【文章內(nèi)容簡介】 顯 示，就要用 驅(qū)動電路 來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的 數(shù)字 ，因此根據(jù)數(shù)碼管的 驅(qū)動方式 的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的 公共極 COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的 余輝 效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且 功耗 更低。 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 15 第三章 系統(tǒng)硬件 電路 設計 單片機最小系統(tǒng) 圖 10 單片機最小系統(tǒng)原理圖 單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準，時鐘信號通常用兩種 電路形式得到 :內(nèi)部振蕩和外部振蕩。 MCS51 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTALl 和 XTAL2 分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時，電路簡單，所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實際使用中常采用這種方式，在其外接晶體振蕩器 (簡稱晶振 )或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 16 圖 11 晶振電路 圖中外接晶體以及電容 C2 和 C1 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用， 其值均為 30PF 左右，晶振頻率選 12MHz。 為了初始化單片機內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，必須采用復位的方式，復位后可使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始正常工作。單片機的復位是靠外電路來實現(xiàn)的，在正常運行情況下，只要 RST 引腳上出現(xiàn)兩個機器周期時間以上的高電平，即可引起系統(tǒng)復位，但如果 RST 引腳上持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。復位后系統(tǒng)將輸入 /輸出 (1/0)端口寄存器置為 FFH，堆棧指針 SP 置為 07H, SBUF 內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部清 0，內(nèi)部 RAM 的狀態(tài)不受復位的影響 ，在系統(tǒng)上電時 RAM 的內(nèi)容是不定的。復位操作有兩種情況，即上電復位和手動 (開關 )復位。本系統(tǒng)采用手動復位方式。圖中 R1 和 C3 組成手動復位電路，其值 R 取為 10K, C 取為 10μ F. 圖 12 復位電路 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 17 溫度檢測模塊 DS18B20 可以采用兩種方式供電 ,一種是采用電源供電方式 ,此時 DS18B20的 1 腳接地 ,2 腳作為信號線 ,3 腳接電源 .另一種是寄生電源供電方式 ,如圖 13單片機端口接單線總線 ,為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電源 ,可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉 .。 當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換時，總線上必須有強的上拉 ,上拉開啟時間最大為 10 微秒 .采用寄生電源供電方式是 VDD 和 GND 端均接地 .由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 。 圖 13 DS18B20 接口電路 溫度顯示模塊電路 顯示部分由四位數(shù)碼管構(gòu)成 ,采用的是動態(tài)掃描方式。 其 中段選占用 8 個 I/O 口，而位選占用 4 個 I/O 口，段選和位選為同相驅(qū)動。這種方法由于不需要對每個 LED 數(shù)碼管單獨配置鎖存和驅(qū)動電路，因而可簡化硬件電路，當 LED 數(shù)碼管個數(shù)較多時，更加明顯。 模塊 將 DS18B20 讀出的溫度與設定的溫度比較，如溫度超限，單片機將 口置 0，溫度超限報警顯示 LED 亮，蜂鳴器報警。 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 18 LAX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2R64 .7 kB U Z 1B UZ Z E RD1DI O DE L E DQ1 圖 14 報警電路 基于 AT89S52 單片機的溫度測量系統(tǒng)總電路 下圖為該溫度測量系統(tǒng)的硬件電路圖 LALAX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 2X1CR Y S T A LC13 3 p fC23 3 p fC31 0 u fR51 0 kR64 .7 kR 1 11kR 1 21kR 1 31kV C CB U Z 1B UZ Z E RD02D13D24D35D46D57D68D79Q019Q118Q217Q316Q415Q514Q613Q712LE11OE1U27 4 HC 5 7 32 3 4 5 6 7 8 91R P 1RE S P A C K 8R14 .7 K2 8 . 0DQ2V C C3G ND1U3DS 1 8 B 2 0R21kD1DI O DE L E DQ2 Q3 Q4 Q5Q1 圖 15 測溫系統(tǒng)的硬件電路圖 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 19 溫度測量系統(tǒng)的實物圖 圖 16 ISP 下載線 圖 17 未接電源的電路板 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 20 圖 18 電路板的背面接線 圖 19 正在工作的測溫電路板 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 21 第四章 控制系統(tǒng)軟件設計 主程序 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值，溫度測量每 1s 進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖 20 所示。 圖 20 主程序流程圖 初始化 調(diào)用顯示子程序 1S 到？ 初次上電 讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 N Y N Y 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 22 子 程序 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時需進行 CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖 21 所 示。 圖 21 讀溫度流程圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當采用 12 位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為 750ms，在本程序設計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖 22 所示。 Y 發(fā) DS18B20 復位命令 發(fā)跳過 ROM 命令 發(fā)讀取溫度命令 讀取操作， CRC 校驗 9 字節(jié)完？ CRC 校驗正？確？ 移入溫度暫存器 結(jié)束 N N Y 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 23 發(fā) DS18B20 復位命令 發(fā)跳過 ROM 命令 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 結(jié)束 圖 22 溫度轉(zhuǎn)換 流程圖 計算溫度子程序 計算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖 23 所示。 圖 23 計算溫度流程圖 開始 溫度零下 ? 溫度值取補碼置“ — ”標志 計算小數(shù)位溫度 BCD值 計算整數(shù)位溫度 BCD值 結(jié)束 置“ +”標志 N Y 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 24 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高顯示位為 0 時將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖 24 所 示。 圖 24 數(shù)據(jù)刷新子程序 流程圖 溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器 十位數(shù) 0？ 百位數(shù) 0？ 十位數(shù)顯示符號百位數(shù)不顯示 百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號） 結(jié)束 N N Y Y 基于單片機的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng)設計 25 第 五 章 結(jié)論 本文針對溫度測量方法的現(xiàn)狀和所要研究問