【正文】 X 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 . 01P 1 . 12P 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 1C13 0 PC23 0 PX11 2 MC31 0 u FR 1 41 0 kR4R2R3R5R14 7 0 X 8R6R7R83 4 . 0DQ2V C C3G ND1U3DS 1 8 B 2 0L S 1S O UN D E RR 1 32KD1L E DR9 4 .7 kR 1 0 4 .7 kR 1 1 4 .7 kR 1 2 4 .7 k此處用非門代替 PN P 型三極管設(shè)置減加U2NO TU4NO TU5NO TU6NO T 圖 48 Protues仿真圖 圖 49 DS18B20仿真圖 基于單片機的數(shù)字溫度計的設(shè)計與實現(xiàn) 26 當按下 K1 鍵一次時，進入溫度報警上線調(diào)節(jié)，此時顯示軟件設(shè)置的溫度報警上線，按 K2 或 K3 分別對報警溫度進行加一或減一。 采用 protues 軟件對電路仿真，可以得到預(yù)期效果。程序流程圖如圖 45 所示。其程序流程圖如圖 42 示： 讀取溫度 初始化 讀出溫度值溫度計算出來顯示數(shù)據(jù)刷新 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 調(diào)用顯示子程序 K1 健按下否？ 設(shè)置報警溫度 調(diào)用報警子程序 NN Y 21 圖 42 讀出溫度子程序流程圖 3．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(shè)計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。 圖 37DS18B20 與單片機的接口電路 基于單片機的數(shù)字溫度計的設(shè)計與實現(xiàn) 20 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 各模塊的程序設(shè)計 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)刷新子程序和按鍵掃描處理子程序等。 當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10us，同時溫度顯示的修正值是 177。當所測溫度超過獲低于所預(yù)設(shè)的溫度時，數(shù)據(jù)口相應(yīng)拉高電平，報警輸出。 (3)系統(tǒng)工作時，把讀取了編碼的 DS18B20 掛在總線上。在主機發(fā)出 ROM 命令，以訪問某個指定的 DS18B20， 接著就可以發(fā)出 DS18B20 支持的某個功能命令。 基于單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成。所有 ROM 操作命令均為 8 位長。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少 1 微秒；來自 DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在時間下降沿之后的 15 微秒內(nèi)有效。它有寫時間片和讀時間片兩種： 寫時間片：當主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時，產(chǎn)生寫時間片?？偩€經(jīng)過 的上拉電阻被拉至高電平狀態(tài)。經(jīng)過單線接口訪問 DC18B20 必須遵循如下協(xié)議：初始化、 ROM 操 作命令、存儲器操作命令和控制操作。DS18B20 與芯片連接電路如圖 35 所示： 圖 35DS18B20與單片機的連接 外部電源供電方式是 DS18B20 最佳的 工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)。但寄生電源方式需要強上拉電路 , 軟件控制變得復(fù)雜 (特別是在完成溫度轉(zhuǎn)換和拷貝數(shù)據(jù)到 E2PROM 時 ) , 同時芯片的性能也有所降低。必須先啟動 DS18B20 開始轉(zhuǎn)換，再讀出溫度轉(zhuǎn)換值。在使用 PL/M、 C等高級語言進行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS1820操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 6. 延時 15 微秒。 2. 延時 2 微秒。 5. 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。 DS18B20 的寫操作： 1. 數(shù)據(jù)線先置低電平 “0”。 “1”。 DS18B20 的初始化 ： 1. 先將數(shù)據(jù)線置高電平 “1”。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。 15 圖 33DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 相關(guān)介紹 DS18B20 引腳如圖 34 所示。 2. DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達，其中 S 為符號位。 9. DS18B20 可將檢測到溫度值直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并通過串行通信的方式與主控制器進行數(shù)據(jù)通信。 5. 可編輯數(shù)據(jù)為 9~12位，轉(zhuǎn)換 12位溫度時間為 750ms（最大）。 2. 每只 DS18B20具有一個獨有的，不可修改的 64位序列號，根據(jù)序列號訪問地應(yīng)的器件。高溫度 基于單片機的數(shù)字溫度計的設(shè)計與實現(xiàn) 14 系數(shù)晶振 隨溫度變化其振 蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。 ： (WR)外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。 ： (INT0)外部中斷 0 輸入。 P3 口 (～ ， 10~17 腳 )： P3 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準雙向 I/O 口。在 P1 口作為輸入口使用時，應(yīng)先向 P1 口鎖存地址 (90H)寫入全 1,此時 P1 口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。在 CPU 訪問片外存儲器時， P0 口分時提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。 3. 輸入 /輸出端口 P0/P1/P2/P3： P0 口 (～ ， 39~32 腳 )： P0 口是一個漏極開路的 8 位準雙向 I/O 口。當 EA 引腳接高電平時， CPU 只訪問片內(nèi) EPROM/ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令，但當 PC(程序計數(shù)器 )的值超過 0FFFH(對 8751/8051 為 4K)時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。 PSEN 端同樣可驅(qū)動 8 個 LS 型 TTL 負載。 PSEN(29 腳 )：程序存儲允許輸出信號端。如果想確定 8051/8031 芯片的好壞，可用示波器查看 ALE 端是否有脈沖信號輸出。 ALE/PROG(30 腳 )：地址鎖存允許信號端。 2. 控制信號引腳 RST,ALE,PSEN 和 EA： RST/VPD(9 腳 )： RST 是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。 8. 片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。為方便設(shè)計串行通信，目前的 52 系列單片機都會提供 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。目前單片機的發(fā)展趨勢是將 RAM 和 ROM 都集成在單片機里面，這樣既方便了用戶進行設(shè)計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 AT89C51 單片機主要特性 1. 一個 8 位的微處理器 (CPU)。 AT89C51 單片機的基本組成框圖見圖 31。如是市面上出現(xiàn)了各式各樣的但均以 51 為內(nèi)核的單片機，倒是 Intel 公司自己的單片機卻顯得遜色了。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯，可采用在線匯編功能對程序進行在線修改 (DebugInline Assambly…) ，不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對工程重新進行編譯 /匯編和連接、然后再次進入調(diào)試狀態(tài)的步驟。緊接著對工程進行設(shè)置，選擇工程管理窗口的 Target1，再選擇 ProjectOption for Target?Target1?(或點右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項 )，打開工程屬性設(shè)置對話框，共有 8 個選項卡，主要設(shè)置工作包括在 Target 選項卡中設(shè)置晶振頻率、在 Debug 選項卡中設(shè)置實驗仿真板等，如要寫片，還必須在 Output 選項卡中選中 “Creat Hex Fi”；其它選項卡內(nèi)容一般可取默認值。工程的建立、設(shè)置、編譯 /匯編及連接產(chǎn)生目標文件的方法非常易于掌握。 Keil C51軟件是一個基于 32位 Windows 環(huán)境的應(yīng)用程序，支持 C 語言和匯編語言編程，其 μVision(通常稱為 μV2)。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。原理圖編輯窗口的操作是不同于常用的 WINDOWS 應(yīng)用程序的，正確的操作是：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動元件；連線用左鍵，刪 除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動；中鍵放縮原理圖。 先進的自動布局 /布線功能 ： 支持器件的自動 /人工布局；支持無網(wǎng)格自動布線或人工布線；支持引腳交換 /門交換功能使 PCB 設(shè)計更為合理。 支持通用外設(shè)模 型：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點陣、 LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進 /伺服電機、 RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM（ COM 口物理接口模型）還可以使仿真電路通過 PC 機串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信。 7 多樣的激勵源 ： 包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用 wav 文件）、指數(shù)信號、單頻 FM、數(shù)字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入。 支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計簡明清晰。同時，當硬件調(diào)試成功后，利用 Proteus ARES 軟件，很容易獲得其 PCB 圖，為今后的制造提供了方便。 4. 具有強大的原理圖繪制功能。 該軟件的特點是： 1. 實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路 仿真相結(jié)合，具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、各種單片機 (51 系列、 AVR、 PIG 等常用的 MCU)及其外圍電路 (如 LCD、 RAM、 ROM、鍵盤、 LED、 A/D、 D/A……) 組成的系統(tǒng)仿真。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 用 AT89S51芯片控制溫度傳感器 DS18B20進行實時溫度檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報警溫度。顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的 優(yōu)點就是使用口資源比較少，只用 p3 口的 RXD,和 TXD,串口的發(fā)送和接收，四只數(shù)碼管采用 74LS164 右移寄存器驅(qū)動，顯示比較清晰。同時處理后的數(shù)據(jù)送到 LED 中顯示。該系統(tǒng)擴展性非常強，它可以在設(shè)計中加入時鐘芯片 DS1302 以獲取時間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時顯示時間，并可以利用 AT24C16 芯片作為存儲器件，以此來對某些時間點的溫度數(shù)據(jù)進行存儲，利用鍵盤來進行調(diào)時和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可以通過 MAX232 芯片與計算機的 RS232 接口進行串口通信，方便的采集和整理時間溫度數(shù)據(jù)。這樣 ,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單 ,體積也不大。便于單片機處理及控制，省去 傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。 圖 11熱電偶電路圖 系統(tǒng)主要包括對 A/D0809 的數(shù)據(jù)采集，自動手動工作方式檢測，溫度的顯示等，這幾項功能的信號通過輸入輸出電路經(jīng)單片機處理。 采用熱電偶溫差電路測溫，溫度檢測部分可以使用低溫?zé)崤?，熱電偶由兩個焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成（熱電偶 的構(gòu)成如圖 11），熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩種金屬的接觸電勢和單一導(dǎo)體的溫差電勢組成。℃ 。 本課題的研究重點是設(shè)計一種基于單片機的數(shù)字溫度計控制系統(tǒng)。社會的發(fā)展使人們對傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及 安全性、開發(fā)虛擬傳感器