【正文】 總之， C 語言既有高級語言的特點，又具有匯編語言的特。 ? 提供數(shù)學函數(shù)并支持浮點運算。 ? 模塊化。用 C語言加上一些匯編語言子程序 , 就更能顯示 C 語言的優(yōu)勢了 , 像 PC DOS 、 WORDSTAR 等就是用這種方法編寫的。 C 語言發(fā)展如此迅速 , 而且成為最受歡迎的語言之一 ,主要因為它具有強大的功能。 C 語言在很多方面都可以用，不僅僅是在軟件開發(fā)上，各類科研都是需要用到 C語言的。 2. C 語言是一種計算機程序設計語言。但是不同的 CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。 負載模塊的電路圖 圖 314 負載電路連接成都理工大學 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） 25 第 4 章 溫度測控與報警電路軟件設計 軟件語言的選擇 單片機開發(fā)過程中往往使用匯編和 C語言兩種語言，就本設計而言我們要擇優(yōu)選擇一種，下面是兩種語言的優(yōu)缺點對比： 1. 匯編語言是一種用文字助記符來表示機器指令的符號語言，是最接近機器碼的一種語言。當單片機的 腳為低電平時，三極管截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，同時狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也熄滅，繼電器的常開觸點釋放，相當于開關斷開。本設計中采 用 NPN 三極管驅動繼電器，并且?guī)в幸回撦d工作的指示燈，系統(tǒng)中負載由于仿真方便采用了 12V 燈泡代替強電系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)接在單片機 口上，降溫系統(tǒng)接到單片機 口上。當高于 50℃ 時，單片機 弱電通過繼電器控制強電系統(tǒng)加熱；當環(huán)境溫度低于 0℃ 時，單片機的弱電通過繼電器控制強電系統(tǒng)降溫。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的接通，切斷開關的目的。當我們在繼電器的線圈兩頭加上其線圈的額定電壓時，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。電磁繼電器是在輸入電路內電流的作用下，由機械部件的相對運動產(chǎn)生預定相應的一種繼電器，它包括直流電磁繼電器，交流電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器、舌簧繼電器、節(jié)能功率繼電器。電路中剛才用 PNP 三極管，選用低功率三極管 9012，當 低電平，三極管集電極正偏，發(fā)射級反偏，三極管導通，驅動蜂鳴器報警。 圖 39 DS18B20與單片機的連線圖 溫度顯示模塊 LCD1602 的外形介紹 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，目前常用16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 在外部電源供電方式下， DS18B20 工作電源由 VDD引腳接入，此時 I/O 線不需要強上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證 轉換精度，同時在總線上理論可以掛接任意多個 DS18B20 傳感器，組成多點測溫系統(tǒng)。 成都理工大學 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） 19 10） 典型精度曲線在 ≤ VDD≤ 時有效。 9） 見典型曲線圖中超出 0℃到 70℃的部分。 8） 待機電流最大定義到 70℃。寫 E2 存儲器最大用 10ms，消耗將近 100μ A 電流。 5） IDD 在 VCC 為 時得到。 3） 邏輯 1 電壓在源電流為 1mA 時得到。 2℃。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。 （ 4）在 DS18B20 測溫程序設計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待DS18B20 的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當程序讀該 DS18B20 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。試驗中，當采用普 通信號電纜傳輸長度超過 50m 時，讀取的 測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當單總線上所掛 DS18B20 超過8 個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。在使用 PL/M、 C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 DS18B20 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 重調 EE 0BH 將 EEPROM中內容恢復到 RAM中的第 3 、 4字節(jié)。 讀暫存器 0BEH 讀內部 RAM中 9字節(jié)的內容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內部 RAM的 4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。 表 34 RAM指令表 指 令 約定代碼 功 能 溫度變換 44H 啟動 DS1820進行溫度轉換， 12位轉換時最長為 750ms（ 9位為 ）。適用于單片工作。 的 ROM 和 RAM 指令表（如表 34和表 35） 表 33 ROM指令表 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS1820溫度傳感器 ROM中的編碼（即 64 位地址） 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應的 DS1820 使之作出響應，為下一步對該 DS1820 的讀寫作準備 搜索 ROM 0FOH 用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個數(shù)和識別 64 位 ROM 地址。斜率 累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性 ,只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程 ,直至溫度寄存器值達到被測溫度值 ,這就是 DS18B20 的測溫原理 . 另外 ,由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的 ,他有嚴格的時隙概念 ,因此讀寫時序很重要 .系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進行 .操作協(xié)議為 :初始化 DS18B20 (發(fā)復位脈沖 )→發(fā) ROM功能命令 → 發(fā)存儲器操作命令 → 處理數(shù)據(jù) .各種操作的時序圖與 DS1820 相同。減法計數(shù)器 1的預置將重新被裝入 ,減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù) ,如此循環(huán)，直到減法計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時 ,停止溫度寄存器值的累。 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。溫度系數(shù)振蕩器用于產(chǎn)生減法計數(shù)脈沖信號，其中低溫度系數(shù)振蕩器受溫度的影響很小 ,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)振蕩器隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變 ,所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入 .減法計數(shù)器對脈沖信號進行減法計數(shù)。 表 32 DS18B20的分辨率設置 R1 R0 分辨率 最大轉換時間（ ms ） 0 0 9位 93． 75 0 1 10位 187． 5 1 0 11位 375 1 1 12位 750 從圖 36 中可以看出， DS18B20 主要由斜率累加器、溫度系數(shù)振蕩器、減法計數(shù)器、溫度寄存器等部分組成。溫度系數(shù)振蕩器用于產(chǎn)生減法計數(shù)脈沖信號，其中低溫度系數(shù)振蕩器受溫度的影響很小 ,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)振蕩器隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變 ,所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入 .減法計數(shù)器對脈沖信號進行減法計數(shù)。 的測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 38 所示 ： 預 置斜 率 累 加 器比 較 器低 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器高 溫 度 系 數(shù) 振 蕩 器減 法 計 數(shù) 器 1減 到 0減 法 計 數(shù) 器 2 減 到 0溫 度 寄 存 器預 置置 1 / 清 0增 加停 止 圖 38 DS18B20測溫原理 成都理工大學 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） 16 從圖 36 中可以看出， DS18B20 主要由斜率累加器、溫度系數(shù)振蕩器、減法計數(shù)器、溫度寄存器等部分組成。在 DS18B20 出廠時，該位被置 0，用戶不必改動； R1和 R0用來設置分辨率；其余 5 位均固定為 1。配置寄存器的內容用于確定溫度值的數(shù)值轉換分辨率。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。第三個和第四個字節(jié)是TH、 TL 的易失性拷貝，第五個字節(jié)是配置寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內容在每一次上電復位時被刷新。高速緩存區(qū)包括一個高速暫存器 RAM 和一個非易失性可電擦除E2PROM. 非易失性可電擦除 E2PROM 用于存放高溫觸發(fā) TH、低溫觸發(fā) TL和配置寄存器中的信息。如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要講測得的數(shù)值乘上 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0這 5 位為 1，測得的數(shù)值取反加 1再乘上 即可得到實際溫度。芯片出廠默認為 12位的轉換精度。 （ 2）溫度傳感器是 DS18B20 的核心部分，該功能部件可完成對溫度的測量。48號序列號是一個大于 281 10 的十進數(shù)編碼，作為該芯片的唯一標志代碼； 8 位循環(huán)冗余檢驗為 56 位的 CRC 循環(huán)冗余校驗碼。 64 位 ROM 是廠家用激光刻錄一個 64位二進制 ROM 代碼，該芯片的標志號，如圖 35所示。 成都理工大學 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） 14 64位ROM和單線接口V D DD QC內 部 電 源 V D D電 源 檢 測存 儲 與 控 制 邏 輯高速緩存器溫 度 傳 感 器高 溫 觸 發(fā) 器 T H低 溫 觸 發(fā) 器 T L配 置 寄 存 器8 位 C R C 發(fā) 生 器 圖 36 DS18B20的內部結構 下面對 DS18B20 的相關部分進行簡單的描述。采用寄生電源方式時，該引腳接地。 DQ：數(shù)字信號輸入 /輸出端。 DS18B20 芯片的引腳功能如下。 3) 采用 8 引腳 SOIC 的封裝形式。 1． DS18B20 的封裝形式及引腳功能 DS18B20 有三種封裝形式； 1) 采用 3 引腳 TO92 的封裝形式。我們還可以在電阻上加一個放電二極管，這樣有效提高 了若單片機斷電后，短時間內再加電復位的可能性。通常上電復位電路的上電瞬間 RST 引腳的高電平只要能保持足夠時間，兩個機器周期，單片機就可以進行復位操作。 實際操作中，復位也有兩種形式：一種是上電復位，一種是上電復位與按鍵復位都有效。當 89S51 的 RST 引腳加高電平復位信號 ,保持兩個以上機器周期時，單片機內部就執(zhí)行復位操作。 復位是使單片機中的各個部件處于某種確定的初始狀態(tài)。 實際中通常采用外界晶振的內部時鐘方式，晶振頻率高一些的時候可以提高指令的執(zhí)行速度，但相應的功耗和噪聲也會增加，在滿足系統(tǒng)的功能下，應該盡量選擇低一些的晶振頻率。典型值微 CYS的震蕩頻率要小于 12MHZ，典型值 6MHZ、 12MHZ或者 。在單片機 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接晶振。 89S51 單片機的時鐘信號通常由兩種方式產(chǎn)生，內部時鐘和外部時鐘方式。 AT89S51 最小系統(tǒng) 單片機的工作工程是：取一條指令、譯碼、進行微操作，再取一條指令，譯碼再進行操作，這樣自動的、一步步的有微操縱依次完成相應的指令規(guī)定功能。 看門狗定時器（ WDT）： WDT是為了解決 CPU程序運行時可能進入混亂或死循環(huán)而設置，它由一個 14bit計數(shù)器和看狗復位 SFR（ WDTRST）構成。在 AT89S51,假如接至 Vcc（電源＋），程序首先執(zhí)行從地址 0000H－ 0FFFH（ 4KB）內部程序存儲器，再執(zhí)行地址為 1000H－ FFFFH（ 60KB）的外部程序存儲器。 存儲器結構： MCS51單片機內核采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結構，均具有 64KB外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。在使用前初始化 DPS。圖 42為 AUXR輔助寄存器。而寫這些地址單元將不能得到預期的結果。 AT89S51 單片機內部構造及功能： 特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片內空間分存如下圖 32所示。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。 ： T0，計時計數(shù)器 0 輸入。 成都理工大學 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） 10 ： INT0，外部中斷 0 輸入。 其引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當做定時器 2的外部脈沖輸入腳，而 可以有 T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。 P2除了當做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S51 擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個時候 P2 便不能當做 I/O來使用了。設計者必須外加一鎖存器將端口 0送出的地址栓鎖住成為 A0～ A7，再配合端口 2所送出的 A8～ A15 合成一完整的 16 位地址總線，而定址到 64K 的外部存儲器空間。其他三個 I/O 端口（ P PP3）則不具有此電路組態(tài)，而是內部有一提升電路， P0 在當做 I/O用時可以推動 8 個 LS的 TTL 負載。 AT89S51可以利用 PSEN及 RD引腳分別啟用存在外部的 RAM與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用 64K的定址范圍。此外在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。AT89S51 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8位鎖存器（如 74LS373），將 端口 0 的地址總線（ A0～ A7）鎖進鎖存器中，因為 A