【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)電路搭建起溫度測量系統(tǒng)的硬件部分。 圖 電源電路的硬件設(shè)計 5 圖 溫度測量系統(tǒng)硬件連接圖 2． 2 各電路模塊分析 2． 2． 1 電源電路 單片機、溫度傳感器、數(shù)碼管都支持 5V 電源工作，因此電源只需要單一 5V 供電即可，然后用芯片 7805 將直流電壓降到穩(wěn)定到 5V，特別的芯片 7805 的輸入電壓應(yīng)比輸出電壓高47V，所以最好選用輸出電壓 9~12V 的變壓器。 如 圖 1， 220V 的交流電通過變壓器變壓，在通過整流橋和濾波電容 ，可以變?yōu)樘囟〝?shù)值的直流電（大于 5V），通過 7805 芯片、 C2（低頻濾波電容）和 C2（高頻濾波電容），得到穩(wěn)定的 5V 直流電，滿足單片機、溫度傳感器和數(shù)碼管的使用。 2． 2． 2 單片機電路 要使單片機工作起來，需要給單片機接入復(fù)位電路和外接晶振。 圖 上電復(fù)位電路 當 AT89C52 上電時，需要對其進行一次復(fù)位操作。復(fù)位操作可以將 AT89C52 置成初始一個瞬時高電平來完成的，電路如圖 所示。 上電瞬間，電流產(chǎn)生一個突發(fā)的向上尖峰脈沖，電流通過 C1 電容到達 AT89C52 的復(fù)6 位端口 RST 對其進行復(fù)位 。尖峰過后，電流平穩(wěn)，電容 C1 阻止電流通過，避免反復(fù)復(fù)位。電阻 R1 用于給 C1 放電，將 9 腳的電位拉低，防止 RST 端口上持續(xù)高電平。 圖 晶振電路 給 AT89C52 提供一定的時鐘頻率，它才能正常工作，如圖 。 2． 2． 3 溫度傳感器 DS18B20 電路 DS18B20 數(shù)字傳感器是一個 3 腳的芯片， 1 腳接地， 2 腳為數(shù)據(jù)輸入輸出， 3 腳為可選的 VCC 電源。通過一個單線接口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，因此單片機與 DS18B20 僅需一條數(shù)據(jù)連接線（除了地線）。 DS18B20 應(yīng)用電路有下面幾種 ： （ 1） 寄生電源工作方式。 優(yōu)點： 1）進行遠距離測溫時，無需本地電源 2）可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取 ROM 3）電路簡潔，僅用一個 I/O 口 缺點：多個溫度傳感器掛在一個 I/O 口上進行多點測溫時， 上拉電阻無法提供足夠的能量，造成無法轉(zhuǎn)換溫度或誤差較大。 因此這種電路只適合于單一溫度傳感器測溫下使用，不適用采用電池供電的系統(tǒng)中，且電源 VCC 必須保證在 5V，電源電壓下降時，寄生電源汲取的能量降低，使誤差變大。 （ 2） 寄生電源強上拉供電方式。 改進的寄生電源工作方式，為使 DS18B20 在動態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)，進行溫度 轉(zhuǎn)換或拷貝到 E2 存儲器時，用 MOSFET 把 I/O 線直接拉到 VCC 就可滿足電流的供應(yīng)，在發(fā)出任何涉及到拷貝到 E2 存儲器或啟動溫度轉(zhuǎn)換的指令后，必須在最多 10us 內(nèi)把I/O 線轉(zhuǎn)換到強上拉狀態(tài)，強上拉方式可以解決電流供應(yīng)不足的問題，因此適用于多點測溫，缺點是多占用一個 I/O 口進行強上拉切換。 （ 3） 外部電源供電方式 。 這種方式是 DS18B20 的最佳工作方式，工作溫度可靠，抗干擾能力強，電路也簡單，并且可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 7 圖 外部電源供電方式 綜合比較，采用圖 所示的外部電源供電 方式應(yīng)用電路進行設(shè)計。 2． 2． 4 數(shù)碼管顯示電路 單片機驅(qū)動 LED 數(shù)碼管的方法很多，按照顯示方法分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。 靜態(tài)顯示是指顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，要顯示的數(shù)據(jù)送出后不再控制 LED，直到下次直到下次顯示時再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的 CPU 時間少。動態(tài)顯示要 CPU 時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用 CPU 時間多。 兩種方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時間，但是每個顯示單元都需要單獨的鎖存驅(qū)動電路，使用的電路硬件較多，動態(tài)顯示雖然有閃 爍感，占用 CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 動態(tài)掃描顯示接口是單片機中應(yīng)用最廣泛的一種顯示方式，其接口電路是把所有的LED 數(shù)碼管的 8 個筆畫段 a~g、 dp 的同名端連在一起，而每一個數(shù)碼管接收到相同的字型碼，但究竟是哪個數(shù)碼管亮，則取決于 COM 端，而這一端是由 IO 控制的，可以自行決定顯示哪一位。 所謂動態(tài)掃描，就是指我們采用分時的方法，輪流控制各個數(shù)碼管的 COM 端，使各個數(shù)碼管輪流點亮，在輪流點亮的掃描過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間是極為短暫的，約1ms 左右，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余暉效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。 從上述論述中可以看出動態(tài)顯示方案具備較強的實用性，也是目前單片機應(yīng)用中數(shù)碼管顯示較為常用的一種方式，所以在本設(shè)計中采用動態(tài)顯示方案。 2． 2． 5 譯碼電路部分 通過控制單片機的 I/O 口實現(xiàn)數(shù) 碼管部分的數(shù)碼顯示，根據(jù) A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、DP 在數(shù)碼管上的位置，不妨選用共陰極的數(shù)碼管來顯示，分別將八段數(shù)碼管編碼為hgfedcba，由此可得 0~9 的編碼分別為 0x3f、 0x0 0x5b、 0x4f、 0x6 0x6d、 0x7d、 0x00x7f、 0x6f，通過 74HC138 進行譯碼，從而控制每一個數(shù)碼管 的輸出。 ３ 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 3． 1 溫度測量系統(tǒng)軟件 流程圖 溫度測量系統(tǒng)的軟件主流程圖可以劃分成各子模塊，分別為定時器設(shè)置、中斷部分、8 讀取 DS18B20 溫度和溫度譯碼輸出 ，如圖 所示， 圖 軟件主流程圖 3． 2 溫度測量系統(tǒng) 各子 模塊 3． 2． 1 定時器設(shè)置部分 數(shù)碼管的掃描采用定時器中斷的方式，定時器 /計數(shù)器 T0 由特殊功能寄存器 TH0、 TL0構(gòu)成，定時器 /計數(shù)器 T1 由特殊功能寄存器 TH TL1 構(gòu)成 。特殊功能寄存器 TMOD 用于選擇定時器 /計數(shù)器 T0、 T1 的工作模式和工作方式。特殊功能寄存器 TCON 用于控制 T0、T1 的啟動和停止計數(shù)，同時包含了 T0、 T1 的狀態(tài)。 TMOD、 TCON 這兩個寄存器的內(nèi)容由軟件設(shè)置。單片機復(fù)位時，兩個寄存器的所有位都被清 0。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 表 工作方式寄存器 TMOD 格式 定時器 /計數(shù)器有 4 種工作方式，本次設(shè)計采用工作方式 1，選擇 T0 定時，所以 TMOD中 T1 方式半段沒有用 到，高 4 位全為 0，選擇工作方式 1，所以 M1M0 為 01,選擇定時模式，所以 C/T 為 0。 GATE 為 0，僅由運行控制位 TR0