【正文】 芯片。15腳GND、16腳VCC（+5v）。由6腳和4只電容構(gòu)成。開始讀總線釋放 MOV R3,09 。K1：用來查看溫度的設(shè)置值，即溫度報警值的狀態(tài)； K2：進(jìn)入溫度報警的狀態(tài)； K3：退出查看溫度報警狀態(tài)，在設(shè)置溫度狀態(tài)值時K1為設(shè)定值加、減方式選擇鍵（默認(rèn)為減少）； K2為TH值設(shè)定鍵，K3為TL值設(shè)定鍵； K4：確定鍵即退出設(shè)定狀態(tài)。清除 LCD 顯示屏 LCALL WCOM LCALL DELAY1 RET如圖37所示，報警電路由三極管和蜂鳴器構(gòu)成，其中電阻起限流作用。LCD1602液晶顯示器數(shù)據(jù)線DB0～DB7連接單片機P0口，3條控制線RS，RW。A5～A0=0～3FH8DDRAM地址設(shè)置DDRAM地址設(shè)置9讀BF及AC值讀忙標(biāo)志BF值和地址計數(shù)器AC值10寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM內(nèi)11讀數(shù)據(jù)從DDRAM或CGRAM數(shù)據(jù)讀出1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的，如表32所示。 拉高數(shù)據(jù)線 NOP NOP NOP MOV R0,32HTSR2: JNB DQ,TSR3 。DS18B20復(fù)位有兩種形式，一是掉電，此時DS18B20沒用供電能源，故不能工作，當(dāng)重新接上電源后恢復(fù)工作。在許可范圍內(nèi)，CC2值越低越好，C值偏大雖有利于振蕩器的穩(wěn)定，但將會增加起振時間。當(dāng)開關(guān)RST閉合后經(jīng)過一小段時間的延時后單元穩(wěn)定，RST端口變?yōu)楦唠娖剑a(chǎn)生復(fù)位信號，單片機復(fù)位。單片機從DS18B20中讀出溫度值，并與DS18B20非易失性存儲器中的TH，TL值比較（其中TH為設(shè)定溫度最高值，TL為設(shè)定溫度最低值），并顯示輸出當(dāng)前溫度值，如果發(fā)生超限，即智能報警。基本操作時序見表28。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16us~60us左右，然后發(fā)出60us~240us的存在低脈沖，主CPU收到此信號后表示復(fù)位成功。表 24 R1和 R0模式表R1R0分辨率最大的溫度轉(zhuǎn)換時間009bit0110bit1011bit375ms1112bit750ms由表24可見，設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就越長。同時非易失性EEPROM也保證了TH、TL與配置寄存器內(nèi)容的掉電不丟失，器件每一次上電時這三個字節(jié)的內(nèi)容被重置到高速暫存RAM對應(yīng)的空間。如表23所示，64位光刻ROM的排列是：開始8位是單線產(chǎn)品系列編碼（比如DS18B20的編碼是28h，DS1820的編碼是10h，DS2438的編碼是26h），同一型號的單總線器件的編碼相同。 圖 25 DS18B20引腳圖（1）獨特的單線接口方式，只需一個接口引腳即可通信；（2）每一個DS18B20都有一個唯一的64位ROM序列碼；（3）在使用中不需要任何外圍元件；（4）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+～+ V；（5）測溫范圍：55℃～+125℃，在10℃～+85℃范圍內(nèi)精度為177。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。另外，該引腳被略微拉高。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高?？删幊檀型ǖ缐勖?000寫/擦循環(huán)AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。如采用矩陣式按鍵方式，則只需要9個I/O口。每只按鍵接單片機的一條I/O線，通過對線的查詢，即可識別各按鍵的狀態(tài)。優(yōu)點是電路簡單，價錢便宜。方案二：采用動態(tài)數(shù)碼管顯示。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。這些應(yīng)用包括移動電話、消費類電子、個人計算機和過程控制設(shè)備。ADI公司新近推出的AD7314是一種采用8引腳μSOIC封裝的完整溫度監(jiān)測系統(tǒng)。原來由小規(guī)模集成的數(shù)字邏輯電路及硬件程序控制器組成的采集系統(tǒng)被微處理器控制的采集系統(tǒng)所代替。[2]本系統(tǒng)采用下位機負(fù)責(zé)模擬數(shù)據(jù)的采集，從單片機負(fù)責(zé)采集八路數(shù)據(jù)，并應(yīng)答主機發(fā)送的命令，上位機即主機是負(fù)責(zé)處理接受過來的數(shù)字量的處理及顯示，主機和從機之間用RS232進(jìn)行通信。該系統(tǒng)采用16位（A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達(dá)500K/S,同步時間為+/250ns，可以利用方式組成高達(dá)1000通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。各種領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探、科學(xué)實驗、飛機飛行、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠的單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自動檢測儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因而獲得了驚人的發(fā)展。本設(shè)計的仿真方法提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率、縮短周期和降低成本，為單片機系統(tǒng)的開發(fā)提供了手段。 東北石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目 基于proteus的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)專業(yè) 學(xué)號 姓名 主要內(nèi)容:針對基于單片機的溫度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究，分析其硬件結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點；選擇溫度傳感器和單片機、應(yīng)用PROTEUS軟件設(shè)計系統(tǒng)電路圖和Keil軟件設(shè)計系統(tǒng)程序；應(yīng)用PROTEUS軟件仿真實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。此外，該系統(tǒng)可手動調(diào)節(jié)報警上下限，控制方便，操作簡單。20世紀(jì)70年代后期，隨著微型機的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計算機溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。[1]20世紀(jì)90年代至今，在國際上技術(shù)先進(jìn)的國家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運用到軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域。它起始于20世紀(jì)中期，在過去的幾十年里，隨著信息領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會的發(fā)展主流方向。如愛爾蘭ACRA公司2000年研發(fā)推出的新一代KAM500機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到了2006年。傳統(tǒng)的基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于沒有上位機的支持，不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲器，它的存儲容量都是有限的，所以不得不對存儲的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋刷新，這樣不利于用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析，因而也不能對生產(chǎn)過程的狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。70年代初，隨著計算機技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，特別是微處理器及高速A/D轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。 [9] 溫度采集模塊[15]方案一：低電壓10位數(shù)字溫度傳感器AD7314。AD7314非常適合那些低功耗、低電壓是主要考慮因素的便攜式和電池供電的應(yīng)用場合。DS18B20是由美國DALLAS公司提供的一種單總線系統(tǒng)的數(shù)字溫度傳感器，它可提供二進(jìn)制9位溫度信息，分辨率為0. 5℃，可在55～+125℃的范圍內(nèi)測量溫度。缺點是容易燒毀，必須加限流電阻。方案二：采用蜂鳴器輸出提示。在單片機中，如果所需的按鍵較少，可采用獨立式鍵盤。如對于20只按鍵接口，如采用按鍵獨立方式，需要20個I/O口。表 21 系統(tǒng)的元器件清單器件名稱型號原理圖中標(biāo)號器件名稱型號原理圖中標(biāo)號電阻10KRRRRRR8按鍵RES、KKKK4R2液晶顯示器LCD1602LCD1330R7單片機AT89C51U1電容22pfC1MAX232U330pfC2燈LAMP10nfCC5蜂鳴器BELL1nfCCC7串口J1三極管MPS6514Q1溫度傳感器DS18B20U2晶振12MHZX1LEDLEDREDD1 AT89C51單片機AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。4K字節(jié)可編程閃爍存儲器一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu) P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。RST：復(fù)位輸入。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。：整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。以上特點使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點溫度檢測系統(tǒng)。圖 26 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ROM中的64位序列碼是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個DS18B20的64位序列碼均不相同。這一過程確保了更改存儲器時數(shù)據(jù)的完整性。如表24所示（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位）。根據(jù)DS18B20的協(xié)議規(guī)定，微控制器控制DS18B20完成溫度的轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過以下3個步驟 ：（1）每次讀寫前對DS18B20進(jìn)行復(fù)位初始化。該腳電平為高時表示將進(jìn)行數(shù)據(jù)操作；為低時表示進(jìn)行命令操作；RW：也是很多液晶上都有的引腳 是讀寫選擇端 該腳電平為高是表示要對液晶進(jìn)行讀操作；為低時表示要進(jìn)行寫操作； E：同樣很多液晶模塊有此引腳 通常在總線上信號穩(wěn)定后給一正脈沖通知把數(shù)據(jù)讀走，在此腳為高電平的時候總線不允許變化；D0—D7：8位雙向并行總線，用來傳送命令和數(shù)據(jù)；BLA是背光源正極，BLK是背光源負(fù)極。第3章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理及分析 系統(tǒng)總體流程圖系統(tǒng)的工作流程如圖31，首先器件上電復(fù)位，溫度檢測芯片DS18B20檢測當(dāng)前溫度。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。為了電路的穩(wěn)定性起見，ATMEL公司建議在晶振的兩引腳處接入兩個10pf50pf的瓷片電容接地來削減偕波對電路的穩(wěn)定性的影響,晶振所配的電容在10pf50pf之間都可以。單片機和DS18B20之間的信號傳送如圖35所示。 主機發(fā)出延時復(fù)位低脈沖 MOV R1,04HTSR1: DJNZ R0,$ MOV R0,6BH DJNZ R1,TSR1 SETB DQ 。表31 LCD1602控制功能指令功能1清屏清DDRAM和AC值2歸位AC＝0，光標(biāo)、畫面回HOME位3輸入方式設(shè)置設(shè)置光標(biāo)、畫面移動方式4顯示開關(guān)控制設(shè)置顯示、光標(biāo)及閃爍開、關(guān)5光標(biāo)，畫面位移光標(biāo)、畫面移動，不影響DDRAM6功能設(shè)置工作方式設(shè)置（初始化指令）7CGRAM地址設(shè)置設(shè)置CGRAM地址。DB0～DB7為8位雙向數(shù)據(jù)線。開顯示，顯示光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍 LCALL WCOM LCALL DELAY1 MOV A,01H 。但是這只是對傳感器的位讀取操作，用循環(huán)指令即可以實現(xiàn)對傳感器存儲器的讀取操作。讀前總線保持為低 NOP NOP NOP SETB DQ 。MAX內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖310所示圖 310 MAX232的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：第一部分：電荷泵電路。第三部分：供電。（2）支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。圖41 建立caijixitong工程項目接下來Keil環(huán)境要求我們?yōu)閏ajixitong工程選擇一個單片機型號；我們選擇Ateml公司的AT89C51。 開始賦初值初始化（定時器、串口、中斷系統(tǒng)）溫度采集子程序鍵值處理設(shè)定溫度與當(dāng)前溫度相比較是否輸入溫度范圍YN溫度轉(zhuǎn)換處理子程序發(fā)送顯示區(qū)BCD碼刷新子程序顯示超過溫度范圍？進(jìn)行溫度控制YN報警處理圖 41 主程序流程圖溫度采集時需注意以下操作：（1）初始化DS18B20(發(fā)一個不少于480us的低脈沖)；（2）執(zhí)行ROM命令，主要用于定位；（3）執(zhí)行DS18B20的存儲器控制命令，用于轉(zhuǎn)換和讀數(shù)據(jù)；（4）數(shù)據(jù)處理, 從DS18B20讀出的二進(jìn)制值必須先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值，才能用于字符的顯示。（退出設(shè)定狀態(tài)）。TH=60、TL=08的的設(shè)定值時，LCD1602因此，硬件是基礎(chǔ)。用戶溫度輸入數(shù)據(jù)時上限、下限分別在LCD1602的第3位和第12位顯示。結(jié) 論本次數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)實現(xiàn)了模塊化、高精度、低成本、可擴展性等思想。隨著嵌入式系統(tǒng)的飛速發(fā)展，不久我國必將成為電子大國。 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者