【正文】 單片機(jī)原理與應(yīng)用 最后是按鍵子程序及報(bào)警子程序的調(diào)試，將按鍵子程序及報(bào)警子程序及上述程序正確編排后，寫入單片機(jī)中，上電后，各個(gè)部分工作正常，在測得當(dāng)前溫度超出設(shè)定溫度上下限后，蜂鳴器 發(fā)出 報(bào)警聲，調(diào)試基本成功。第三步是加電檢查。做好這些設(shè)置后便可進(jìn)行自動布線，自動布線后如果布線不是很理想還可用手動布線進(jìn)行手動修改，這樣 PCB 圖就畫好了。 讀 出溫度子程序 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(shí)需進(jìn)行 CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。 圖 AT89C51 單片機(jī)構(gòu)成的最小系 傳感器數(shù)據(jù)采集電路 傳感器數(shù)據(jù)采集電路主要指 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路。 AT89C51 的 穩(wěn)態(tài)邏輯可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì) 時(shí)也要給予一定的重視。而所謂跳過 ROM命令即： MOV A,0CCH。初始化過程是主機(jī)通過向作為從機(jī)的 DS18B20 芯片發(fā)一個(gè)有時(shí)間寬度要求的初始化脈沖實(shí)現(xiàn)的。 表 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表 陜西教育學(xué)院 高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁 10 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。 * 測溫范圍 － 55℃ ～＋ 125℃ ，固有測溫分辨率 ℃ 。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低 ，將輸出電流。128*8 位內(nèi)部 RAM 溫度范圍： 50℃ ～ 125℃。同時(shí)， DS18B20的輸出為數(shù)字量，可以直接與單片機(jī)連接，無需后級 A／ D轉(zhuǎn)換，控制簡單。電子溫度計(jì)的出現(xiàn)，給人類的生活帶來了很多方便，使人類不管是在生活還是在工業(yè)方面都有了很多便利之處。 （ 3）實(shí)時(shí)性強(qiáng) 選用高性能的 AT89C51 單片機(jī)的實(shí)時(shí)性，表現(xiàn)在內(nèi)部和外部事件能及時(shí)地響應(yīng)，并做出相應(yīng)的處理。測溫傳感器使用二極管結(jié)電壓變化的數(shù)值來轉(zhuǎn)化成溫度的變化，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用 單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。 低功耗的閑置和掉電模式 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個(gè) TTL 門電流。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 * 供熱 /制冷管道熱量計(jì)量，中 央空調(diào)分戶熱能計(jì)量和工業(yè)領(lǐng)域測溫和控制 ③ .DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： *獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信； *多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； *無須外部器件； *可 通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； *零待機(jī)功耗； *溫度以 9 或 12 位數(shù)字； *用戶可定義報(bào)警設(shè)置； *報(bào)警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件； *負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 當(dāng)符號位 S＝ 0 時(shí)，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號位 S＝ 1 時(shí)，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。從 to 時(shí)刻開始 15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上， DSl820 在 t o 后1560us 間對總線采樣。顯然通道數(shù)越多，這種省時(shí)效應(yīng)就越明顯。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。單片機(jī)內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，外部還需附加電路。由于單線制只有一根線，圖 AT89C51 的復(fù)位電路 陜西教育學(xué)院 高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁 17 因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 設(shè)計(jì)中，印刷電路板采用 單面板 ，給人看起來沒有太復(fù)雜的感覺。元件焊接的時(shí)候要先查看跳線，首先焊接所有的跳線，其次再焊接分離元件，最后焊接集成塊和外接的引線。第二步是單步運(yùn)行。至此，此次設(shè)計(jì)的調(diào)試部分完成。西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 [11]周荷琴，吳秀清，微型計(jì)算機(jī)原理 與接口技術(shù)。接下來顯示當(dāng)前溫度，若不顯示則說明硬件有問題 ，此時(shí)蜂鳴器將報(bào)警，綠色指示燈也會點(diǎn)亮。按下復(fù)位按鍵， LED 無顯示，松開，顯示正常，證明復(fù)位電路正常。 硬件及軟件調(diào)試 硬件調(diào)試，第一步是目測，在印好電路板之后，先檢查印制線是否有斷線、是否有毛刺、是否與其它線或焊盤粘連、焊盤是否有脫落、過孔是否有未金屬化現(xiàn)象。在畫原理圖的時(shí)候?yàn)榱穗娐钒灞容^好看，要注意布局，同時(shí)還得注意元件 封裝，命名等。 LED 數(shù)碼管將當(dāng)前被測溫度值顯示，從而測出被測的溫度值。最簡單的復(fù)位電路如圖 所示。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。試驗(yàn)中 ,當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時(shí) ,讀取的測溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。之后在 t1 時(shí)刻將總線 拉高，產(chǎn)生讀時(shí)間隙，讀時(shí)間隙在 t1 時(shí)刻后 t 2 時(shí)刻前有效， t 2 距 to 為 15us。主機(jī) ROM 的前 56 位來計(jì)算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。 XTAL2： 來自反向振蕩器的 輸出。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 （ 1） 主要特性： （ 4）抗干擾性和可靠性設(shè)計(jì)。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持。 在我們?nèi)粘Ｉ罴案鞣N生產(chǎn)中，經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻。 （ 3）保證性能指標(biāo)要求的技術(shù)措施。如圖 所示。 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。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 XTAL1： 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。第 5個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（ CRC）。 ③讀時(shí)間隙 見圖 ，主機(jī)總線 to時(shí)刻從高拉至低電平時(shí)，總線只須保持低電平 l us。 (3)連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。 該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 陜西教育學(xué)院 高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁 16 （ 4）單片機(jī)的復(fù)位電路 本設(shè)計(jì)中 AT89C51 是采用上電 自動復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音。 利用 Protel 99SE 畫原理圖。對于懷 疑是復(fù)位電路故障而不能正常工作的單片機(jī)也可以采用模擬復(fù)位的方法來判斷，單片機(jī)正常工作時(shí)第 9 腳對地電壓為零，可以用導(dǎo)線短時(shí)間和＋ 5V 連接一下，模擬一下上電復(fù)位，如果單片機(jī)能正常工作了，說明這個(gè)復(fù)位電路有問題。證明顯示電路正常。此時(shí)數(shù)碼管應(yīng)顯示初值 025，由于顯示時(shí)間稍短，一閃即過。合肥，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社， 2021. [12]范立南，謝子殿 .單片機(jī)原理及應(yīng)用教程 .北京大學(xué)出版社， 2021. [13]沈德金 .MCS51 系列單片機(jī)接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗?.：北京航空航天大學(xué) .2021. [14]潘松，趙敏笑設(shè)計(jì)的所有功能全部得以實(shí)現(xiàn)。第三步是系統(tǒng)連調(diào)，即進(jìn)行軟件和硬件聯(lián)合調(diào)試。當(dāng)然為了美觀在布線中最好不要出現(xiàn)跳線。選元器件時(shí)，盡量選擇能使電路簡化的器件?？紤]到實(shí)際應(yīng)用中寄生電源供電方式適應(yīng)能力差且易損壞，此處采用電源供電方式， I/O 口接單片機(jī)的 口。 AT89C51 的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種：內(nèi)部時(shí)鐘電方式和外部時(shí)鐘方式。該器件采用 ATMEL 高密度非易圖 陜西教育學(xué)院 高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁 15 失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 DS1820 使用中注意事項(xiàng) DS1820 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn) ,但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： (1)較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償 ,由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送 ,因此 ,在對 DS1820 進(jìn)行讀寫編程時(shí) ,必須嚴(yán)格的保證讀寫初始化 跳過 ROM 變換溫度 等待 1S 初始化 設(shè)置 1820 個(gè) 數(shù) 匹配 ROM 讀存儲器 存放在緩沖區(qū)指針增 1 初始化 b1=0? 否 是 陜西教育學(xué)院 高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁 14 時(shí) 序 ,否則將無法讀取測溫結(jié)果。若低電平，寫入的位是 0。表 2 是一部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。 I/O C 64 位 ROM 單 線 接 口 高速緩存 存儲器與控制邏 輯 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 Vdd 陜西教育學(xué)院 高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）