【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 值轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值，所以本設(shè)計(jì)選用智能溫度傳感器 DS18B20。傳感器和數(shù)字轉(zhuǎn)換電路都被集成在一起，每個(gè) DS18B20 都具有唯一的64 位序列號(hào)，由于該溫度計(jì)采用數(shù)字輸出形式，故不需要 A/D 轉(zhuǎn)換 器。單片機(jī)主要是對(duì)溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行編程，讀取溫度傳感器的溫度值，并把溫度值通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖 系統(tǒng)工作原理 采用單總線技術(shù)設(shè)計(jì)的溫度測(cè)量系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)以 AT89S52 單片機(jī)為主機(jī)，其它設(shè)備為從設(shè)備。本系統(tǒng)通過(guò)單總線可以掛接很多個(gè)智能溫度傳感器 DS18B20，用于不同地方的溫度測(cè)量。 該溫度測(cè)量系統(tǒng)的工作原理就是進(jìn)行單片機(jī)編程，是智能溫度傳感器 DS18B20正常工作，去測(cè)量外界環(huán)境的實(shí)際溫度， 使用 74LS164 來(lái)驅(qū)動(dòng)， 并由數(shù)字顯示電路顯示當(dāng)時(shí)的溫度值。 AT89S52 閃光燈電路 閃光燈電路 DS18B20 傳感器 復(fù)位 電路 LED 顯示電路 報(bào)警電路 晶體振蕩電路 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 單片機(jī) AT89S52 單片機(jī)功能特性概述 本系統(tǒng)采用 AT89S52 單片機(jī)作為微處理器。 AT89S52 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4kbytes 的可編程的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器 ,兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 Flash 程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ ISP），也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程，所以低價(jià)位 AT89S52 單片機(jī)可為提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，對(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)溫系統(tǒng)已經(jīng)足夠。單片 機(jī)AT89S52具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)。 AT89S52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能 :4k字節(jié) Flash閃速存儲(chǔ)器、 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM、 32 個(gè) I/O 口線、兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 1 個(gè) 5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)、一個(gè)全雙工串行通信口、片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，同時(shí)， 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(shí) /計(jì)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(gè)硬件復(fù)位 。 AT89S52 引腳功能介紹 AT89S52 的引腳排列如圖 所示。下面簡(jiǎn)要介紹本次設(shè)計(jì)需要用到的引腳的功能。 圖 AT89S52 原理圖 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 AT89S52 單片機(jī)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(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每個(gè)管腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng)P1 口的管腳寫“ 1”時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部電位必須被拉高。 ● P1 口： P1 口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 ● P2 口： P2 口為一個(gè)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(gè) TTL 門電 流，當(dāng) P2 口被寫 “ 1” 時(shí)，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(shí)， 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(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 ● 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。當(dāng) 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(shí)，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(shí)器 0 外部輸入 ) T1(記時(shí)器 1 外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) ● RST：復(fù)位輸入。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)西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 間。 ● ALE：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)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 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí) ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) 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(wú)效。 ● PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期 PSEN 兩次有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 ● EA/VPP：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，訪問(wèn)外部 ROM；注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí) 。 ● 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。 ● XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng) ,或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng) ,是指用最少的元件組成的單片機(jī)可以工作的系統(tǒng) .對(duì) 51 系列單片機(jī)來(lái)說(shuō) ,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括 :單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路 . 單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 所示，其中有 4 個(gè)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(hào)。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生 C51 單片機(jī)工作所必須的時(shí)鐘控制信號(hào)，內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)的控制在下，嚴(yán)格地按照時(shí)序指令工作。 C51 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)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(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的微調(diào)電容通常選擇為 30pF，該電容的大小會(huì)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(jī)訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在 PC 值超過(guò) 0FFFH（ 8Kbyte地址范圍）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。 如圖 是 51 系列單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖 。 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 最小系統(tǒng)原理圖 晶振電路 單片機(jī)內(nèi)由反相放大器所構(gòu)成的時(shí)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(shí)元件。采用 12MHz 的石英晶體和兩個(gè) 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(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元。電路中兩個(gè)電容 C1， C2 的作用有兩個(gè) :一是幫助振蕩器起振 。二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)如圖 是晶振電路圖 。 圖 晶振 電路 原理圖 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 復(fù)位電路 系統(tǒng)的復(fù)位電路如 圖 所示，在 RET 輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化。在振蕩器運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，必須使 RET 引腳至少保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平。 CPU 在第二個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，以后每一個(gè)周期重復(fù)一次，直至RET 端電平變低。復(fù)位器件不產(chǎn) 生 ALE 及 PSEN 信號(hào)。當(dāng) RET 引腳返回低電平后，CPU 從 0 地址開(kāi)始執(zhí)行程序。 本設(shè)計(jì)采用開(kāi)關(guān)復(fù)位電路，使用方便，當(dāng)開(kāi)關(guān) S1 按下時(shí)，溫度復(fù)位。這樣就不用再重啟單片機(jī)電源就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 圖 復(fù)位電路 原理圖 測(cè)溫電路設(shè)計(jì) 由于傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部元件支持，且硬件電路復(fù)雜，制作成本相對(duì)較高。這里采用DALLAS 公司的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 作為測(cè)溫元件。 DS18B20 是一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，全部傳感器件及轉(zhuǎn)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(cè)量，且測(cè)量精確，可以在一秒內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字，測(cè)得的溫度值儲(chǔ)存在兩個(gè)八位的 RAM 中，單片機(jī)可以直接從中讀出數(shù)據(jù)并且轉(zhuǎn)換成十進(jìn)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(chǎng)測(cè)溫。其溫度檢測(cè)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(hào)輸入輸出端，接到 AT89S52的 端，管腳 3GND 接 電源。 DSl8B20 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù)指示器件的溫度信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出因此從主機(jī) 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(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 電源因?yàn)槊恳粋€(gè) DSl8B20 在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)因此任意多個(gè) 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(cè)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(gè)DSl8B20 包括一個(gè)唯一的 64 位長(zhǎng)的序號(hào)該序號(hào)值存放在 DSl8B20 內(nèi)部的 ROM(只讀存貯器 )中開(kāi)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(gè)器件唯一的序號(hào)最后 8 位是前面 56 位的 CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn) )碼 DSl8B20 中還有用于貯存測(cè)得的溫度值的兩 8 位存貯器 RAM 編號(hào)為 0 號(hào)和 1 號(hào) ， 1 號(hào)存貯器存放溫度值的符號(hào)如果溫度為負(fù) ， 則 1 號(hào)存貯器 8 位全為 1 否則全為 00 號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)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(shè)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(dǎo)線但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)采取外部