基于8051單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-20 17:22 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 入端口來(lái)使用。P2 除了當(dāng)做一般 I/O端口使用外，若是在 AT89S52擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié) A8～A15，這個(gè)時(shí)候 P2便不能當(dāng)做 I/O來(lái)使用了。PORT1（～）：端口 1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4個(gè) LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口 1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052或是 8032的話(huà)， 又當(dāng)做定時(shí)器2的外部脈沖輸入腳，而 T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。PORT3（～）：端口 3也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4個(gè) TTL負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其引腳分配如下：：RXD，串行通信輸入。：TXD，串行通信輸出。：INT0，外部中斷 0輸入。：INT1，外部中斷 1輸入。：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 0輸入。：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1輸入。：WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入信號(hào)。：RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)接口分配情況如下：P0 口復(fù)用于傳輸 LED位數(shù)據(jù)以及值數(shù)據(jù)傳輸、P2 口的 LED的公共端的控制信號(hào)、P1 口分配做鍵盤(pán)接口、 和 、 用于溫度數(shù)據(jù)接口 [8]。 溫度檢測(cè)電路 溫度檢測(cè)電路DS18B20數(shù)字傳感器是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire總線技術(shù)的典型產(chǎn)品 [9]。它可以將被測(cè)溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，因此單片機(jī)可以方便的通過(guò)串行總線實(shí)現(xiàn)讀取。另外，1－Wire具有成本低、節(jié)省I/O口、抗干擾能力強(qiáng)，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等特點(diǎn)。DS18B20通過(guò)編程后，可以實(shí)現(xiàn)9～12位的溫度度數(shù)。由于DS18B20可以由數(shù)據(jù)線本身提供電源，因此單片機(jī)與其連接時(shí)，需要一根數(shù)據(jù)線和地線。DS18B20的工作性能如下：（1）1－Wire數(shù)據(jù)通信（2）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍3～（3）最高12位分辨率（4）12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750ms（5）可選擇寄生工作方式（6）檢測(cè)溫度范圍為—55176。 C～+125176。 C（7）被測(cè)溫度在—10176。 C～+85176。 C時(shí)，精度為177。176。 C（8）內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能（9）64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接（10）封裝形式多樣（11）負(fù)壓特性。電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)燒毀DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) [10]主要由四部分組成：64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。DS18B20 的管腳排列如圖 :圖 DS18B20的結(jié)構(gòu)圖DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND 為電源地；VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。光刻 ROM中的 64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼。64 位光刻 ROM的排列是：開(kāi)始 8位（28H）是產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào)，接著的 48位是該 DS18B20自身的序列號(hào)，最后 8位是前面 56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM的作用是使每一個(gè) DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20的目的。DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12位轉(zhuǎn)化為例:用 16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達(dá)，其中 S為符號(hào)位。 表 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)LSByteM231201234bi76t5bi4tbi0SS645398這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20的兩個(gè) 8比特的 RAM中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 ；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 [11]即可得到實(shí)際溫度。例如+125℃的數(shù)字輸出為 07D0H，+℃的數(shù)字輸出為 0191H，℃的數(shù)字輸出為 FF6FH，55℃的數(shù)字輸出為 FC90H。溫度檢測(cè)控制電路如圖 ：GNDVCS18B20VCR 圖 溫度檢測(cè)控制電路圖 報(bào)警電路報(bào)警電路設(shè)計(jì) [12]的工作過(guò)程：如圖 ，該報(bào)警電路由兩個(gè)主要部件組成，BUZZ 喇叭報(bào)警裝置和三極管，如果來(lái)自單片機(jī) 射極導(dǎo)通，即有電流通過(guò)時(shí)，那么從 VCC到 BUZZ到集電極也會(huì)有電流通過(guò)，這樣會(huì)讓 BUZZ報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警聲音，如果來(lái)自來(lái)單片機(jī) 的發(fā)射極沒(méi)有導(dǎo)通，則無(wú)電流通過(guò)，喇叭不發(fā)聲音。即當(dāng) 平時(shí)，喇叭報(bào)警，當(dāng) 。圖 報(bào)警電路 控制電路及顯示電路通過(guò) 2個(gè)外部電路來(lái)控制溫度，只要在中斷口讓 2個(gè)開(kāi)關(guān)接地。然后把調(diào)節(jié)后的溫度通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。LED 顯示器 [13]結(jié)構(gòu)與原理LED顯示器由 7條發(fā)光二極管組成顯示字段，有的還帶有一個(gè)小數(shù)點(diǎn) dp將 7段發(fā)光二極管陰極連在一起，成為共陰極接法，當(dāng)某個(gè)字段的陽(yáng)極為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。共陽(yáng)極接法是將 LED的所有陽(yáng)極并接后就連到+5V 上，當(dāng)某一字段的陰極為 0時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段就點(diǎn)亮。靜態(tài)串行顯示器的結(jié)構(gòu)圖如 ：abcdefgdpVccabcdefgdp共陰極 共陽(yáng)極圖 靜態(tài)串行顯示器的結(jié)構(gòu)圖點(diǎn)亮 LED顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法 [14]。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字段時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，這種方式，每一顯示位都需要一個(gè)8位輸出口控制，占用硬件較多，一般僅用于顯示器位數(shù)較少的場(chǎng)合。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。對(duì)每為顯示器而言，每隔一段時(shí)間顯示一次。顯示位的亮度既跟導(dǎo)通電流有關(guān)，也和點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。動(dòng)態(tài)顯示器因硬件成本較低而被采用。為了顯示字符，要為 LED顯示器提供顯示段碼，組成一個(gè)“8”字形的 7段，再加上 1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì) 8段，因此提供 LED顯示器的顯示段碼為一個(gè)字節(jié)。 LED 顯示器與單片機(jī)的接線圖本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī) P0口并經(jīng)總線驅(qū)動(dòng)器 74LS245控制 6位數(shù)碼管的段碼，通過(guò)位選線 。由于采用動(dòng)態(tài)顯示，其優(yōu)點(diǎn)是占用硬件資源少，功耗小。但必須注意：掃描周期必須控制在視覺(jué)停頓時(shí)間內(nèi)，一般在 20ms以?xún)?nèi)，否則會(huì)出現(xiàn)閃爍或跳動(dòng)現(xiàn)象。如圖 為 LED與單片機(jī)的接線圖 [15]。圖 LED與單片機(jī)的接線圖顯示器有四個(gè) LED數(shù)碼管組成。輸入串行數(shù)據(jù)線 DIN和位移信號(hào) CLK，四個(gè)串/并移位寄存器與芯片74LS245相連。每片的并行輸出作為 LED數(shù)碼管的碼段。74LS245是用來(lái)驅(qū)動(dòng) LED的設(shè)備 [16]，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)AT89S52單片機(jī)的 P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過(guò) P0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74LS245等總線驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)片選端 CE低電平有效時(shí)，DIR=“0”，信號(hào)由 B向 A傳輸（接收）；DIR=“1”，信號(hào)由 A向 B傳輸（發(fā)送）；當(dāng) CE為高電平時(shí)，A、B 均為高阻態(tài)。P0口與74LS245輸入端相連,E 端接地，保證數(shù)據(jù)現(xiàn)暢通。AT89S52的 RD和PSEN相與后接 DIR，使得 RD或 PSEN有效時(shí)，74LS245輸入
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