【文章內(nèi)容簡介】 。 輸入、輸出： ALE/PROG—— 地址鎖存允許信號，輸出。 ALE 以 1/6 的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對外輸出的時鐘或用于定時。在 EPROM 編程期間，作輸入，輸入編程脈沖（ PROG） 。 ALE 可以驅(qū)動 8 個 LSTTL 負載。 當訪問外部存儲器時，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， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。 注意：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， 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，置位無效。 基于單片機的溫度測量系統(tǒng) 8 輸 出： PSEN—— 片外程序存儲器選通信號，低電平有效。在從片外程序存儲器取址期間，在每個機器周期中，當 PSEN 有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送上 P0口（數(shù)據(jù)總線）。 PSEN 可以驅(qū)動 8 個 LSTTL 負載。 AT89S52 的工作模式及注意事項 AT89S52單片機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用寄存器 PCON(即電源控制寄存器 )中的 PD（ PCON1）和 IDL(PCON0)位來實現(xiàn)的。 PD是掉電模式，當 PD=1時，激活掉電工作模式，單片機進入掉電工作狀態(tài)。 IDL是空閑等待方式，當 IDL=1，激活空閑工作模式，點偏激進入睡眠狀態(tài)。如需同時進入兩種工作模式，即 PD和 IDL同時為 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)的外設都保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生，此時，片內(nèi) RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請求或硬件復位終止。 終止空閑工作模式的方法有兩種，進入中斷服務程序，執(zhí)行完中斷服務程序并緊隨 RST1（中斷返回）指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機進入空閑模式的那條指令后面的一條指令。 其二是通 過硬件復位可以將空閑工作模式終止。需要注意的是，當由硬件復位來終止空閑工作模式時， CPU通常是從激活空閑模式那條指令的嚇一跳指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復位操作，硬件復位脈沖要保持兩個機器周期（ 24個時鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其他端口。為了避免可能對端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑狀態(tài)的那條指令后一條指令不應是一條端口或外部存儲器的寫入指令。 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進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位，復位后將重新定義全部特殊功能寄存器但并沒有因此改變 RAM中的內(nèi)容，在 Vcc恢復到正常工作電平前，復位應無效，但必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。 AT89S52單片機具有一些極限參數(shù)： （ 1）工作溫度： 55攝氏度至 +125攝氏度 （ 2）儲藏溫度： 65攝氏度至 +150攝氏度 （ 3）任一引腳對地電壓： + （ 4）最高工作電壓： （ 5）直流輸出電流： 基于單片機的溫度測量系統(tǒng) 9 模式 程序存儲器 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 的特點及選擇原因 DS18B20是美國 DALLAS公司繼 DS1820之后推出的增強型單總線數(shù)字式溫度傳感器，它在轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面較之前產(chǎn)品有了很大的改進，給用戶帶來了更方便、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、更適用于多種場合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟。 DALLAS 半導體公司的數(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。溫度測量范圍為 55～ +125 攝氏度，可編程為 9位～ 12 位轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達 ，分辨率設定參數(shù)以及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中，掉電后依然保存。被測溫度用符號擴展的 16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多 個 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。 因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，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， 開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源； GND 為地信號；VDD 為可選擇的 VDD 引腳。當工作于寄生 電源時，此引腳必須接地。 在硬件上， DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是 VCC接外部電源，GND接地， I/O與單片機的 I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時 UDD、 GND接地， I/O接單片機 I/O。無論是內(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 的性能特點如下： 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 基于單片機的溫度測量系統(tǒng) 10 DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多 點測溫。 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： （ 1）適應電壓范圍更寬，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℃時精度為177。 ℃。 （ 3）零待機功耗。 （ 4）可編程的分辨率為 9～ 12位，對應的可分辨溫度分別 為 ℃、 ℃、℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫。 （ 5）在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 （ 6）用戶可定義報警設置。 （ 7）報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度的器件。 （ 8）結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。 DS18B20作為新型的器件，能夠方便的和中心處理器進行連接，并具有很大的擴展空間。溫度范圍較廣，使得整體的測溫范圍 能大幅度的上升，零待機消耗更是起到了節(jié)能的作用。利用用戶能自定義報警設置這一特點，能夠在實現(xiàn)報警功能上得到很大的便利，同時極強的抗干擾性能使得溫度的檢測更加準確，作為溫度計最基本的要求，準確必須滿足。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 基于單片機的溫度測量系統(tǒng) 11 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 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送給減法計數(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)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門， 當計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量 .計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將 55 ℃ 所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預置在 55 ℃ 所對應的一個基數(shù)值。 首先用 DS1820 提供的讀暫存寄存器指令 (BEH)讀出以 ℃ 為分辨率的溫度測量結(jié)果，然后切去測量結(jié)果中的最低有效位 (LSB)，得到所測實際溫度整數(shù)部分T 整數(shù)，然后再用 BEH 指令讀取計數(shù)器 1 的計數(shù)剩余值 M 剩余和每度計數(shù)值 M每度，考慮到 DS1820 測量溫度的整數(shù)部分以 ℃ 、 ℃ 為進位界限的關系，實際溫度 T 實際可用下式計算得到： T 實際 =(T 整數(shù)－ ℃ )+(M 每度－ M 剩余 )/M 每度 。 圖 35 DS18B20 測溫原理圖 顯示器的選擇 由于設計中要求顯示測試溫度，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，與單片機的連接方式需要簡單，顯示準確。本設計中采用的是 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）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 預置 斜率累加器 計數(shù)器 1 =0 計數(shù)器 2 =0 比較 預置 溫度寄存器 基于單片機的溫度測量系統(tǒng) 12 同色彩的可見光來。 LED 的伏安特性類似于普通二極管，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 常用來顯示設備的運行狀態(tài)， 8段 LED 可以顯示各種數(shù)字和字符，所以也稱為 LED 數(shù)碼管，這里我們使用 8段 LED 液晶屏。 一個 8段 LED 顯示器的結(jié)構(gòu)是由 8 個發(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（不帶小數(shù)點的稱為 7 段 LED）。 8 段LED 顯示器有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。 8段 LED 通過不同段點亮時的組合，可以顯示 0~ A~F 等十六進制數(shù)。顯然，將單片機的數(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)碼管在應用時應將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮 。 LED 液晶屏 的價格便宜使用簡單 ， 在電器特別是家電領域應用極為廣泛 ，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)點是直觀，成本低。缺點是只能顯示測量點溫度值和有限的符號，電路復雜。 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，廣泛應用與計算機 、 打印機 、 報警器 、 定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā) 聲 器件。 蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電 磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機 IO 引腳輸出的電流較小，單片機輸出的電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。 S52 單片機 通過一個三極管 PN5138 來放大驅(qū)動蜂鳴器，原理圖見圖 34： 基于單片機的溫度測量系統(tǒng) 13 圖 34 驅(qū)動蜂鳴器原理圖 排阻 排阻，就是若干個參數(shù)完全相同的 電阻 ，它們的一個引腳都連到一起，作為公共引腳，其余引腳正常引出。所以如果一個排阻是由 n個電阻構(gòu)成的，那么它就有 n+1 只引腳。 排阻一般應用在 數(shù)字電路 上，比如：作為某個并行口的上拉或者 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 P0 口 。本系統(tǒng)選用respack8排阻。 圖 35 排阻 respack8 基于單片機的溫度測量系統(tǒng) 14 4 電路原理 整個設計的電路包括了 單片機 電路、溫度 采集 電路、溫度顯示電路、 溫度上下限設置 電路和 溫度過限 報警電路五部分電路組成。 單片機 電路 單片機 電路 由晶振電路、復位電路、電源和 AT89S52 單片機組成。如圖 4