【文章內(nèi)容簡介】 值轉換成十進制值，所以本設計選用智能溫度傳感器 DS18B20。傳感器和數(shù)字轉換電路都被集成在一起，每個 DS18B20 都具有唯一的64 位序列號，由于該溫度計采用數(shù)字輸出形式，故不需要 A/D 轉換 器。單片機主要是對溫度傳感器 DS18B20 進行編程，讀取溫度傳感器的溫度值，并把溫度值通過顯示器顯示出來。 圖 系統(tǒng)設計總框圖 系統(tǒng)工作原理 采用單總線技術設計的溫度測量系統(tǒng)，整個系統(tǒng)以 AT89S52 單片機為主機，其它設備為從設備。本系統(tǒng)通過單總線可以掛接很多個智能溫度傳感器 DS18B20，用于不同地方的溫度測量。 該溫度測量系統(tǒng)的工作原理就是進行單片機編程，是智能溫度傳感器 DS18B20正常工作，去測量外界環(huán)境的實際溫度， 使用 74LS164 來驅動， 并由數(shù)字顯示電路顯示當時的溫度值。 AT89S52 閃光燈電路 閃光燈電路 DS18B20 傳感器 復位 電路 LED 顯示電路 報警電路 晶體振蕩電路 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 6 單片機 AT89S52 單片機功能特性概述 本系統(tǒng)采用 AT89S52 單片機作為微處理器。 AT89S52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含 4kbytes 的可編程的 Flash 只讀程序存儲器 ,兼容標準 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash 程序存儲器既可在線編程（ ISP），也可用傳統(tǒng)方法進行編程，所以低價位 AT89S52 單片機可為提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域，對于簡單的測溫系統(tǒng)已經(jīng)足夠。單片 機AT89S52具有低電壓供電和體積小等特點。 AT89S52提供以下標準功能 :4k字節(jié) Flash閃速存儲器、 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM、 32 個 I/O 口線、兩個 16 位定時 /計數(shù)器、 1 個 5向量兩級中斷結構、一個全雙工串行通信口、片內(nèi)振蕩器及時鐘電路，同時， AT89S52可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式；空閑方式停止CPU 的工作，但允許 RAM、定時 /計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作一直到下個硬件復位 。 AT89S52 引腳功能介紹 AT89S52 的引腳排列如圖 所示。下面簡要介紹本次設計需要用到的引腳的功能。 圖 AT89S52 原理圖 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 AT89S52 單片機為 40 引腳雙列直插式封裝。 ● VCC：供電電壓 。 ● GND：接地 。 ● P0 口 ： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每個管腳可吸收 8TTL 門電流。當P1 口的管腳寫“ 1”時，被定義為高阻輸入。 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。在 FLASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當FLASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部電位必須被拉高。 ● P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙 向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入“ 1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 ● P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電 流，當 P2 口被寫 “ 1” 時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時， P2 口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 ● P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“ 1”后 ，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流 (ILL)，也是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89S52 的一些特殊功能口： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) INT0(外部中斷 0) INT1(外部中斷 1) T0(記時器 0 外部輸入 ) T1(記時器 1 外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) ● RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩 個機器周期的高電平時西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 間。 ● ALE：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時 ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 ● PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期 PSEN 兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存 儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 ● EA/VPP：當 EA 保持低電平時，訪問外部 ROM；注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 EA 端保持高電平時 。 ● XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 ● XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 單片機的最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng) ,或者稱為最小應用系統(tǒng) ,是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng) .對 51 系列單片機來說 ,最小系統(tǒng)一般應該包括 :單片機、晶振電路、復位電路 . 單片機最小系統(tǒng)如圖 所示，其中有 4 個雙向的 8 位并行 I/O 端 口，分別記作 P0、 P P P3，都可用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出， P3 口具有第二功能為系統(tǒng)提供一些控制信號。時鐘電路用于產(chǎn)生 C51 單片機工作所必須的時鐘控制信號，內(nèi)部電路在時鐘信號的控制在下，嚴格地按照時序指令工作。 C51 內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反向放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片的引腳 XTAL1，輸出端為 XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調電容，就構成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的微調電容通常選擇為 30pF，該電容的大小會影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體的 振蕩頻率為 12MHz。 把 EA 腳接高電平，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器，但在 PC 值超過 0FFFH（ 8Kbyte地址范圍）時，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。 如圖 是 51 系列單片機的最小系統(tǒng)電路圖 。 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 9 圖 最小系統(tǒng)原理圖 晶振電路 單片機內(nèi)由反相放大器所構成的時鐘振蕩電路， XATL1 和 XATL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式， XATL1 和 XATL2 引腳上外接定時元件。采用 12MHz 的石英晶體和兩個 30pF 電容 C1 和 C2 組成的并聯(lián)諧振回路，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩，產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元。電路中兩個電容 C1， C2 的作用有兩個 :一是幫助振蕩器起振 。二是對振蕩器的頻率進行微調如圖 是晶振電路圖 。 圖 晶振 電路 原理圖 西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 10 復位電路 系統(tǒng)的復位電路如 圖 所示，在 RET 輸入端出現(xiàn)高電平時實現(xiàn)復位和初始化。在振蕩器運行的情況下，實現(xiàn)復位操作，必須使 RET 引腳至少保持兩個機器周期的高電平。 CPU 在第二個周期內(nèi)執(zhí)行內(nèi)部復位操作，以后每一個周期重復一次，直至RET 端電平變低。復位器件不產(chǎn) 生 ALE 及 PSEN 信號。當 RET 引腳返回低電平后，CPU 從 0 地址開始執(zhí)行程序。 本設計采用開關復位電路，使用方便，當開關 S1 按下時，溫度復位。這樣就不用再重啟單片機電源就可以實現(xiàn)復位。 圖 復位電路 原理圖 測溫電路設計 由于傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件測出的一般都是電壓，再轉換成對應的溫度，需要比較多的外部元件支持，且硬件電路復雜，制作成本相對較高。這里采用DALLAS 公司的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 作為測溫元件。 DS18B20 是一種改進型智能溫度傳感器，全部傳感器件及轉換電路集成在形如 三極管的集成電路中，可以滿足 55 攝氏度到 +125 攝氏度范圍的溫度測量，且測量精確，可以在一秒內(nèi)把溫度轉化成數(shù)字，測得的溫度值儲存在兩個八位的 RAM 中，單片機可以直接從中讀出數(shù)據(jù)并且轉換成十進制溫度值，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合惡劣的環(huán)境的現(xiàn)場測溫。其溫度檢測電路圖如圖原理中所示。 DS18B20 管腳 1 GND 接地，管腳 2 DQ 為數(shù)字信號輸入輸出端，接到 AT89S52的 端，管腳 3GND 接 電源。 DSl8B20 數(shù)字溫度計提供 9 位 (二進制 )溫度讀數(shù)指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出因此從主機 CPU到DSl8B20 僅需一條線 (和地線 )DSl8B20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部西京學院本科畢業(yè)設計（論文） 11 電源因為每一個 DSl8B20 在出廠時已經(jīng)給定了唯一的序號因此任意多個 DSl8B20 可以存放在同一條單線總線上這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件 DSl8B20 的測量范圍從 55 到 +125 增量值為 可在 1 秒 (典型值 )內(nèi)把溫度變換成數(shù)字 ,每一個DSl8B20 包括一個唯一的 64 位長的序號該序號值存放在 DSl8B20 內(nèi)部的 ROM(只讀存貯器 )中開始 8位是產(chǎn)品類型編碼 (DSl8B20編碼均為 10H)接著的 48位是每個器件唯一的序號最后 8 位是前面 56 位的 CRC(循環(huán)冗余校驗 )碼 DSl8B20 中還有用于貯存測得的溫度值的兩 8 位存貯器 RAM 編號為 0 號和 1 號 ， 1 號存貯器存放溫度值的符號如果溫度為負 ， 則 1 號存貯器 8 位全為 1 否則全為 00 號存貯器用于存放溫度值的補碼 LSB(最低位 )的 1 表示 (550125)DSl8B20 的引腳如圖 所示每只DS1820都可以設置成兩種供電方式即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導線但完成溫度測量的時間較長采取外部