【正文】 .. 7 單片機(jī)型號的選擇 ............................................................................... 7 單片機(jī)接口電路的設(shè)計 ....................................................................... 8 顯示電路的設(shè)計 ............................................................................................. 9 MAX7219 簡介 .....................................................................................11 MAX7219 內(nèi)部寄存器和工作模式 .................................................... 12 電源 的設(shè)計 ................................................................................................... 13 3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 ..................................................................................................... 15 顯示子程序的設(shè)計 ....................................................................................... 15 DS18B20 數(shù)據(jù)采集子程序的設(shè)計 ............................................................... 16 結(jié)論 .................................................................................................................................... 19 附錄 A AT89S52 與 MAX7219 接口程序 ..................................................................... 21 附錄 B DS18B20 數(shù)據(jù)采集程序 ................................................................................... 25 致 謝 ................................................................................................................................ 28 II 插圖索引 圖 1 總體框圖 .................................................................................................................. 5 圖 2 DS18B20 外部形狀及管腳圖 ...................................................................................... 6 圖 3 DS18B20 測溫原理 .................................................................................................... 7 圖 4 單片機(jī)接口電路圖 .................................................................................................... 9 圖 5 顯示電路原理圖 ..................................................................................................... 10 圖 6 電源電路 ................................................................................................................ 13 圖 7 顯示字程序流程 ..................................................................................................... 15 圖 8 溫度采集程序流程 .................................................................................................. 17 III 基于 DS18B20 數(shù)字溫度計的設(shè)計 摘 要 本文研制的數(shù)字式定時溫控系統(tǒng)是一個 基于單總線數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，以單片機(jī)芯片為核心的系統(tǒng)。不同的溫度傳感器測量的精度以及功能強(qiáng)弱各不相同用前景。從中央處理器到 DS18B20 僅需連接一條信號線 和地線，其指令信息和數(shù)據(jù)信息都經(jīng)過單總線接口與 DS18B20 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，且每個DS18B20 有唯一的系列號。軟件方面發(fā)展主要為匯編語言、 C 語言、嵌入式操作系統(tǒng)。非總線型沒有有總線引腳， 芯片體積小，要擴(kuò)展可通過 I/O 口，因此非線型更適合中小系統(tǒng)。這樣溢出就不會發(fā)生。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能 單片機(jī)的基本組成，是由中央處理器 (C P U)、只讀存儲器 (ROM)、讀寫存儲器 (RAM)、輸入 /輸出口 (I/O)等等組成。中央處理器 (CPU)首先到程序指令存儲器中讀取程序指令內(nèi)容，解碼后得到數(shù)據(jù)地址，然后到相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器中讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)行下一步操作 (通常是執(zhí)行 )。針對市場上在大份額的八位單片機(jī)，這里以 51， AVR 和 PIC 八位單片機(jī)為例介紹單片機(jī)的性能 。使單片機(jī)的運(yùn)行速度得到提升、并引入了雙數(shù)據(jù)指針及 ISP 功能。通常時鐘頻率用 4～ 8MHz，故最短指令執(zhí)行時間為 250～ 125ns。 PIC 系列單片機(jī)共分三個級別，即基本級、中級、高級。 5 2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 系統(tǒng)方案的設(shè)計 本系統(tǒng)控制核心芯片選用 AT89S52 單片機(jī)；測溫電路選用了美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的單線總線數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20；數(shù)字顯示電路采用智能驅(qū)動芯片 MAX7219 驅(qū)動 LED共陰極數(shù)碼管 LG2841AH 實(shí)現(xiàn)。 （ 2）多點(diǎn) (multidrop)能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化。 （ 9）警告搜索命令能識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度警告情況）。正因?yàn)槿绱?，國?nèi)外多家電子生產(chǎn)廠商把目光投向了單片機(jī)的生產(chǎn)當(dāng)中，單片微機(jī)經(jīng) 歷了 4 位、低檔 8 位、高檔8 位、 16 位，現(xiàn)正在向 32 位和雙 CPU 一方向目前國內(nèi)市場上有不少類型的 8 位及 16 位單斜率累加器 預(yù)值 低溫度系數(shù) 振蕩器 計數(shù)器 1 預(yù)值 比較 ＝ 0 溫度寄儲器 高溫度系數(shù)振蕩器 計數(shù)器 2 ＝ 0 停止 加 1 置位 /清除 8 片機(jī)，由于各種原因很多的單片機(jī)都未能在國內(nèi)形成主流系列。為了使用方便，系統(tǒng)要求可以進(jìn)行在線改寫，要求片內(nèi)具有可擦除程 序存儲器，另外為了以后系統(tǒng)升級的需要，在設(shè)計中采用 52 系列單片 機(jī)。 單片機(jī)接口電路的設(shè)計 9 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 5 M a y 20 0 8 S he e t o f F i l e : D : \ p r o t e l 9 9s e \ 新建文件夾 \ E xa m p l e s \ M y D e s i g n .d dbD r a w n B y:123456789J?C O N 9Q?P N PB E L LR?R E S 2P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R E T9P 3. 212P 3. 313P 3. 414P 3. 5152931P 3. 010P 3. 111GND20V C C40P 0. 039P 0. 138P 0. 237P 0. 336P 0. 435P 0. 534P 0. 633P 0. 732A L E30P 2. 728P 2. 627P 2. 526P 2. 425P 2. 324P 2. 223P 2. 122P 2. 021P 3. 717P 3. 616XTAL218XTALI19A T 89 S 5 2V C CV C CC1 C2V C CV C C123D S 18 B 2 0+5 圖 4 單片機(jī)接口電路圖 溫度信號由 DS18B20 檢測由 口輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理，顯示部分通過單片機(jī)的 口、 口、 口通過 MAX7219 驅(qū)動 LED 數(shù)碼管完成 [3]。一般要求控制芯片使用簡單、功能多樣化、多級灰度調(diào)節(jié)、外圍電路精簡可靠、譯碼與功率驅(qū)動于一體。本 課題選用兩片數(shù)碼管 LG2841AH，每片上集有 4 個 LED，共用 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP 段碼，分別接 SEGa， SEGb， SEGc， SEGd， SEGe， SEGf， SEG9， SEGh， SEGDP 上，哪一位顯示由 MAX7219 的 DIGODIG78 八個位碼接至數(shù)碼管的 I、 III、 II、 IV 控制。由于各個數(shù)碼管的段選線并聯(lián)，段選碼的輸出對各個數(shù)碼管都是相同。然后，依據(jù)儀表的設(shè)定狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)及數(shù)值改變 16 位數(shù)字寄存器相應(yīng)地址的數(shù)據(jù)位，實(shí)現(xiàn)參數(shù)及數(shù)值顯示更新 [5]。當(dāng) CLK 為上升沿時，數(shù)據(jù)被載入 16bit 內(nèi)部移位寄存器； CLK 為串行移位脈沖輸入端。控制寄存器包括：譯碼模式，顯示亮度調(diào)節(jié)，掃描限制 (選擇掃描位數(shù) )，關(guān)斷和顯示測試寄存器。 (3)關(guān)斷模式寄存器：地址 =XCH；有兩種模式選擇：一種是關(guān)斷狀態(tài)模式 (D0=0)；一種是正常操作狀態(tài) (D0=1)，通常選擇正常操作狀態(tài)。16 位數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)格式如表 1： 表 1 16 位數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)格式 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ADDRESS MSBDADALSB 其中， D7D0： 8 位數(shù)據(jù)位， D7 最高位， D0 為最底位； D11D8： 4 位地址位； D15D12：無關(guān)位。通過指令設(shè)置這些工作寄存器，可以使 MAX7219 進(jìn)入不同的工作狀態(tài)。 數(shù)據(jù)首先加載到 MAX7219 芯片內(nèi)部 16 位移位寄存器中，然后通過 由低到高的電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)串行輸入數(shù)據(jù)的最后 16 位被鎖定到數(shù)字和控制寄存器。 (2)能大大減少顯示器的外部接線，給安裝調(diào)試帶來方便。顯示電路與單片機(jī)的連接如顯示電路圖 5 所示， DIN 接單片機(jī)的 口，此接口用來接收需要顯示的數(shù)據(jù)： CS 接 ，CLK 接 。而其驅(qū)動方式有多種形式，在采用并行顯示方式時，顯示電路的段碼與位控碼要占用單片機(jī)的較多口線，盡管可采用 8155 等接口芯片進(jìn)行擴(kuò)展，但口線利用率仍較低，不能滿足大型控制系統(tǒng)的要求。 芯片采用 51 系列指令集并與 51 系列單片機(jī)引腳兼容且增加了不少功能，用戶可以直接替換應(yīng)用系統(tǒng)中的 AT89C51/52，而軟件硬件均不需 作任何修改，這給用戶更換元器件來許多方便。 單片機(jī)型號的選擇是根據(jù)控制系統(tǒng)的目標(biāo)、功能、可靠性、性價比、精度和速度等來決定的。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值。 （ 7）通過編程可實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。其可以分別在 和 750ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，最大分辨率為 ℃，而且 從 DS18B20 讀出或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫。隨著 CMOS 工藝的改進(jìn)和提高，閃速存儲器在不斷發(fā)展和完善，應(yīng)用越來越廣，容量越來越大，價格越來越低，閃存技術(shù)在各個領(lǐng)域得到應(yīng)用。采用 Harvard 雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快 (指令周期約