【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 導(dǎo)體半導(dǎo)體公司繼 DS18B20 之后推出的一種的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。 DS18B20 作為檢測(cè)元件，測(cè)溫 范圍為 55~125℃，最高分辨率可達(dá) ℃。 DS18B20 可以直接讀出被測(cè)溫度值，而且采用三線(xiàn)制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由 6 個(gè)模塊組成： 主控制器、測(cè)溫電路、液晶顯示電路、過(guò)欠壓檢測(cè)電路、按鍵電路、繼電器壓縮機(jī)電路。 溫度控制器總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 21 所示。 S T C 8 9 C5 2 主 控制 器D S 1 8 B 2 0過(guò) 欠 壓 檢 測(cè) 1 2 8 6 4 液 晶繼 電 器 壓 縮 機(jī)按 鍵 電 路 圖 2 1 溫度控制器總體電路結(jié)構(gòu)框圖 更多論文 5 第三章 系統(tǒng)的總體 設(shè)計(jì)介紹 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 溫控器電路設(shè)計(jì)原理圖如附錄 A 所示，控制器使用單片機(jī) STC89C52，溫度傳感器使用 DS18B20，及 12864 液晶顯示屏實(shí)現(xiàn)溫度和其他顯示。 MCS51 單片機(jī) STC89C52 單片微機(jī)封裝形式為雙排直列式結(jié)構(gòu)（ DIP），引腳共 40 個(gè)。如圖 31 所示。 MCS－ 51 單片機(jī) STC89C52 其內(nèi)部基本組成為：一個(gè) 8 位的中央處理器（ CPU）， 256byte片內(nèi) RAM 單元， 4Kbyte 掩膜式 ROM， 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，四個(gè) 8 位的并行 I／O 口（ P0， P1， P2， P3），一個(gè)全雙工串行口 5 個(gè)中斷源，一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘發(fā)生電路 ， 可編程串行通道 ，有 低功耗的閑置和掉電模式 。 這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了單片機(jī)具有體積小、成本低、可靠性高、應(yīng)用靈活、開(kāi)發(fā)效率高、易于被產(chǎn)品化等優(yōu)點(diǎn)，使其具有很強(qiáng)的面向控制的能力，在工業(yè)自動(dòng)化控制、家用電器、智能化儀表、機(jī)器人、軍事裝置等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。 圖 3 1 MSCC51 單片機(jī) STC89C52 引腳圖 更多論文 6 2．管腳說(shuō)明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門(mén)電流。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流， 這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。當(dāng) P3 口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 8051 的一些特殊功能口，如下所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） 更多論文 7 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序 存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái) 自反向振蕩器的輸出。 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器是本系統(tǒng)不可或缺的元件，其性能的好壞直接影響系統(tǒng)的性能，因此溫度傳感器采用 DALLAS 公司生產(chǎn)的高性能數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線(xiàn)式數(shù)字溫度傳感器 ， 具有 3 引腳 TO－ 92 小體積封裝形式 ； 溫度測(cè)量范圍為－ 55℃～＋ 125℃ ， 可編程為 9 位～ 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度 ，測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃ ， 被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出 ； 其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入 ， 也可采用寄生電源方式產(chǎn)生 。多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)到 3 根或 2更多論文 8 根線(xiàn)上 ,CPU 只需一根端口線(xiàn)就能與諸多 DS18B20 通信 ,占用微處理器的端口較少 ,可節(jié)省大量的引線(xiàn)和邏輯電路。以上特點(diǎn)使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 33 所示 ， 主要由 4 部分組成： 64 位 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 32 所示： 圖 3 2 DS18B20 的管腳排 列圖 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(xiàn)方式時(shí)接地 ,見(jiàn)圖 32）。 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠(chǎng)前被光刻好的 ， 它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼 ，每個(gè) DS18B20 的 64 位序列號(hào)均不相同。 64 位 ROM 的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8＋ X5＋ X4＋ 1）。 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(xiàn)上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 圖 3 3 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 更多論文 9 DS18B20 用 12 位存貯溫度值 ， 最高位為符號(hào)位 。 以下圖表 為 DS18B20 的溫度存儲(chǔ)方式 ， 負(fù)溫度 S = 1， 正溫度 S = 01 如 :0550H 為 + 85℃ ， 0191H 為 ℃ ， FC90H為 55℃ 。 23 22 21 20 21 22 23 24 溫度值低字節(jié) LSB S S S S S 26 25 24 溫度值高字節(jié) MSB 高低溫報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器均由一個(gè)字節(jié)的 EEPROM 組成 ， 使用一個(gè)存 儲(chǔ)器功能命令可對(duì) TH、 TL 或配置寄存器寫(xiě)入。其中配置寄存器的格式如下： 0 R1 R0 1 1 1 1 1 R R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)： R1R0=00， 9 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 ，R1R0=01， 10 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 ， R1R0=10， 11 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為375ms， R1R0=11， 12 位精