【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 輸入、輸出： ALE/PROG—— 地址鎖存允許信號(hào)，輸出。 ALE 以 1/6 的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)。在 EPROM 編程期間，作輸入，輸入編程脈沖（ PROG） 。 ALE 可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 當(dāng)訪問(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低位字節(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。 注意：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。 基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng) 8 輸 出： PSEN—— 片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在從片外程序存儲(chǔ)器取址期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng) PSEN 有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上 P0口（數(shù)據(jù)總線）。 PSEN 可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 AT89S52 的工作模式及注意事項(xiàng) AT89S52單片機(jī)有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是空閑模式和掉電工作模式。這兩種方式是控制專(zhuān)用寄存器 PCON(即電源控制寄存器 )中的 PD（ PCON1）和 IDL(PCON0)位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 PD是掉電模式，當(dāng) PD=1時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)。 IDL是空閑等待方式，當(dāng) IDL=1，激活空閑工作模式，點(diǎn)偏激進(jìn)入睡眠狀態(tài)。如需同時(shí)進(jìn)入兩種工作模式，即 PD和 IDL同時(shí)為 1，則先激活掉電模式。 在空閑工作狀態(tài)下， CPU保持睡眠狀態(tài)而所有的片內(nèi)的外設(shè)都保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生，此時(shí)，片內(nèi) RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。空閑模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。 終止空閑工作模式的方法有兩種，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨 RST1（中斷返回）指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式的那條指令后面的一條指令。 其二是通 過(guò)硬件復(fù)位可以將空閑工作模式終止。需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來(lái)終止空閑工作模式時(shí)， CPU通常是從激活空閑模式那條指令的嚇一跳指令開(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期（ 24個(gè)時(shí)鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU訪問(wèn)片內(nèi) RAM，而允許訪問(wèn)其他端口。為了避免可能對(duì)端口產(chǎn)生意外寫(xiě)入，激活空閑狀態(tài)的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條端口或外部存儲(chǔ)器的寫(xiě)入指令。 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令。片內(nèi) RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被 凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但并沒(méi)有因此改變 RAM中的內(nèi)容，在 Vcc恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，但必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。 AT89S52單片機(jī)具有一些極限參數(shù)： （ 1）工作溫度： 55攝氏度至 +125攝氏度 （ 2）儲(chǔ)藏溫度： 65攝氏度至 +150攝氏度 （ 3）任一引腳對(duì)地電壓： + （ 4）最高工作電壓： （ 5）直流輸出電流： 基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng) 9 模式 程序存儲(chǔ)器 ALE PSEN P0 P1 P2 P3 空閑模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑模式 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電模式 內(nèi)部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 表 33 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài) 溫度傳感器的選擇 DS18B20 的特點(diǎn)及選擇原因 DS18B20是美國(guó) DALLAS公司繼 DS1820之后推出的增強(qiáng)型單總線數(shù)字式溫度傳感器，它在轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較之前產(chǎn)品有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來(lái)了更方便、更令人滿意的效果。 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。 DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測(cè)量范圍為 55～ +125 攝氏度，可編程為 9位～ 12 位轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。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；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以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 根線上， CPU只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64位光刻 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。 DQ 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳， 開(kāi)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； GND 為地信號(hào)；VDD 為可選擇的 VDD 引腳。當(dāng)工作于寄生 電源時(shí)，此引腳必須接地。 在硬件上， DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是 VCC接外部電源，GND接地， I/O與單片機(jī)的 I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí) UDD、 GND接地， I/O接單片機(jī) I/O。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電， I/O口線要接 5KΩ左右的上拉電阻 . DS18B20 的性能特點(diǎn)如下： 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng) 10 DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多 點(diǎn)測(cè)溫。 圖 34 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 其具有 9條特點(diǎn)： （ 1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 （ 2）溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10～ +85℃時(shí)精度為177。 ℃。 （ 3）零待機(jī)功耗。 （ 4）可編程的分辨率為 9～ 12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別 為 ℃、 ℃、℃和 ℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 （ 5）在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 （ 6）用戶可定義報(bào)警設(shè)置。 （ 7）報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度的器件。 （ 8）結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 DS18B20作為新型的器件，能夠方便的和中心處理器進(jìn)行連接，并具有很大的擴(kuò)展空間。溫度范圍較廣，使得整體的測(cè)溫范圍 能大幅度的上升，零待機(jī)消耗更是起到了節(jié)能的作用。利用用戶能自定義報(bào)警設(shè)置這一特點(diǎn)，能夠在實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能上得到很大的便利，同時(shí)極強(qiáng)的抗干擾性能使得溫度的檢測(cè)更加準(zhǔn)確，作為溫度計(jì)最基本的要求，準(zhǔn)確必須滿足。這些好處使得 DS18B20最終被選擇。 64 位 ROM 和 單 線 接 口 存儲(chǔ)器與控制邏輯 高速緩存 溫度傳感器 8 位 CRC 發(fā)生器 配置寄存器 高溫觸發(fā)器 低溫觸發(fā)器 基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng) 11 DS18B20 的測(cè)溫原理 DS18B20 的測(cè)溫原理如圖 35 所示， 圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)， 當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量 .計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將 55 ℃ 所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(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。 首先用 DS1820 提供的讀暫存寄存器指令 (BEH)讀出以 ℃ 為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位 (LSB)，得到所測(cè)實(shí)際溫度整數(shù)部分T 整數(shù)，然后再用 BEH 指令讀取計(jì)數(shù)器 1 的計(jì)數(shù)剩余值 M 剩余和每度計(jì)數(shù)值 M每度，考慮到 DS1820 測(cè)量溫度的整數(shù)部分以 ℃ 、 ℃ 為進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度 T 實(shí)際可用下式計(jì)算得到： T 實(shí)際 =(T 整數(shù)－ ℃ )+(M 每度－ M 剩余 )/M 每度 。 圖 35 DS18B20 測(cè)溫原理圖 顯示器的選擇 由于設(shè)計(jì)中要求顯示測(cè)試溫度，因此顯示屏首先要能夠一次性容納這些字符。工作電壓不能太高，與單片機(jī)的連接方式需要簡(jiǎn)單，顯示準(zhǔn)確。本設(shè)計(jì)中采用的是 四位共陰極 LED 液晶屏能夠很好的滿足這些要求。 LED（發(fā) 光二極管 Light Emitting Diode 的英文縮寫(xiě)）是利用 PN 結(jié)把電能轉(zhuǎn)換成光能的固體發(fā)光器件，根據(jù)制造材料的不同可以發(fā)出紅、黃、綠、白等不低溫度系數(shù)晶振 高溫度系數(shù)晶振 預(yù)置 斜率累加器 計(jì)數(shù)器 1 =0 計(jì)數(shù)器 2 =0 比較 預(yù)置 溫度寄存器 基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng) 12 同色彩的可見(jiàn)光來(lái)。 LED 的伏安特性類(lèi)似于普通二極管，正向壓降約為 2伏左右，工作電流一般在 10 20mA 之間較為合適。 LED 顯示器有多種結(jié)構(gòu)形式，單段的圓形或方形 LED 常用來(lái)顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)， 8段 LED 可以顯示各種數(shù)字和字符，所以也稱(chēng)為 LED 數(shù)碼管，這里我們使用 8段 LED 液晶屏。 一個(gè) 8段 LED 顯示器的結(jié)構(gòu)是由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成，各段依次記為 a、 b、c、 d、 e、 f、 g、 dp ，其中 dp 表示小數(shù)點(diǎn)（不帶小數(shù)點(diǎn)的稱(chēng)為 7 段 LED）。 8 段LED 顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。 8段 LED 通過(guò)不同段點(diǎn)亮?xí)r的組合，可以顯示 0~ A~F 等十六進(jìn)制數(shù)。顯然，將單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口與 LED 各段引腳相連，控制輸出的數(shù)據(jù)就可以使 LED 顯示不同的字符。通常把控制 LED 數(shù)碼管發(fā)光顯示字符的 8 位字節(jié)數(shù)據(jù)稱(chēng)為段選碼或者字符譯碼，如圖 36所示。 圖 36 8 段 LED 液晶屏引腳 共陰極 LED 的所有發(fā)光管的陰極并接成 公共端 COM， 共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮 。 LED 液晶屏 的價(jià)格便宜使用簡(jiǎn)單 ， 在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛 ，空調(diào) 、 熱水器 、 冰箱等等 絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管 。其優(yōu)點(diǎn)是直觀，成本低。缺點(diǎn)是只能顯示測(cè)量點(diǎn)溫度值和有限的符號(hào)，電路復(fù)雜。 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，廣泛應(yīng)用與計(jì)算機(jī) 、 打印機(jī) 、 報(bào)警器 、 定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā) 聲 器件。 蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過(guò)電磁線圈，使電 磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī) IO 引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。 S52 單片機(jī) 通過(guò)一個(gè)三極管 PN5138 來(lái)放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，原理圖見(jiàn)圖 34： 基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng) 13 圖 34 驅(qū)動(dòng)蜂鳴器原理圖 排阻 排阻，就是若干個(gè)參數(shù)完全相同的 電阻 ，它們的一個(gè)引腳都連到一起，作為公共引腳，其余引腳正常引出。所以如果一個(gè)排阻是由 n個(gè)電阻構(gòu)成的，那么它就有 n+1 只引腳。 排阻一般應(yīng)用在 數(shù)字電路 上，比如：作為某個(gè)并行口的上拉或者 下拉電阻 用 。使用排阻比用若干只固定電阻更方便 。 本系統(tǒng)中因選用共陰極 LED 數(shù)碼管，需高電平有效。 必須用上拉電阻提供電流才能產(chǎn)生高電平 ，且排阻可減小 P0口電流大小，保護(hù) P0 口 。本系統(tǒng)選用respack8排阻。 圖 35 排阻 respack8 基于單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng) 14 4 電路原理 整個(gè)設(shè)計(jì)的電路包括了 單片機(jī) 電路、溫度 采集 電路、溫度顯示電路、 溫度上下限設(shè)置 電路和 溫度過(guò)限 報(bào)警電路五部分電路組成。 單片機(jī) 電路 單片機(jī) 電路 由晶振電路、復(fù)位電路、電源和 AT89S52 單片機(jī)組成。如圖 4