【文章內容簡介】 1）電源和地的連接；2）單片機的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體以及 C3 和 C2 就構成了自激振蕩器并在單片機內部產生時鐘脈沖信號；3）RST 引腳外接 CR1 、R2 和 K0 構成了上電與按鍵均有效的復位電路。4） 引腳連接 VCC 表明使用內部 8K 的 FALSH 作為程序存儲器。與 DS18B20 連接口—— ： 1）采集的溫度數據從 輸入單片機，然后單片機進行 BCD 處理； 2）設置、修改的 TH 和 TL 值通過 拷貝到DS18B20 中。數碼管顯示利用 P0、P2 口： 1）P0 口為數碼管顯示提供段選信號；2）P2 中的 至 為數碼管顯示提供位選信號。語音芯片連接的 P3 口： 1）~ 為 ISD2590 放音提供地址數據；州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 12 頁2） 控制喇叭的停放音。. 數字化溫度傳感器 DS18B20 功能簡介(1)Dallas 半導體公司的數字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器?，F在，新一代的“DS18B20”體積更小、更經濟、更靈活。本設計采用 DS18B20 作為可編程的溫度傳感器。獨特的單線接口方式：DS18B20 與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。（2）在使用中不需要任何外圍元件。（3）可用數據線供電，電壓范圍：  V。（4）測溫范圍：55 125 ℃。固有測溫分辨率為 ℃。（5）通過編程可實現 912 位的數字讀數方式。（6）用戶可自設定非易失性的報警上下限值。（7）支持多點組網功能，多個 DS18B20 可以并聯在惟一的三線上，實現多點測溫?！。?）負壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作. 管腳及特點DS18B20 可編程溫度傳感器有 3 個管腳。GND 為接地線,DQ 為數據輸入輸出接口,通過一個較弱的上拉電阻與單片機相連。VDD 為電源接口,既可由數據線提供電源,又可由外部提供電源,范圍 ～ V。本系統使用外部電源供電。主要特點有:(1) 用戶可自設定非易失性的報警上下限溫度值。(2) 不需要外部組件,能測量 55～ + 125 ℃范圍內的溫度。(3) 10℃～ + 85 ℃范圍內的測溫準確度為177。 ℃。州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 13 頁(4) 通過編程可實現 9～12 位的數字讀數方式,可在至多 750ms 內將溫度轉換成12bit 的數字,測溫分辨率可達 ℃。(5) 獨特的單總線接口方式,與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現與微處理器雙向通訊。. 內部結構DS18B20 內部功能模塊如圖 34 所示,主要由 4 部分組成:64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非易失性的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL 、配置寄存器。ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的,他可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼,每個 DS18B20 的 64 位序列號均不相同。高低溫報警觸發(fā)器 TH 和 TL , 配置寄存器均由一個字節(jié)的 E2PROM 組成,使用一個存儲器功能命令可對 TH , TL 或配置寄存器寫入或讀出。圖 34 DS18B20 內部功能模塊. 內存結構如圖 35,DS18B20 溫度傳感器的內部高速緩存存儲器，包含了 9 個連續(xù)字節(jié),前兩個字節(jié)是測得的溫度信息,第 1 個字節(jié)的內容是溫度的低 8 位,第 2 個字節(jié)是溫度的高 8 位。第 3 個和第 4 個字節(jié)是 TH ,TL 的拷貝，在每一次上電復位時被刷新。接著就是配置寄存器。第 9 個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié),校驗前面所有 8 個字節(jié)的 CRC 碼,可用來保證通信正確。其余字節(jié)為保留字節(jié)。配置寄存器中 R1 ,R0 決定溫度轉換的精度位數: R1R0 =“00”, 9 位精度, 州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 14 頁最大轉換時間為 ms 。R1R0 =“01”, 10 位精度, 最大轉換時間為 ms 。 R1R0 =“10”, 11 位精度, 最大轉換時間為 375 ms 。R1R0 =“11”,12 位精度,最大轉換時間為 750 ms 。(1) 64 b 閃速 ROM 的結構如下： 開始 8 位是產品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有 48 位，最后8 位是前 56 位的 CRC 校驗碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進行通信的原因。 (2) 非易市失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入用戶報警上下限。 (3) 高速暫存存儲器 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 E2RAM 。后者用于存儲 TH，TL 值。數據先寫入 RAM，經校驗后再傳給E2RAM 。而配置寄存器為高速暫存器中的第 5 個字節(jié)，他的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率，DS18B20 工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉換為相應精度的數值。該字節(jié)各位的定義如下： 低 5 位一直都是 1，TM 是測試模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。在 DS18B20 出廠時該位被設置為 0，用戶不要去改動，R1 和 R0 決定溫度轉換的精度位數，即是來設置分辨率，如表 1 所示（DS18B20 出廠時被設置為 12 位）。 設定的分辨率越高，所需要的溫度數據轉換時間就越長。因此，在實際應用中要在分辨率和轉換時間權衡考慮。 高速暫存存儲器除了配置寄存器外，還有其他 8 個字節(jié)組成，其分配如下所示。其中溫度信息（第 1，2 字節(jié)）、TH 和 TL 值第 3，4 字節(jié)、第 6～8 字節(jié)未用，表現為全邏輯 1；第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8 個字節(jié)的 CRC 碼，可用來保證通信正確。 當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 1，2 字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數據，讀取時低位在前，高位在后，數據格式以 0062 5 ℃/LSB 形式表示。溫度值格式如下： 州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 15 頁對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。表 2 是對應的一部分溫度值。 DS18B20 完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與 TH，TL 作比較，若 TTH 或 T?。肌L,則將該器件內的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令作出響應。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行告警搜索。 (4) CRC 的產生在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼（CRC）。主機根據 ROM 的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較，以判斷主機收到的 ROM 數據是否正確。 圖 35 DS18B20 內部存儲器結構圖 36 配置寄存器各位示意圖州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 16 頁. 操作流程由于 DS18B20 采用 1Wire 總線協議方式,即在一根數據線實現數據的雙向傳輸,因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。而對 AT89S52 單片機,硬件上并不支持單總線協議,因此,必須采用軟件的方法來模擬單總線的協議時序,完成對 DS18B20 芯片的訪問。DS18B20 有嚴格的通信協議保證各位數據傳輸的正確性和完整性。該協議定義了幾種信號的時序:初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備,單總線器件作為從設備。而每一次命令和數據的傳輸都是從主機啟動寫時序開始,如果要求單總線器件回送數據,在進行寫命令后,主機需啟動讀時序完成數據接收。主機操作單線器件 DS18B20 必須遵循下面的順序。（1） 復位及初始化如圖 37 時序圖所示，主機通過拉低單線 480us 以上，產生復位脈沖，然后釋放該線。 主機釋放總路線時，會產生一個上升沿。單線器件 DS18B20 檢測到該上升沿后，延時 15~60μs，通過拉低總線 60~240μs 來產生應答脈沖。主機接收到從機的應答脈沖，就證明有單線器件在線。圖 37 DS18B20初始化時序圖（2） ROM操作命令一旦總線主機檢測到應答脈沖，便可以發(fā)起 ROM 操作命令。ROM 操作命令有：①Read Rom(讀 ROM)，用于總線上只有單個 DS18B20 器件的情況；②Match Rom(匹配 ROM)，尋址多掛接總線上的對應 DS18B20；③Skip Rom(跳過 ROM)，用于單掛總線系統時，無須提供 64 位 ROM 對其匹配；④Search Rom(搜索 ROM)，用命令通過一個排除法可以識別出總線上所有器件的 ROM 序列號；⑤Alarm Search(告警搜索)。圖 38 為各個 ROM 操作命令流程圖。（3） 內存操作命令在成功執(zhí)行了 ROM 操作命令之后,才可以使用內存操作命令。主機可以提供 6 種州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 17 頁內存操作命令，分別為：①Write Scratchpad(寫暫存器) 4EH；②Read Scratchpad(讀暫存器) BEH；③Copy Scratchpad(復制暫存器) 48H；④Covert T(溫度轉換) 44H；⑤Recall E2(重調 E2 存儲器) B8H；⑥Read Power Supply(讀供電方式) B4H。圖 38 ROM操作命令流程圖（4） 數據處理DS18B20 的數據讀寫是通過時間隙處理位和命令字來確認信息交換。寫時間隙，當主機把數據線從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時候，寫時間隙開始。有兩種寫時間隙：寫 1 時間隙和寫 0 時間隙。所有寫時間隙必須最少持續(xù)州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 18 頁60μs，包括兩個寫周期間至少 1μs 的恢復時間。I/O 線電平變低后，DS1820 在一個 15μs 到 60μs 的窗口內對 I/O 線采樣。如果線上是高電平，就是寫 1，如果線上是低電平，就是寫 0。讀時間隙，當從 DS1820 讀取數據時，主機生成讀時間隙。當主機把數據線從高電平拉到低電平時，寫時間隙開始。數據線必須保持至少 1μs；從 DS1820 輸出的數據在讀時間隙的下降沿出現后 15μs 內有效。因此，主機在讀時間隙開始后必須停止把 I/O 腳驅動為低電平 15μs，以讀取 I/O 腳狀態(tài)。在讀時間隙的結尾，I/O 引腳將被外部上拉電阻拉到高電平。所有讀時間隙必須最少 60μs，包括兩個讀周期間至少 1μs 的恢復時間。. 測溫功能當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后,開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 1 ,2 字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數據,讀取時低位在前,高位在后,數據格式以 ℃/ LSB 形式表示。溫度值格式如圖 39 所示,其中“S”為標志位,對應的溫度計算: 當符號位 S = 0 時,直接將二進制位轉換為十進制。當 S=1 時,先將補碼變換為原碼,再計算十進制值。此時精度為 12 位。圖 39 DS18B20 溫度格式 DS18B20 硬件電路州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 19 頁圖 310 DS18B20 硬件電路如圖 310，DS18B20 通過 與單片機連接，在單總線結構下，單片機只能通過自身軟件的設計才能同 DS18B20 通信。. LED 數碼管LED 數碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數點顯示） ；按能顯示多少個“8” 可分為 1 位、2 位、4 位等等數碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數碼管。共陽數碼管在應用時應將公共極 COM 接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。在單片機系統中，由于單片機 I/O 口的驅動能力，一般不考慮共陰數碼管。在本系統中，采用的是共陽五位的八段數碼管（一個一位的加上一個四位的） 。州大學 2022 屆本科生畢業(yè)論文 第 20 頁. LED 數碼管硬件電路圖 311 系統 LED 數碼管硬件電路在 LED 數碼管顯示電路中，LED 采用三極管驅動，能夠提供足夠的電流； P0口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口，在外接 LED 時應在 LED 與 P0 口間接入限流電阻，防止燒壞 LED 和 LED 強拉 P0 口為高電平。. 單片語音芯片 ISD2590. 概述信息儲存器件ISD2590是單片，高質量，短周期的錄放音電路。采用CMOS工藝，內部包含片上時鐘，麥克前置放大器，自動增益控制，帶通濾波器，平滑濾