【文章內(nèi)容簡介】 壓電陶瓷是一類有將壓力與電流相互轉(zhuǎn)換能力的特殊陶瓷。當(dāng)壓電陶瓷在一定方向上受到一個壓力使其晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生形變時，它就會在內(nèi)部產(chǎn)生一個電流，電流的變化與壓力的變化密切相關(guān)。反之，當(dāng)在壓電陶瓷上加上一定頻率的電壓，就會在內(nèi)部產(chǎn)生一定頻率的電流，從而就會引起壓電陶瓷微小形變，這一形變帶動空氣發(fā)生振動。如果頻率適當(dāng)，就產(chǎn)生蜂鳴聲，可以被人耳所聽見。（2）報警控制電路工作過程，通過一個限流電阻加到三極管C945的基極。，則三極管C945將交替的工作于截止、飽和狀態(tài)，形成高低電平的波，從而使壓電蜂鳴器發(fā)出聲音。電源電路由變壓器、單相橋式整流電路、濾波電路和三端穩(wěn)壓電路構(gòu)成。，圖中“output”端輸出為+5V。 電源電路電子設(shè)備中常使用輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器。三端式穩(wěn)壓器只有輸入、輸出和公共引出端，由啟動電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護(hù)電路等部分組成。在本系統(tǒng)中，要求電源電壓為+5V，由于三端式穩(wěn)壓器輸出電壓固定，故在設(shè)計中選擇三端式穩(wěn)壓器L7805。三端式穩(wěn)壓器的輸入與輸出之間電壓差為2～3V，整流橋的輸出電壓是輸入電壓(有效值)，根據(jù)有效值與峰峰值的關(guān)系選擇220V/6V的變壓器。由于L7805的最大輸出電流為1A，電壓為穩(wěn)定的+5V，輸出功率為5W，加上三端式穩(wěn)壓器L7805的消耗，故本系統(tǒng)選擇降壓比為220V/6V、功率為10W的變壓器。圖13中CC5為低頻濾波電容，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇電解電容，其容值分別為C4=220μF、C5=47μF；CC7為高頻濾波電容。發(fā)光二極管用于指示電源是否接通，選擇FG1112004 發(fā)光二極管，根據(jù)FG1112004正向電流為5mA及管壓降為+2V，選擇限流電阻R5= 680Ω。 看門狗電路 看門狗電路在實(shí)際應(yīng)用與生活中?？紤]到底層電路板的工作環(huán)境相對惡劣，單片機(jī)會受到周圍環(huán)境的干擾，因而出現(xiàn)程序跑飛、死機(jī)等一些不可預(yù)知的不正常工作現(xiàn)象，工作人員也不可能到現(xiàn)場對單片機(jī)重起，本設(shè)計為單片機(jī)電路添加一個外部看門狗電路，定時查詢單片機(jī)的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常即對單片機(jī)延時重起，以保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。3 電子溫度計的溫度采集系統(tǒng)程序設(shè)計主程序主要功能是控制調(diào)用子程序，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時顯示、讀出并處理DS18B20的測量溫度值（溫度測量每1s進(jìn)行一次）。調(diào)用顯示子程序1s到?初次上電?讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYYN初始化發(fā)出報警YN溫度超過報警值?調(diào)用鍵盤掃描子程序 電子溫度計主程序流程圖 DS18B20的通信協(xié)議根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)AT98C51）控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行初始化操作，初始化成功后發(fā)送一條存儲器操作命令（ROM指令），最后處理數(shù)據(jù)（發(fā)送RAM指令），這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。所用各ROM、。 ROM指令表指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20溫度傳感器ROM中的編碼(即64位地址)符合ROM55H發(fā)出此命令之后,接著發(fā)出64位ROM編碼,訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的DS18B20使之做出響應(yīng),為下一步對該DS18B20的讀寫做準(zhǔn)備.搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個數(shù)和識別64位ROM地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才能做出響應(yīng)。 RAM指令表指令約定代碼功能溫度轉(zhuǎn)換44H啟動DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時最長為750ms（）。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容。寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。（1）鍵盤掃描子程序鍵盤掃描子程序?qū)Π聪碌逆I進(jìn)行判斷，并轉(zhuǎn)到按下的相應(yīng)鍵對應(yīng)的程序段，執(zhí)行相應(yīng)的功能。（2）溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換開始命令。在發(fā)送匹配ROM命令后，緊跟著發(fā)送要進(jìn)行測溫的DS18B20的64位ROM序列（這個序列號一般由廠方提供或通過實(shí)驗(yàn)的方式獲得）。采用12位分辨率，轉(zhuǎn)換時間約為750ms。開始確定鍵號有鍵按下？開始Y轉(zhuǎn)至相應(yīng)的程序，執(zhí)行相應(yīng)的功能N其它子程序返回 發(fā)DS18B20復(fù)位命令命令匹配ROM、64位地址發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令返回 （3）讀出溫度子程序讀出溫度子程序主要功能是讀出RAM中的9個字節(jié)，在讀出時需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。（4）計算溫度子程序從DS18B20讀取出的二進(jìn)制值必須先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值，才能用于字符的顯示。在系統(tǒng)采用12位轉(zhuǎn)換精度，，就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)一個十進(jìn)制值和二進(jìn)制值之間有很明顯的關(guān)系。因此，把二進(jìn)制的高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的高半字節(jié)組成一個字節(jié)，這個字節(jié)的二進(jìn)制值化為十進(jìn)制值后，就恰好是溫度值的百、十、個位值；剩下的低字節(jié)的低半字節(jié)化成十進(jìn)制后，就是溫度值的小數(shù)部分。小數(shù)部分因?yàn)槭前雮€字節(jié)，所以二進(jìn)制值范圍是0～F。這樣需要4位的數(shù)碼管來顯示小數(shù)部分，實(shí)際應(yīng)用不必有這么高的精度，采用1位數(shù)碼管來顯示小數(shù)，℃。 小數(shù)部分二進(jìn)制和十進(jìn)制的近似對應(yīng)關(guān)系表小數(shù)部分二進(jìn)制數(shù)0123456789ABCDEF十進(jìn)制數(shù)0011233455667889發(fā)DS18B20復(fù)位命令命令發(fā)匹配ROM、64位地址移入溫度暫存區(qū)發(fā)讀取溫度命令讀取RAM中的9個字節(jié)9字節(jié)完？返回YNYNCRC校驗(yàn)正確？開始 置“+”標(biāo)志計算小數(shù)位溫度BCD值計算整數(shù)位溫度BCD值溫度值取補(bǔ)碼置“－”標(biāo)志溫度零下？返回結(jié)束YN開始 計算溫度子程序流程圖（5）顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖區(qū)中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一位。十位數(shù)顯示符號，百位數(shù)不顯示十位數(shù)0？返回YN溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器百位數(shù)0？百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號）YN開始 返回N設(shè)定最高溫度報警值設(shè)定值小于顯示緩沖區(qū)的值？Y發(fā)出報警開始 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖 報警控制子程序流程圖（6）報警控制子程序當(dāng)設(shè)定的最高報警溫度值大于顯示緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)時，發(fā)出報警，提示溫度超過設(shè)定的最大值。4系統(tǒng)調(diào)試與仿真系統(tǒng)調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩步。硬件調(diào)試硬件調(diào)試比較簡單，首先檢查電路的焊接是否正確及電路中有沒有虛焊等問題，然后可用萬用表測試或通電檢測電路。實(shí)物焊出來之后，先要進(jìn)行硬件調(diào)試。電路的調(diào)試過程是檢驗(yàn)、修正設(shè)計方案的實(shí)踐過程，也是應(yīng)用理論知識來解決實(shí)踐中各類問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是電路設(shè)計者必須掌握的基本技能。把電子元器件連接起來，實(shí)現(xiàn)特定功能的關(guān)鍵一步是調(diào)試。調(diào)試方法有兩種：分塊調(diào)試法和整體調(diào)試法。具體的調(diào)試步驟如下：(1) 電前檢查。任何組裝好的電子電路，在通電調(diào)試之前，必須認(rèn)真檢查電路連線是否有誤。檢查的方法是對照電路圖，按一定的順序逐級對應(yīng)檢查。特別是注意電源是否接錯，電源與地是否有短接，集成電路和晶體管的引腳是否接錯，輕輕撥一撥元器件，觀察焊點(diǎn)是否牢固等(2)通電檢查。先調(diào)試好所需電源電壓數(shù)值，然后再給電路接通電源。電源一經(jīng)接通，先要觀察是否有異?，F(xiàn)象，如冒煙、異常氣味、放電的聲光、元器件發(fā)燙等。如果有，應(yīng)立即關(guān)斷電源，待故障排除后，方可重新接通電源。然后，測量每個集成塊的電源引腳電壓是否正常，以確信集成電路是否已通電工作。(3)分塊調(diào)試。分塊調(diào)試時應(yīng)明確本部分的調(diào)試要求，按調(diào)試要求測試性能指示和觀察波形。調(diào)試順序按信號的流向進(jìn)行，這樣可以把前面調(diào)試過的輸出信號作為后一級的輸入信號，為最后的整機(jī)聯(lián)調(diào)創(chuàng)造條件。(4)整機(jī)聯(lián)調(diào)。整機(jī)聯(lián)調(diào)時應(yīng)觀察各單元電路連接后各級之間的信號關(guān)系，主要觀察動態(tài)結(jié)果，檢查電路的性能和參數(shù)，分析測量的數(shù)據(jù)和波形是否符合設(shè)計要求。實(shí)物經(jīng)過硬件調(diào)試后還要進(jìn)行軟件調(diào)試,即將程序?qū)懭氲絾纹瑱C(jī)存儲器中,實(shí)現(xiàn)設(shè)計功能。2軟件調(diào)試軟件調(diào)試以程序?yàn)橹?。先編寫一段顯示程序?qū)τ布恼９ぷ鬟M(jìn)行檢驗(yàn)，然后進(jìn)行主程序、匹配ROM子程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等的編程及調(diào)試。軟件調(diào)試到能顯示溫度值，而且在有溫度變化時（例如用手去接觸）顯示溫度能夠改變就基本完成軟件調(diào)試。由于DS18B20與單片機(jī)采用單線串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對DS18B20進(jìn)行讀寫編程時必須嚴(yán)格地保證讀寫時序，否則將無法讀取測量結(jié)果。此設(shè)計的電路在Proteus軟件中進(jìn)行仿真，運(yùn)行 Proteus 的 ISIS 程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。主界面由菜單欄、工具欄、預(yù)覽窗口、元件選擇按鈕、元件列表窗口、原理圖繪制窗口和仿真進(jìn)程控制按鈕組成（如圖72所示）。通過元件選擇按鈕 P (從庫中選擇元件命令) 命令，在彈出的 Pick Devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，對元件參數(shù)設(shè)置及元器件間連線，完成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件原理圖繪制。用制作的測溫系統(tǒng)和已有的成品溫度計（如水銀溫度計）來同時測量環(huán)境溫度，并對測量的結(jié)果進(jìn)行比較分析。由比較分析及DS18B20的特點(diǎn)可得，用本系統(tǒng)進(jìn)行測溫時，精度很高，℃以內(nèi)；另外在55～+125℃的測溫范圍內(nèi)使得該系統(tǒng)完全適合一般的應(yīng)用場合。 （1）首先啟動KEIL C51軟件的集成開發(fā)環(huán)境，從桌面上雙擊uVision圖標(biāo)以啟動軟件。（2）建立工程文件。通常單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件包含多個源程序文件，KEIL C51使用工程這一概念，將這些參數(shù)設(shè)置和所需的所有文件都加在一個工程中。因此，需要建立一個工程文件，并為這個工程選擇CPU，確定編譯，匯編，連接的參數(shù)，指定調(diào)試的方式。（3）建立并添加源文件。使用菜單或者單擊工具欄的新建文件按鈕，出現(xiàn)文本便捷窗口，在該窗口中輸入新編制的源程序并保存該文件。然后，我打開已經(jīng)畫好的仿真圖，再將生成的HEX文件導(dǎo)入單片機(jī)里，點(diǎn)擊開始按鈕，電路正常工作，并且能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)先設(shè)想的所有功能，而且效果很好，從而驗(yàn)證了我的程序的正確性。結(jié) 論基于單片機(jī)的電子溫度計主要實(shí)現(xiàn)了溫度的測試與顯示功能。在復(fù)雜和惡劣的環(huán)境中能穩(wěn)定而有效的完成測試與顯示。在我的畢業(yè)設(shè)計中，主要是以AT89C51單片機(jī)為核心的，對溫度的檢測與顯示進(jìn)行了簡單的設(shè)計與闡述。本次設(shè)計可以說是軟硬結(jié)合，又以硬件為主。硬件設(shè)計中主要運(yùn)用了TA89C51單片機(jī)和DS18B20溫度傳感器。還設(shè)計了像顯示電路、溫度采集電路、報警電路等輔助電路。以DS18B20為溫度傳感器的溫度采集電路主要作用是隨時感應(yīng)周圍環(huán)境的溫度變化，再通過AT89C51單片機(jī)作為媒介，就可以在LED顯示屏上顯示出溫度。本設(shè)計的不足之處是：本設(shè)計只能監(jiān)測、采集與顯示周圍環(huán)境的溫度變化，但不能改變其溫度。致 謝值此之際，向在我畢業(yè)設(shè)計期間給予我諄諄教誨的唐朝仁老師表示衷心的感謝！唐朝仁老師所具有的淵博深厚的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、使我得以在學(xué)術(shù)研究上受益匪淺，同時其孜孜不倦的工作作風(fēng)和對科學(xué)事業(yè)的執(zhí)著追求給我留下了深刻的印象，并將成為我今后工作、學(xué)習(xí)的榜樣。感謝大學(xué)期間所有教過我的老師，有了他們的悉心教導(dǎo)和無私教授，我才得以順利畢業(yè)。感謝我所有的同學(xué)在四年期間給我的關(guān)心和幫助，和他們一起相處的日子是非常開心愉快的，度過了我人生中難忘的大學(xué)時光。感謝我的親人、我的朋友，是他們一直以來給予我的愛和支持為我提供了無盡的力量。參考文獻(xiàn)[1] ，1996：8493[2] 林繼鵬，王君，：傳感器技術(shù)，2002，21(2)：4445[3] ，上海半導(dǎo)體器件研究所，1976：5758[4] ，2002(8)：6871[5] ，：科學(xué)出版社，200：17185[6] technology. 2001，26(12)：1516[7] 王彥平，任延群，危勝軍， [8] 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