t)。j++) { switch (j) { case 0: dm=table_dm[display[0]]。//小數(shù) case 1: dm=table_dm1[display[1]]。//個位 case 2: dm=table_dm[display[2]]。//十位 case 3: dm=table_dm[display[3]]。//百位 //else{dm=table_dm[b3]。} } } } ow_reset(void) //DS18B20 復位函數(shù) { char presence=1。 DQ=0。 //6 us presence=DQ。 //拉高電平 } void write_byte(uchar val) //DS18B20 寫命令函 //向 1WIRE 總線上寫 1 個字節(jié) { uchar i。_nop_()。 _nop_()。0x01。 delay(1)。i0。 value=1。 _nop_()。 _nop_()。 delay(6)。 //總線復位 delay(200)。 de