【正文】 調(diào)試 25 軟件調(diào)試 26 模擬運行 28結(jié)論 29后記 30致謝 31參考文獻 32附錄 A 溫度檢測模塊圖 33附錄 B 語音報警模塊圖 34附錄 C 程序 341 概述 引言測量控制的作用是從生產(chǎn)現(xiàn)場中獲取各種參數(shù)，運用科學(xué)計算的方法，綜合各種先進技術(shù)，使每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能夠得到有效的控制，不但保證了生產(chǎn)的規(guī)范化、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，還確保了生產(chǎn)安全。文中給出了單根數(shù)據(jù)線上擴展多個溫度傳感器的設(shè)計方法,并給出了系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件原理圖及軟件流程圖。早期的單片機都是8位或4位的。目前，高端的32位單片機主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。汽車上一般配備40多部單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過PC機和其他計算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。 課題的總體要求和規(guī)劃（1）課題的總體要求要求研究設(shè)計一個以AT89S51單片機為核心的溫度報警系統(tǒng)。單元模塊功能如下：檢測電路由溫度傳感器DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，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。它可以完成自動加載復(fù)位，省去人工調(diào)整的麻煩，可以做到無人職守。 32個雙向I/O口 XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。AT89S51可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進鎖存器中，因為AT89S51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。設(shè)計者必須外加一個鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一個完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲器空間。：INT0，外部中斷0輸入。另一種是寄生電源供電方式，如圖33所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。無論是在單片機剛接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。 語音電路本系統(tǒng)語音電路可錄制四段提示音，同時，在電話接通后，可以將語音分段播放。ISD系列語音芯片特點: （a）所需外圍元件少，電路簡單，操作方便；（b）采用直接模擬量存貯技術(shù)DAST(Direct Analog Storage Technology)，再現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲；（c）零功率信息存貯，省掉備用電源；（d）信息可保存10年以上，可反復(fù)錄放達10萬次之多；（e）易于使用，語音固化無需專用編程或開發(fā)裝置，可隨意改變錄音內(nèi)容；（f）較強的選址能力，可進行分段管理和分段存儲多段信息；（g）具有自動省電模式，錄音和回放后即刻進入等待模式，；（h）自帶時鐘源，高抗干擾性能；（i）可直接驅(qū)動816喇叭工作，輸出不失真功率大于50mW。我們說話平均語速4字/秒，所以20秒我們錄80字。該器件將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)化器、存儲器等做在一個很小的集成電路芯片上，傳感器直接輸出的就是溫度信號數(shù)字值。(1) 初始化時如圖39總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機響應(yīng)應(yīng)答脈沖。圖39 初始化時序圖310 寫時序圖311 讀時序(3) 讀時序如圖311總線器件僅在主機發(fā)出讀時序是，才向主機傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，以便從機能夠傳輸數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對DS18B20的操作以ROM命令（5個）和存儲器命令（6）形式表現(xiàn)，各種指令功能如表31，32所示。復(fù)制暫存 器48H將RAM中的第4字內(nèi)容復(fù)制到EEPROM中。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。讀取溫度數(shù)據(jù)，設(shè)定溫度報警限。 DS18B20的測溫原理每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列號，在出廠前已寫入片內(nèi)ROM 中。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行。（5）當(dāng)主機發(fā)數(shù)值拷貝命令使DS18B20將溫度寄存器的數(shù)值拷貝到EERAM中時，數(shù)據(jù)線保持高電平時間至少為10ms。例如在播放語音時，需要調(diào)用一段延時，在本程序中，利用 CPU 執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換這段代碼占有的時間代替這段延時。 溫度轉(zhuǎn)化命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms，在本程序設(shè)計中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。排除的方法是首先將加工的印制板認真對照原理圖，看兩者是否一致。 　　在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。本設(shè)計中采用的AT89S51芯片支持并口下載方式，具有成本低廉、使用簡單、下載速度快捷的優(yōu)點。（2）主程序調(diào)試在子程序調(diào)試完畢后，還需要用主程序?qū)⑺鼈冞B接在一起，進行整體調(diào)試，檢查各個模塊之間、各中斷服務(wù)程序之間是否存在相互影響，是否會出現(xiàn)程序之間的交叉錯誤。在我們編寫出工作程序之后，即可以利用它進行程序的調(diào)試運行工作。在模擬運行的基礎(chǔ)之上，還應(yīng)使各系統(tǒng)經(jīng)過長時間的運行考驗。最終，系統(tǒng)設(shè)計的硬件與軟件均正確無誤，系統(tǒng)調(diào)試成功，該智能溫度報警系統(tǒng)工作正常。雖歷時三個月，卻不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想上給我以無微不至的關(guān)懷，給以終生受益的影響。數(shù)碼管個位數(shù)存放內(nèi)存位置 B_BIT EQU 21H 。錄音地址加一 mov a,r5 inc r5 movc a,a+dptr mov p0,a clr 。clr tr0。關(guān)定時器 setb 。關(guān)放音 lcall d10ms 。調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序 AJMP MAIN。 清標(biāo)志位,表示DS1820不存在 LJMP TSR7TSR5: MOV R0,117TSR6: DJNZ R0,TSR6 。這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時一段時間,等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒 LCALL DISPLAY LCALL INIT_1820。 讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù) 。個位在B MOV R0,4 DPL1: MOV R1,250 。查十位數(shù)的7段代碼 MOV P1,A 。1MS延時(按12MHZ算)。顯示1MS SETB MOV DPTR,NUMTAB MOV A,B_BIT 。10進制/10=10進制 DIV AB MOV B_BIT,A 。***********************************************************WRITE_1820: MOV R2,8。 跳過ROM匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,44H 。 延時TSR3: SETB FLAG1 。調(diào)用讀溫度子程序 MOV A,29H MOV B,A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A SWAP A MOV 31H,A MOV A,B MOV C,40H。取個位數(shù) movc a,a+dptr mov p0,a clr 。mov a,ms500still1: cjne a,11,still2 。開定時器 mov p0,00h clr 。顯示溫度 setb 。80C51的RD連接ADC0804的RD；； EQU 29H TEMPER_H EQU 28H FLAG1 EQU 38H。張老師多次詢問研究進程，并為我們指點迷津，幫助我們開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。控制系統(tǒng)的程序編寫也是很重要的一環(huán)。在完成系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試后，將系統(tǒng)脫離仿真環(huán)境，用下載器把工作程序?qū)懭階T89S51的FLASH存儲器中。它具有代碼編輯、模擬仿真等各種功能。運行下載軟件（如雙龍公司的MCU下載軟件等），設(shè)置好下載參數(shù)，將HEX格式的目標(biāo)文件下載到單片機中的flash memory中即可。單片機的工作程序的下載方式有許多種不同的形式。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯誤。 　　這類故障往往由于設(shè)計和加工制板過程中工藝性錯誤所造成的。Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？確？移入溫度暫存器結(jié)束　NNY初始化調(diào)用顯示子程序1S到？初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYNY 圖42 主程序流程圖 圖43 讀溫度流程圖讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。(10) 測溫電纜線在這里采用屏蔽4雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接Vcc和地線，屏蔽層在源端點單點接地。（3）初始化時，當(dāng)主機受到DS18B20回應(yīng)的低電平信號后等到單總線恢復(fù)高電平后，主機才能接著對DS18B20進行操作。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。（2）手工建立傳感器地址與其序列號的關(guān)系表，并將其固化在程序中。這時，信號線上所有相連DS18B20都進行編碼匹配，只有編碼一致的DS18B20才被激活，可以接受下面的內(nèi)存訪問命令。在15us之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在15us到60us之間對數(shù)據(jù)線進行采樣，如果采樣為高電平，就寫1，如果是低電平，寫0就發(fā)生。讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中的內(nèi)容。單線信號包括復(fù)位脈沖，響應(yīng)脈沖，寫“0”，寫“1”，讀“1”。寫1時序，主機輸出低電平，延時2us，然后釋放總線，延時60us。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待15～60微秒左右后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。按語音提示鍵播報溫度,不按不播報。如果 AA7 同為高電平時，ISD1420芯片進入模式操作方式。這種獨特的單片解決方案使用了ISD的專利模擬存儲技術(shù)。 單片機復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE和PSEN信號，即ALE=1，這表明單片機復(fù)位不會有任何取值操作。我們要求的溫度在一定的范圍內(nèi)為安全溫度，我們設(shè)置的上界溫度為35℃，當(dāng)測量值在正常范圍內(nèi)時，音頻信號不發(fā)聲，當(dāng)達到一定的上界或者下界時，報警電路開始工作，音頻發(fā)音告警，操作人員觀察音頻發(fā)生器是否發(fā)音，就可知道被測量器件工作是否正常。 溫度檢測和報警主機硬件電路設(shè)計圖32中的按健復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復(fù)位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)復(fù)位。其引腳分配如下：：RXD，串行通信輸入。其他三個I/O端口（PPP3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)作I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（VPP）。 雙數(shù)據(jù)寄存器指針AT89S51的引腳功能介紹：VCC：AT89S51 電源正端輸入，接+5V。 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程 AT89S51主要功能特性根據(jù)題目要求，充分利用了單片機靈活控制的優(yōu)點，發(fā)揮其優(yōu)勢功能，采用單片機控制顯示信號燈，提高了系統(tǒng)的靈活性，設(shè)置方便。然后檢查系統(tǒng)工作正常與否；c. 在LED數(shù)碼管能夠正常顯示環(huán)境溫度和實現(xiàn)溫度設(shè)定的選擇之后，進行溫度控制、顯示和語音報警的部分電路的設(shè)計工作；d. 如果溫度能夠?qū)崿F(xiàn)控制、顯示和語音報溫及報警，則設(shè)計任務(wù)就基本完成了。其次，對可控的溫度范圍也進行了調(diào)整。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有12部單片機。隨著INTE