【文章內(nèi)容簡介】 能實現(xiàn) ， 也要用到復(fù)雜的算法 ， 一定程度上也增加了軟件實現(xiàn)的難度 。 方案三 ： 該方案 采用單總線的溫度傳感器， 例 如 DS18B20。 該系列溫度精度高 ，只需要一個 I/O口就能驅(qū)動， 不需要將溫度傳感器的輸出信號接 到 A/D轉(zhuǎn)換 器上，可以直接讀出被測溫度值， 這樣可以 省去 很多傳統(tǒng)的 外圍電路 。 另外 該芯片的物理 性質(zhì)與 化學(xué)性 質(zhì) 很 穩(wěn)定 ， 元 件線 形 較好 ， 在 0～100℃ 時 ， 最 大線形偏差小于 1。 這樣 ， 使用 DS18B20來進(jìn)行溫度的測量就大大簡化了測溫電路的難度并且 體積也不大 ， 總體電路 顯得更加 簡潔 ， 在 搭建電路和焊接電路 也更 快 ， 而且集成塊的使用 ，能 有效地避免外界的干擾 ， 提高測量電路的精確度 ， 所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢 [3,4]。 綜上所述， 本 系統(tǒng) 溫度傳感器 采用方案三。 顯示器的選擇 方案一：采用傳統(tǒng)的七段 數(shù)碼 LED顯 示器 。 LED具有價 格 便宜， 亮度高，顯示大 ， 編程簡易，易操作 等優(yōu)點。 方案 二：采 用 LCD 液晶顯示器 進(jìn)行 顯 示。 LCD 液晶顯示 器是一種低壓、 微功耗的顯示器件。 它的顯示效果相比數(shù)碼管來講就優(yōu)越的多， 但是 液晶顯示常用于精密儀器儀表，而且編程復(fù)雜， 價格 5 上也貴了許多。 本設(shè)計系統(tǒng)對顯示效果要求 不是很高，刷新溫度的頻率 也 不需要太高，能夠準(zhǔn)確的顯示出溫度，并且 當(dāng)溫度變化時能夠 準(zhǔn)確的反應(yīng)出溫度的 變化就行了， 故 本 設(shè)計 顯示器采用方案一。 單片機(jī)的選擇 凌陽單片機(jī) 隨著單片 機(jī)功能集成化的發(fā)展， 單片機(jī)的應(yīng)用范圍也逐漸地由傳統(tǒng)簡單功能的控制，擴(kuò)展成過程控制 、 數(shù)字信號處 理（ DSP， Digital Signal Processing） 以及 數(shù)據(jù) 分析 等 領(lǐng)域。 凌陽單片機(jī) 在這種背景下而被開發(fā)出來的 。這一系列的單片機(jī) 有以下特點：體積小 ， 集成度高 ， 可靠性好易于擴(kuò)展。 該類單片機(jī) 內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)， 減少了各功能部件之間的連接， 從而 提高了 它的 可靠性和抗干擾 的 能力 。它的 中斷 系統(tǒng)支持 10 個中斷向量及 10 余個中斷源 ， 片內(nèi) 具有 靜態(tài)RAM 和多 功 能的 I/O口，并且其 ROM 的 尋址能力較強(qiáng) ，同時它 所具有的獨特的 乘法運算指令和內(nèi)積運算指令 為其應(yīng)用添加 了不少色彩 ， 使得 該類型 單片機(jī) 在 一些 復(fù)雜的數(shù)字信號處理 中很有優(yōu)勢 。 凌陽單片機(jī)其優(yōu)勢主 要體現(xiàn)在硬件方面，抗干擾能力強(qiáng) ，但是凌陽單片機(jī)我沒有接觸過，這對于我來說不是很容易上手，其次它的 價格也 要比 AT89S52 昂 貴的多，因此我并沒有選擇凌陽單片機(jī) [5]。 AT89S52 單片機(jī) ATMEL公司 的 AT89系 列 8位 5單片機(jī) ， 它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。其指令是采用的被稱為 “ CISC ” 的復(fù)雜 指令集，共具有 111 條指令 。 89S52 單片機(jī)本身的電源電 壓是 5V， 有 兩種低功 耗方式：待機(jī) 方式和掉電方式。正常情況下消 耗的電流為 24mA，在掉 電狀態(tài)下，其耗電電流仍 為3mA ；即使 在掉電方式下，電源電壓 可以下降到 2V，但 是為了 保存內(nèi)部 RAM中的數(shù)據(jù) ，還需要 提供約 50uA的電 流。 AT 系列的 單片機(jī) 是最早進(jìn)入中國的單片機(jī)，人們對它在熟悉不過了，再加上我國各方人士的努力，創(chuàng)造了不少適合我們使用的開發(fā)工具。 而 S52 單片機(jī) 不 僅完全兼 容 51 系 列的單片 機(jī)，而且 在 51的基 礎(chǔ)上做 了 許多優(yōu)化，功能更加全面，它的 價格低廉， 卻 方便實用。 同時，以 MCS51 技術(shù)核心為主導(dǎo)的單片機(jī)已成為許多 廠家、 電氣公司競相選用的對象 ，并以 此為基準(zhǔn)，推出許 多與 MCS51有極 好兼容性的 CHMOS單片機(jī) ，同時增加了一些新的功能，而且 AT89S52單片機(jī) 有 其獨特的特點，可以支持在線編程， 考慮到成本及自己熟悉程度的問題，本設(shè) 計采 用 AT89S52單 片機(jī) [6]。 6 第 3 章 溫度測量的 基本 原理 溫度測量的幾種方法 溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫 度變化的某些特性來間接測量 ， 溫度測量儀 表按測溫方式可分為 非接觸式 和 接觸式。 一般來講由于需要與被測物體進(jìn)行接觸， 接觸式測溫儀表 測得的溫度 一般比較 可靠 且 測量 的 精度較高 ； 但因測溫元件 需要與 被測 物體 進(jìn)行充分的熱交換 ， 這就 需要一定的時間才能達(dá)到熱平衡，所以存在測溫的延遲現(xiàn)象，同時受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測量。非接 觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫元件不需與被測 物體 接觸，測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應(yīng)速度一般也比較快 ； 但受到物體的發(fā)射率、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測量誤差較大。 目前在廣泛采用的測溫方法有以下幾種： （ 1） 熱電偶 溫度檢測 方法。 熱電偶測溫基本原理 是 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo) 體 A 和 B 焊接 起 來，構(gòu)成一個閉合回 路， 當(dāng)導(dǎo) 體 A和 B的兩個執(zhí)著點 1和 2之間存在 溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢 ， 因而在回路中形成一個大小的電流 ， 這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。 （ 2） 熱 電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。熱電阻測溫 原理 是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行 溫度測量的。熱電阻大都由純金屬材料制成 。 熱電阻測溫系統(tǒng)一 般由熱電阻、連接導(dǎo)線和顯示儀表等組成。 （ 3） IC 集成溫度傳感器 ， 全數(shù)字化讀取，必須配合單片機(jī)使用，可以連接成網(wǎng)絡(luò)使用，三線即可讀取溫度，電源、地、數(shù)據(jù) [7]。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 測溫 原理如圖 31 所示 。圖中 低溫度系數(shù)晶振 用于產(chǎn)生脈沖信號送給計數(shù)器 1，它的振蕩頻率受溫度 的影響很小，可以近似認(rèn)為產(chǎn)生的是固定頻率的脈沖。而圖中的 高溫 度系數(shù)晶振 產(chǎn)生的振蕩頻率 隨溫度變化 而變化 則比較明顯 ， 它 所產(chǎn)生的信號作為計數(shù) 器 2的 輸 入 脈沖 。 溫度寄 存器 與 計 數(shù)器 1 被 預(yù)置 在 55℃所對 應(yīng)的 一個基數(shù)值。 當(dāng)溫度傳感器開始工作時， 計數(shù) 器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù) ，當(dāng) 計數(shù)器 1中預(yù)先設(shè)定的基數(shù)值 減為 0時，溫 度寄存器的值將 加 1，計數(shù)器 1 的基數(shù)值 將重新 被裝入 。 計數(shù)器 1 重 新開始對低溫度 系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán) ， 直 到計數(shù)器 2計數(shù)為 0時， 停止溫度寄存器值的累加，此時溫度 寄存器中的 7 數(shù)值即為所測目標(biāo)的 溫度。 斜 斜 斜 斜 斜斜 斜 斜 1斜 斜 0斜 斜 斜 2斜 斜 0斜 斜 斜 斜 斜 斜 斜斜 斜 斜 斜 斜 斜 斜斜 斜 斜 斜斜 斜斜 斜 斜 斜 斜加 1停 止 圖 31 DS18B20 測溫原理框圖 DS18B20的 核心 是一個數(shù)字化的傳感器，可以 把 55℃ ～ +125℃的溫 度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 DS18B20上電 后默認(rèn)的分辨 率是 12 位， 當(dāng) DS18B20 接收到總線上單片機(jī) 發(fā)來的溫度轉(zhuǎn)換 命令（ 44H）后 ，DS18B20就開 始進(jìn)行溫度的轉(zhuǎn)換。 以 12位轉(zhuǎn)化為例：用 16位符號擴(kuò) 展 的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB形 式表達(dá)， 其中 S為符號位 [8]。 如下 圖 32所 示。 M S bL S bL S bM S b( u n i t = 斜 )S S S SS262524232221202 12 22 32 4 圖 32 12 位分辨率溫度值存儲格式 圖 32 是轉(zhuǎn)化 后得到的 數(shù) 據(jù)，存儲 在 RAM 的兩個 字節(jié) 中 ， 這 16位 中的前 面 5 位是 符號位， 如果測得 的溫度 是正值 ， 則 這 5位為 0，此時 只要將 內(nèi)存中的 數(shù)值乘于 得到實際溫度； 如果溫度為負(fù) ， 那么 這 5位為 1，那么此時只 需要 將內(nèi)存中的數(shù)值 取反加 1再乘于 8 際溫度。如 +85℃的數(shù)字輸 出 0550H， +℃的 數(shù)字輸出 為 00A2H， ℃的數(shù)字 輸 出為 FF5EH。最 后 CPU向 DS18B20讀取溫度 并進(jìn)行分析處理 。 表 31給出 了部分溫度與數(shù)字輸出對應(yīng)關(guān)系 [9]。 表 31 部分溫度與數(shù)字輸出對應(yīng)關(guān)系 溫度 數(shù)字輸出（二進(jìn)制） 數(shù)字輸出（十六進(jìn)制） +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H ℃ 1111 1111 1111 1000 FF5EH ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6FH 9 第 4 章 主要芯片及技術(shù) 介紹 AT89S52 單片機(jī)介紹 AT89S52單片機(jī)是美國 ATMEL公司生產(chǎn) 的 一個低功耗，高性能 CMOS 8位 微控制器。 該 器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) ,功能強(qiáng)大的 AT89S52 單片機(jī)可為 用戶提供許多較復(fù)雜的應(yīng)用控制 場合 解決方案 。 主要功能特性 （ 1） 與 MCS51單 片機(jī)產(chǎn)品兼容 （ 2） 1000次擦 寫周期 （ 3） 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash存 儲器 （ 4） 全靜態(tài)操作 ： 0Hz～ 33Hz （ 5） 三個 16位定時 /計數(shù)器 （ 6） 掉電標(biāo)識符 （ 7） 三級加密程序存儲器 （ 8） 8個中斷 源 （ 9） 掉電話中斷可喚醒 （ 10） 低功耗空閑和掉電模式 （ 11） 全雙 工 UART串行 通道 （ 12） 看門狗定時器 （ 13） 雙數(shù)據(jù)指針 （ 14） 32個可編程 I/O口線 各 引 腳 功能及管腳電壓 AT89S52芯片有 40條引 腳，雙列直插式封裝引 腳圖如 圖 41所 示。 主要管腳有： VCC(40): 電源 GND(20)： 接地 XTAL1（ 19腳） 和 XTAL2（ 18腳 ） 為 振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz晶 振。 RST/Vpd（ 9腳） 為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 10 ( T 2 E X ) P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4( M O S I ) P 1 . 5( M I S O ) P 1 . 6( S C K ) P 1 . 7R S T( R X D ) P 3 . 0( T X D ) P 3 . 1( I N T 0 ) P 3 . 2( I N T 1 ) P 3 . 3( T 0 ) P 3 . 4( T 1 ) P 3 . 5( W R ) P 3 . 6( R D ) P 3 . 7X T A L 2X T A L 1G N D P 2 . 0 ( A 8 )P 2 . 1 ( A 9 )P 2 . 2 ( A 1 0 )P 2 . 3 ( A 1 1 )P 2 . 4 ( A 1 2 )P 2 . 5 ( A 1 3 )P 2 . 6 ( A 1 4 )P 2 . 7 ( A 1 5 )P S E NA L E / P R O GE A / V P PP 0 . 7 ( A D 8 )P 0 . 6 ( A D 7 )P 0 . 5 ( A D 5 )P 0 . 4 ( A D 4 )P 0 . 3 ( A D 3 )P 0 . 2 ( A D 2 )P 0 . 1 ( A D 1 )P 0 . 0 ( A D 0 )V C C( T 2 ) P 1 . 0P D I P 圖 41 AT89S52 引腳圖 P0口 ： P0口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式 驅(qū)動 8個 TTL邏輯門電路，對端口 P0寫 “1” 時，可作為高阻抗輸入端用。P0口具有內(nèi) 部上拉 電 阻 。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在 Flash編程時， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻 。 P1 口： P1 口 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1的輸出 緩沖級可驅(qū)動 4個 TTL邏輯門電路。對端口寫 “ 1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時， 被外部拉低的引腳由于內(nèi)部 電 阻 的原因 ， 將輸出電流 (IIL)。 此外 ， 可分別作為定時 /計數(shù) 器 2的