【文章內(nèi)容簡介】 ][5]。沈陽化工大學學士學位論文 第二章 硬件的設計 圖23 設計原理圖由AT89C51構成的數(shù)字溫度計由三部分組成：DS18B20溫度傳感器、AT89C5顯示模塊。產(chǎn)品的主要技術指標：（1）采用單總線技術，與單片機通信只需要一根I/O線，在一根線上可以掛接多個DS18B20。（2）每只DS18B20具有一個獨有的，不可修改的64位序列號，根據(jù)序列號訪問地址器件。（3）低壓供電，電源范圍從3～5V，可以本地供電，也可以直接數(shù)據(jù)線上竊取電源（寄生電源方式）。（4）測溫范圍為55℃～+125℃，在10℃~85℃范圍內(nèi)誤差為：177?！?。（5）可編輯數(shù)據(jù)為9～12位，轉(zhuǎn)換12位溫度時間為750ms（最大）（6）用戶可自行設定報警上下限溫度（7）報警搜索命令可識別和尋址哪個器件的溫度超出預定值（8）DS18B20的分辨率由用戶通過EEPROM設置為9～12位（9）DS18B20可將檢測到溫度值直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并通過串行通信的方式與主控制器進行數(shù)據(jù)通信。 溫度檢測系統(tǒng)工作原理 利用AT89C51組成的數(shù)字溫度計的工作原理：溫度傳感器DS18B20將被測環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號的數(shù)字信號（以十六位補碼形式，占兩個字節(jié)），傳感器可置于離裝置150米以內(nèi)的任何地方，輸出腳I/，AT89C51內(nèi)帶FlashROM，用戶程序存放在這里。顯示器模塊由四個單獨的共陰LED數(shù)碼管組成。系統(tǒng)程序分傳感器控制程序和顯示器程序兩部分，傳感器空控制程序是按照DS18B20的通信協(xié)議編制。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對傳感器的讀寫和對溫度的顯示。 單片機AT89C51具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用系統(tǒng)可用三節(jié)電池（）供電。[6] 單片機的選擇 屬于哈佛體結構的MCS51系列單片機，其程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各自獨立，編址范圍均為64KB。該系列產(chǎn)品功能強，運行速度高，可靠性強，其為低電壓；高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4位的EEPROM和128位的RAM，兼容MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)通用8位CPU和Flash存儲單元，可靈活運用于性價比高的應用場合，所以設計中單 片機選取的型號為AT89C51！ 圖24 單片機管腳圖 （1） 主要性能參數(shù)： ①與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)兼容4K字節(jié)EEPROM ②1000次擦寫周期 ③全靜態(tài)操作：0HZ~24MHZ ④三級加密程序存儲器 ⑤23*8字節(jié)的內(nèi)部RAM ⑥32個可編程I/O口線 ⑦ 2個16位定時/計數(shù)器 ⑧6個中斷源 ⑨可編程串行UART通道 ⑩低功耗空閑和掉電模式述： （2）功能特性描述：AT89C51提供以下標準功能：4K字節(jié)FLASH閃速存儲器，128字節(jié)的內(nèi)部RAM。32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個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，AT89C51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/記數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存中的內(nèi)容，但是振蕩器停止工作并禁止其它所有部件直到下一個硬件復位！各引腳對應的功能簡要介紹如下： 圖25 AT89C51的內(nèi)部結構圖GND—— 接地。VCC —— 電源端，接＋５Ｖ～ —— P0口當P0口作為普通輸入接口時，應先向口鎖存器寫“1”。當P0口是在訪問片外存儲器（擴展RAM或ROM）時，它是標準的雙向I/O接口。分時復用作為低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)總線使用?！?—— P1口，它僅用作為I/O口使用，它也是自帶上拉電阻的8位準雙向I/O端口，每一位可以能驅(qū)動４個ＬＳＴＴＬ負載。當P1口用作輸入接口時，應先向口鎖存器寫“1”?！?—— P2口。作為普通I/O口使用時，它是自帶上拉電阻的8位準雙向I/O，每一位可以能驅(qū)動４個ＬＳＴＴＬ負載。作為輸入接口時，應先向口鎖存器寫“1”。在訪問片外存儲器（擴展RAM或ROM）時，作為高8位地址線使用?！?—— P3口，是自帶上拉電阻的8位準雙向I/O口，每一位可以能驅(qū)動４個ＬＳＴＴＬ負載?？捎米鬏斎肟冢瑧认蚩阪i存器寫“1”。P3 口還具有以下特殊功能：RXD() —— 串行輸入口TXD() —— 串行輸出口INT0() —— 外部中斷0INT1() —— 外部中斷T0() —— 定時器0 外部輸入T1() —— 定時器1 外部輸入WR() —— 外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號RD() —— 外部數(shù)據(jù)存儲器讀信號RST —— 復位。當振蕩器在運行中只要復位管腳出現(xiàn)2個機器周期高電平，即可復位內(nèi)部。有擴散電阻連接到VSS，僅需要外接一個電容到VCC即可實現(xiàn)上電復位。ALE —— 地址鎖存使能。在訪問外部存儲器時，輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)，在正常情況下，ALE 輸出信號恒定為1/6 振蕩頻率并可用作外部時鐘或定時。PSEN —— 程序存儲使能。當執(zhí)行外部程序存儲器代碼時，PSEN每個機器周期被激活兩次。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN無效。訪問內(nèi)部程序存儲器時，PSEN無效。EA/VPP —— 外部尋址使能/編程電壓。在訪問整個外部程序存儲器時EA必須外置低電平，如果EA為高時將執(zhí)行內(nèi)部程序，除非程序計數(shù)器包含大于片內(nèi)FLASH的地址。該引腳在對FLASH編程時，接5V/12V編程電壓(Vpp)，如果保密位1已編程，EA在復位時由內(nèi)部鎖存。XTAL1 —— 反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路輸入[7]。 復位電路見圖28所示： 圖28 單片機復位電路復位電路工作原理[8]：電容在上接高電平，電阻在下接地，中間為RST。這種復位電路的工作原理是：通電時，電容兩端相當于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機開始正常工作。 顯示電路 顯示器件選用的是4位共陰極數(shù)碼管顯示。見圖29所示: 顯示電路采用靜態(tài)顯示，4位共陰LED數(shù)碼管。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接用于筆劃段字形代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接門電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的宇形碼，因此，使用這種方法，單片機中CPU的開銷小。(1) LSD的靜態(tài)顯示實際使用的LED顯示器通常由多位構成，對多位LED顯示器的控制包括字行控制和字位控制，在靜態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字行控制是獨立的，分別接到一個8位I/0接口上，字位控制線連在一起，接地或5伏。(2) LSD顯示器及接法通常所說的LED顯示器由7個發(fā)光二極管組成，故也稱7段數(shù)碼管，此外顯示器還有一個圓點型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點，故有時也稱八段LED顯示管，通過7段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字，字母及其他符號。LEA示器中的發(fā)光二極管有2種接法:（1） 共陽極接法 把發(fā)光二極管的陽極連在二起構成共陽極，使用時公共陽極接+5伏，這樣，陽極輸入端低電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入高電平則不點亮。（2） 共陰極接法 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構成共陰極，使用時，公共陰極接地，這樣，陽極輸入端高電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入端低電平則不點亮[9]。沈陽化工大學學士學位論文 第二章 硬件的設計 圖29 AT89C51與4位數(shù)碼管接口電路圖 溫度傳感器DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下：（1）獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；（2）多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，