【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 需要外部元件。（4）既可用數(shù)據(jù)線供電，也可采用外部電源供電。（5）不需備份電源。（6）測(cè)量范圍為55176。~+125℃，℃。（7）通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字讀數(shù)方式。（8）用戶(hù)可定義非易失性的溫度告警設(shè)置。（9）警告搜索命令能識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度警告情況）。（10）應(yīng)用范圍包括恒溫控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品、溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)。 DS18B20測(cè)溫原理DS18B20的測(cè)溫原理如圖3所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。斜率累加器預(yù)值低溫度系數(shù)振蕩器計(jì)數(shù)器1預(yù)值比較 ＝0溫度寄儲(chǔ)器高溫度系數(shù)振蕩器計(jì)數(shù)器2＝0停止加1置位/清除圖3 DS18B20測(cè)溫原理 單片機(jī)控制模塊的設(shè)計(jì) 單片機(jī)型號(hào)的選擇隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)因具有集成度高、體積小、速度快、價(jià)格低等特點(diǎn)而在許多領(lǐng)域，如過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到廣泛應(yīng)用，從而使這些領(lǐng)域的技術(shù)水平、自動(dòng)化程度大大提高。正因?yàn)槿绱?，?guó)內(nèi)外多家電子生產(chǎn)廠商把目光投向了單片機(jī)的生產(chǎn)當(dāng)中，單片微機(jī)經(jīng)歷了4位、低檔8位、高檔8位、16位，現(xiàn)正在向32位和雙CPU一方向目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上有不少類(lèi)型的8位及16位單片機(jī)，由于各種原因很多的單片機(jī)都未能在國(guó)內(nèi)形成主流系列。而國(guó)內(nèi)目前仍然是以Intel的MCS48，MCS51，MCS96為主流系列。MCS48(8位機(jī))系列的型號(hào)有8048，8748，8035， 8049，8749等。MCS51(8位機(jī))系列單片機(jī)的型號(hào)有8031，8051，8751，8032，8052，80C31， 80C32，80C52等。MCS96系列單片機(jī)是16位機(jī)，有8094，8095，8096，8097等的型號(hào)，其性能有T一定的提高。其中最為著名的當(dāng)數(shù)INTEL公司生產(chǎn)的MCS51系列單片機(jī)[1]。單片機(jī)型號(hào)的選擇是根據(jù)控制系統(tǒng)的目標(biāo)、功能、可靠性、性?xún)r(jià)比、精度和速度等來(lái)決定的。根據(jù)上述及本課題的實(shí)際情況，發(fā)酵溫度系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)滯性較大的系統(tǒng)，對(duì)控制時(shí)間精度要求不需要很高，所以單片機(jī)不需采用高速的輸出、輸入口，51系列單片機(jī)在時(shí)間精度方面可以滿(mǎn)足要求。為了使用方便，系統(tǒng)要求可以進(jìn)行在線改寫(xiě)，要求片內(nèi)具有可擦除程序存儲(chǔ)器，另外為了以后系統(tǒng)升級(jí)的需要，在設(shè)計(jì)中采用52系列單片機(jī)?；谝陨显?，本文在眾多的單片機(jī)類(lèi)型中選取ATmel公司的AT89系列單片機(jī)AT89S52和AT89C2051分別實(shí)現(xiàn)發(fā)面器、菜窖和保健墊溫度控制。89S52是ATmel公司的產(chǎn)品，與MCS51兼容。芯片內(nèi)部帶有8K快速擦寫(xiě)程序存儲(chǔ)器(可擦寫(xiě)次數(shù)可達(dá)1000次)；運(yùn)算速度快頻率可達(dá)33兆赫茲；32位110口總線：三個(gè)16位的定時(shí)1計(jì)數(shù)器。AT89S52單片機(jī)有如下標(biāo)準(zhǔn)特性：兼容MCS51微控制器；8K字節(jié)FLASH存貯器支持在系統(tǒng)編程ISP1000次擦寫(xiě)周期；256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)；；全靜態(tài)時(shí)鐘0Hz到33MHz；三級(jí)程序加密；32個(gè)可編程I/O口；3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；8個(gè)中斷源；全雙工UART；完全的雙工UART串行口；低功耗支持Idle和Powerdown模式； Powerdown模式支持中斷喚醒；看門(mén)狗定時(shí)器：雙數(shù)據(jù)指針；上電復(fù)為標(biāo)志。同時(shí)該芯片還具有PDIP，TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。芯片采用51系列指令集并與51系列單片機(jī)引腳兼容且增加了不少功能，用戶(hù)可以直接替換應(yīng)用系統(tǒng)中的AT89C51/52，而軟件硬件均不需作任何修改，這給用戶(hù)更換元器件來(lái)許多方便。而且，從經(jīng)濟(jì)性的角度來(lái)看，AT89S52不但硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且價(jià)格低、功能強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高，符合我國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)制造的要求[2]。 單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)圖4 單片機(jī)接口電路圖，顯示部分通過(guò)單片機(jī)的、[3]。單片機(jī)的時(shí)鐘電路利用芯片內(nèi)部振蕩電路，在XTALI，XTAL2的引腳上外接定時(shí)元件內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩，定時(shí)元件可以采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，其連接方法如圖4所示。~12MHz之間任選。電容通常在20pF6OpF之間選擇，通常為30pF左右，本電路選30pF，電容器C1和C2的大小對(duì)振蕩頻率有微小影響，可起頻率微調(diào)作用。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器的可靠工作，一般采用瓷片電容[4]。 顯示電路的設(shè)計(jì)在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，LED顯示方式由于亮度高、顯示醒目、使用壽命長(zhǎng)、方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)用儀器儀表中得到廣泛應(yīng)用。而其驅(qū)動(dòng)方式有多種形式，在采用并行顯示方式時(shí)，顯示電路的段碼與位控碼要占用單片機(jī)的較多口線，盡管可采用8155等接口芯片進(jìn)行擴(kuò)展，但口線利用率仍較低，不能滿(mǎn)足大型控制系統(tǒng)的要求。采用串行顯示方式則只需占用2至3根口線，節(jié)約單片機(jī)大量的1/O線，且使用效果很好。一般要求控制芯片使用簡(jiǎn)單、功能多樣化、多級(jí)灰度調(diào)節(jié)、外圍電路精簡(jiǎn)可靠、譯碼與功率驅(qū)動(dòng)于一體。單片機(jī)通過(guò)LED驅(qū)動(dòng)電路送顯示值到數(shù)碼管，通過(guò)譯碼選擇某個(gè)數(shù)碼管顯示溫度值的某一位，可以動(dòng)態(tài)循環(huán)掃描、軟件實(shí)現(xiàn)方式顯示設(shè)定值，動(dòng)態(tài)顯示的掃描頻率一般在50Hz以上，每個(gè)數(shù)碼管能有l(wèi)ms的導(dǎo)通時(shí)間，則肉眼感覺(jué)不到閃爍。本課題采用一種基于MAX7219的LED串行顯示技術(shù)。具體電路如圖5所示。圖5 顯示電路原理圖顯示部分由8個(gè)8段數(shù)碼管組成，用來(lái)顯示實(shí)測(cè)溫度。單片機(jī)可通過(guò)智能驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219來(lái)控制LED以便對(duì)溫度、時(shí)鐘日歷的實(shí)時(shí)顯示。顯示電路與單片機(jī)的連接如顯示電路圖5所示，此接口用來(lái)接收需要顯示的數(shù)據(jù)：。MAX7219應(yīng)連接共陰極數(shù)碼管。本課題選用兩片數(shù)碼管LG2841AH，每片上集有4個(gè)LED，共用A、B、C、D、E、F、G、DP段碼，分別接SEGa，SEGb，SEGc，SEGd， SEGe，SEGf，SEG9，SEGh，SEGDP上，哪一位顯示由MAX7219的DIGODIG78八個(gè)位碼接至數(shù)碼管的I、III、II、IV控制。段驅(qū)動(dòng)電流可通過(guò)V+管腳和ISET管腳之間所接的外部電阻RSET來(lái)控制，RSET電阻越大段電流越小。其最小值不小于9530歐姆，此時(shí)典型段電流為37mA。為了減少外界的干擾，應(yīng)在MAX7219V十管腳和GND管腳之間加上一個(gè)。AT89S52對(duì)LED管的顯示可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。本文采用動(dòng)態(tài)顯示，其優(yōu)點(diǎn)為：(1)能降低顯示器的功耗。(2)能大大減少顯示器的外部接線，給安裝調(diào)試帶來(lái)方便。LED動(dòng)態(tài)顯示原理：本文將位選碼和段選碼通過(guò)MAX7219傳送，位選碼和段選碼通過(guò)串行口送到MAX7219，再利用MAX7219的串入并出特性送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。由于各個(gè)數(shù)碼管的段選線并聯(lián)，段選碼的輸出對(duì)各個(gè)數(shù)碼管都是相同。因此同一時(shí)刻如果各個(gè)數(shù)碼管的位選線都處于選通狀態(tài)的話，8位LED將顯示相同字符。若要各位LED顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式。，而其它位則是熄滅的。此循環(huán)下去就可以使各位數(shù)碼管顯示出將要顯示的字符。顯然，這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而且同一時(shí)刻只有一位顯示其它各位熄滅，但由于各位數(shù)碼管的通斷時(shí)間是非常短的，且人眼有視覺(jué)暫留現(xiàn)象，只要每位顯示間隔足夠短則可造成多位同時(shí)亮的假象達(dá)到顯示的目的。數(shù)據(jù)首先加載到MAX7219芯片內(nèi)部16位移位寄存器中，實(shí)現(xiàn)串行輸入數(shù)據(jù)的最后16位被鎖定到數(shù)字和控制寄存器。系統(tǒng)運(yùn)行首先向MAX7219芯片的控制寄存器傳輸控制字，并對(duì)16位數(shù)字寄存器進(jìn)行初始化。然后，依據(jù)儀表的設(shè)定狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)及數(shù)值改變16位數(shù)字寄存器相應(yīng)地址的數(shù)據(jù)位，實(shí)現(xiàn)參數(shù)及數(shù)值顯示更新[5]。 MAX7219簡(jiǎn)介常用的專(zhuān)用數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路有8279和MA