【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、abs防抱死系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、胎壓檢測(cè)等。此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 系統(tǒng)溫度傳感器本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用的是增強(qiáng)型單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20。它在測(cè)溫精度 、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面有很大的優(yōu)點(diǎn)。DS18B20有三只引腳，GND，DQ，VDD。 GND為電源地 DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 DS18B20引腳圖 DS18B20工作原理： DS18B20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是：1）ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM。2）RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個(gè)字節(jié)RAM，每個(gè)字節(jié)為8位。第2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶第3個(gè)EEPROM的鏡像。第8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。3） 非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在鏡像 DS18B20的主要性能 1）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：~。 2）測(cè)溫范圍：在—10℃～+85℃時(shí)精度為177?！?。 3）可編程的分辨率為9—12位，、。 4）獨(dú)特的單線接口僅僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊。 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18820的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由64位光刻ROM、溫度傳感器、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器等組成。 DS1802 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1. 64位光刻ROM，可以看作為該器件的地址序列號(hào)。其作用是使每一個(gè)出廠的DS18820地址序列號(hào)都各不相同，這樣，就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18820的目的。2. DS18820中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量，輸出格式為：16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼。當(dāng)測(cè)溫精度設(shè)置為12位時(shí)，分辨率為O．0625℃，即O．0625℃／LSB。 二進(jìn)制補(bǔ)碼格式3．DS18820中的低溫觸發(fā)器TL、高溫觸發(fā)器TH，用于設(shè)置低溫、高溫的報(bào)警數(shù)值。DS18820完成一個(gè)周期的溫度測(cè)量后，將測(cè)得的溫度值和TL、TH相比較，如果小于TL，或大于TH，則表示溫度越限，將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)。需要修改上、下限溫度值時(shí)，只需使用一個(gè)功能命令即可對(duì)TL、TH寫入，十分方便。4．DS18820中的高速暫存器是一個(gè)9字節(jié)的存儲(chǔ)器。開始兩個(gè)字節(jié)為被測(cè)溫度的數(shù)字量，第5字節(jié)分別為TH、TL、配置寄存器的復(fù)制，每一次上電復(fù)位時(shí)被重寫。配置寄存器有R0、R1組成，其值決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)、轉(zhuǎn)換時(shí)間。第7字節(jié)為測(cè)溫計(jì)數(shù)的剩余值。第8字節(jié)為測(cè)溫時(shí)每度的計(jì)數(shù)值。第9 字節(jié)讀出的是前8個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)碼，通過此碼，可判斷通訊是否正確。 DS18B20的管腳功能， DS18B20引腳圖序號(hào)名稱引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 DS18B20與單片機(jī)接口DS1820可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS1820的1管腳接地，2腳作為信號(hào)線接單片機(jī)的I/O口，3管腳接電源，如圖41所示。另一種是寄生電源方式，如圖42所示。單片機(jī)端口接單片機(jī)總線，為保證在有效的DS1820 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來完成對(duì)總線的上拉。當(dāng)DS18B20處于些存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10μs。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD和GND端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送端接口必須是三態(tài)的。單片機(jī)VCCDQGNDVcc DS18B20采用電源供電方式的電路圖單片機(jī)VccVcc DS18B20DS18B20DS18B20 K DS18B20采用寄生電源的電路圖 STC89C52的介紹本系統(tǒng)選用的單片機(jī)型號(hào)為STC89C52，STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash。 STC89C52的主要性能STC89C52RC單片機(jī):8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；內(nèi)帶2K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間。可直接使用串口下載；AT89S52單片機(jī):8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；沒有內(nèi)帶EEPROM存儲(chǔ)空間。 STC89C52的引腳功能說明， STC89C51 引腳圖1~8腳：I/OP1口（~），P1口是從內(nèi)部提供上拉電阻器的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收和輸出4個(gè)TLL門電流；9腳：復(fù)位腳（RST/Vpd）；復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí)，要保持RST引腳2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間；10~17腳：I/OP3口（=RXD，=TXD，=INT0，=INT1，=T0，=T1，=WR，=RD），P3口是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻器的雙向I/O口，可接收和輸出4個(gè)TLL門電流；119腳：晶振（18=XTAL2，19=XTAL1），反向振蕩放大器的輸出、輸入。20腳:地（Vss），接地；21~28腳：I/OP2口（~)，P2口為內(nèi)部上拉電阻器的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收和輸出4個(gè)TLL門電流；29腳：PSEN，外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)；30腳：ALE/PROG；31腳：EA/Vpp32~39腳：I/OP0口（~），P0口為8位漏極開路雙向I/O口，每引腳可吸收8個(gè)TTL門電流。40腳：+5V電源。 報(bào)警電路本系統(tǒng)采用單片機(jī)與蜂鳴器相連來顯示當(dāng)前系統(tǒng)所處的狀態(tài)來報(bào)警。，保護(hù)器件的作用。 報(bào)警電路模塊。單片機(jī)把接收來的數(shù)字溫度信號(hào)與所設(shè)置的溫度信號(hào)比較，一旦發(fā)現(xiàn)超出了設(shè)定的范圍，驅(qū)動(dòng)三極管（8550），使繼電器吸合，二極管亮，同時(shí)，蜂鳴器響，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)實(shí)際溫度值低于溫度下限值時(shí)，蜂鳴器不報(bào)警，表示當(dāng)前溫度低于上限值，系統(tǒng)處于安全狀態(tài)；相反，當(dāng)實(shí)際溫度值高于溫度上限值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，系統(tǒng)則需要報(bào)警。 顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。LED數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行。 LED顯示器結(jié)構(gòu)與原理七段LED顯示器共有8個(gè)發(fā)光二極管。其中7個(gè)發(fā)光二極管用于構(gòu)成七筆字形，另一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。七段LED顯示器有共陰極和共陽極兩種接法，如下圖所示，共陰極接法，將8個(gè)發(fā)光二極管的陰極連接在一起，高電平輸入有效LED發(fā)光。共陽極接法，將8個(gè)發(fā)光二極管的陽極接在一起，低電平輸入有效LED發(fā)光。七段LED顯示器顯示原理簡(jiǎn)單，只要控制其中各段LED的亮與滅即可顯示出相應(yīng)的數(shù)字、字母或符號(hào)。 7段LED顯示器 LED數(shù)碼管編碼方式當(dāng)LED數(shù)碼管與單片機(jī)相聯(lián)時(shí)，一般將LED數(shù)碼管的各筆段引腳a、b、…、g、Dp按某一順序接到MCS－51型單片機(jī)某一個(gè)并行I/O口D0、D…、D7，當(dāng)該I/O口輸出某一特定數(shù)據(jù)時(shí)，就能使LED數(shù)碼管顯示出某個(gè)字符。例如要使共陽極LED數(shù)碼管顯示“0”，則a、b、c、d、e、f各筆段引腳為低電平，g和Dp為高電平。LED數(shù)碼管編碼方式有多種，按小數(shù)點(diǎn)計(jì)否可分為七段碼和八段碼；按共陰共陽可分為共陰字段碼和共陽字段碼，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)的共陰字段碼與共陽字段碼互為反碼；按a、b、…、g、Dp編碼順序是高位在前，還是低位在前，又可分為順序字段碼和逆序字段碼。甚至在某些特殊情況下將a、b、…、g、Dp順序打亂編碼。這里采用共陰極數(shù)碼管的編碼方式。 共陰和共陽LED數(shù)碼管幾種八段編碼共陰順序小數(shù)點(diǎn)暗`共陰逆序小數(shù)點(diǎn)暗共陽順序小數(shù)點(diǎn)亮共陽順序小數(shù)點(diǎn)暗Dp g f e d c b a16進(jìn)制a b c d e f g dp16進(jìn)制00 0 1 1 1 1 1 13FH1 1 1 1 1 1 0 0FCH40HC0 H10 0 0 0 0 1 1 006H0 1 1 0 0 0 0 0 60H79HF9 H20 1 0 1 1 0 1 15BH1 1 0 1 1 0 1 0DAH24HA4 H30 1 0 0 1 1 1 14FH1 1 1 1 0 0 1 0F2H30HB0 H40 1 1 0 0 1 1 066H0 1 1 0 0 1 1 066H19 H99 H50 1 1 0 1 1 0 16DH1 0 1 1 0 1 1 0B6H12 H92 H60 1 1 1 1 1 0 17DH1 0 1 1 1 1 1 0BEH02 H82 H70 0 0 0 0 1 1 107H1 1 1 0 0 0 0 0E0H78 HF8 H80 1 1 1 1 1 1 17FH1 1 1 1 1 1 1 0FEH00 H80 H90 1 1 0 1 1 1 16FH1 1 1 1 0 1 1 0F6H10 H90 H 。它的主要工作就是將單片機(jī)控制系統(tǒng)里處理出來的溫度差進(jìn)行數(shù)碼顯示。數(shù)碼顯示管下面的四個(gè)三極管是用來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示的。 數(shù)碼管顯示電路模塊第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 模塊流程圖 數(shù)碼顯示程序顯示子程序流程圖 報(bào)警程序流程圖開始當(dāng)前數(shù)字溫度與設(shè)定值比較是否超出范圍？