【正文】 了設(shè)計(jì)目的。 開(kāi)始 顯示緩沖區(qū)指針置初值 30H 送 R0 掃描模式置初值 FEH 送 R1 R1 送 P2口 取顯示數(shù)據(jù)查表轉(zhuǎn)換為段數(shù)據(jù)送 P0口 延時(shí) 1ms 顯示緩沖器指針 R0+1 R1=0？ R1 左移一位 返回 Y N 圖 16報(bào)警驅(qū)動(dòng)子程序流程圖 開(kāi)始 測(cè)量溫度 風(fēng)扇降溫 繼電器閉合 高溫報(bào)警 測(cè)量值與設(shè)定值相比較 低于 高 于 5 結(jié)論 本文針對(duì)溫度測(cè)量和控制溫度的問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了一種采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 芯片，并運(yùn)用 AT89S52 作為控制芯片的溫度測(cè)量控制系統(tǒng)，接著從單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，原理分析起，再熟悉了 AT89S52 的工作原理及使用方法后，詳細(xì)的分析了 DS18B20 芯片的結(jié)構(gòu)、工作原理、時(shí)序和測(cè)量溫度的方法，最后又簡(jiǎn)要了解下 LED數(shù)碼管的顯示 方法。 圖 15 顯示子程序流程圖 輸出報(bào)警驅(qū)動(dòng)子程序 如圖 16。動(dòng)態(tài)顯示 是把十六進(jìn)制數(shù)（或BCD 碼）轉(zhuǎn)換為相應(yīng)字形碼，故它通常需要在 RAM 區(qū)建立一個(gè)顯示緩沖區(qū)。 4 系 統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) 主程序流程圖如圖 14 所示 主程序完成的功能是：?jiǎn)?dòng)傳感器測(cè)量溫度，將測(cè)量溫度 送給顯示器顯示，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警 系統(tǒng) ， 繼電器閉合使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)降溫， 等待下一次 采樣 的命令。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電 時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為“常閉觸點(diǎn)”。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)釋放。 釋放值 xf 與動(dòng)作值 xx 的比值叫做反饋系數(shù)，即 Kf= xf /xx 觸點(diǎn)上輸出的控制功率 Pc與線圈吸收的最小功率 P0之比叫做繼電器的控制系數(shù)，即 Kc=PC/P0 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。當(dāng)輸入量 x 從某一大于 xx 值下降到 xf,繼電器開(kāi)始釋放，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)。 繼電器的輸入信號(hào) x 從零連續(xù)增加達(dá)到銜鐵開(kāi)始吸合時(shí)的動(dòng)作值 xx,繼電器的輸出信號(hào)立刻從 y=0跳躍到 y=ym,即常開(kāi)觸點(diǎn)從斷導(dǎo)通。具有動(dòng)作快 、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)輸入量 (如電壓、電流、溫度等 )達(dá)到規(guī)定值時(shí)，使被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開(kāi)的電器。 圖 12 報(bào)警電路 繼電器控制系統(tǒng) 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。假設(shè)顯示的符號(hào)與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 顯示符號(hào) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 數(shù)據(jù) 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 顯示符號(hào) A B C D E F H 全亮 全暗 數(shù)據(jù) 0AH 0BH 0CH 0DH 0EH 0FH 10H 11H 12H 13H 由硬件電路工作原理可知，為了顯示穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，每秒必須顯示數(shù)據(jù) 50 次以上，才能達(dá)到預(yù)期目的。 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序包含顯示數(shù)字、部分字母符號(hào)、小數(shù)點(diǎn)、數(shù)碼管閃爍、數(shù)碼管消隱等。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用 CPU 時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制。 本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)方式，其電路如圖 10： 圖 10 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 數(shù)碼管靜態(tài)顯示原理 數(shù)碼管靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù) 碼管的段選必須接一個(gè) 8位數(shù)據(jù)線來(lái)保持顯示的字碼。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的 的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40 根 I/O 端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51單片機(jī)可用的 I/O 端口才 32個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須 增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 1. 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。 圖 9 外部電源供電方式 由于它的價(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，其他家電也用液晶屏與熒光屏。 數(shù)碼管是顯示 部分 ，通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字 。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)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陽(yáng)數(shù)碼 管是指將所有發(fā)光二極管的陽(yáng)極接到一起形成公共陽(yáng)極 (COM)的數(shù)碼管。 DS18B20 具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用處理器 I/O 端口少等優(yōu)點(diǎn) , 應(yīng)用方便靈活，在常溫測(cè)量中有較大優(yōu)勢(shì)，與 Lon Works 現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)合應(yīng)用前景更加廣闊，如在工業(yè)過(guò)程、空調(diào)系統(tǒng)、智能樓宇等領(lǐng)域的溫度測(cè)量會(huì)有廣泛的應(yīng)用。此外，在單線總線上可以放置任何數(shù)目的 DS18B20,而且如果它們都使用外部電源，那么通過(guò)發(fā)出跳過(guò)（ Skip） ROM 命令和接著發(fā)出 (Convert)T 命令，可以同時(shí)完成溫度變換?？偩€上主機(jī)不需向上連接便在溫度變換期間使線保持高電平。向 DS18B20 供電的另一種方法是通過(guò)使用連接到 VDD 引腳圖 8 寄生電源供電方式 TM 0 R1 R0 1 1 1 1 1 表 fonfrg數(shù)據(jù)格式 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 的外部電源，如圖 9 所示。 通過(guò)使用一個(gè) MOSFET 把 I/O 線直接拉到電源可達(dá)到這一點(diǎn)。 R1 和 R0 用來(lái)設(shè)置分辨率，如表 5 所示：（ DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位） 表 5分辨率設(shè)置表 DS18B20 有兩種供電方式， 第一種方法是寄生電源方式。 fonfrg 值的數(shù)據(jù)格式如表 4： 表 4 fonfrg數(shù)據(jù)格式 低五位一直都是 1 ， TM 是測(cè)試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式。 EERAM分別用于 TH 和 TL 的數(shù)據(jù)保存。接下來(lái)是 RAM 區(qū)和 EERAM 區(qū)。所有數(shù)據(jù)均以最低有效位在前的方式被讀寫(xiě)。使用存儲(chǔ)器操作命令可以寫(xiě) TH 和 TL。每一溫度告警觸發(fā) TH 和 TL構(gòu)成一個(gè)字節(jié)的 EEPROM。 一個(gè)控制操作命令指示 DS18B20 完成溫度測(cè)量。如果在單線上有許多器件，那么可以挑選出一個(gè)特定的器件，并給總線上的主機(jī)指示存在多少器件及其類(lèi)型。主機(jī)必須首先提供五種 ROM 操作命令之一：（ 1） Read ROM(讀 ROM)，（ 2） Match ROM(符 合 ROM),（ 3） Search ROM(搜索 ROM), （ 4)Skip ROM(跳過(guò) ROM),或（ 5） Alarm Search(告警搜索 )。 與 DS18B20 的通信經(jīng)過(guò)一個(gè)單線接口。 器件從單線的通信線取得其電源，在信號(hào)線為高電平的時(shí)間周期內(nèi)，把能量貯存在內(nèi)部的電容器中，在單信號(hào)線為低電平的時(shí)間期內(nèi)斷開(kāi)此電源，直到信號(hào)線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娙荩╇娫礊橹埂? 2．特性 （ 1）獨(dú)特的單線接口，只需一個(gè)引腳即可通信 （ 2）多點(diǎn) (multidrop)能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化 （ 3）不需要外部元器件 （ 4）可用數(shù)據(jù)線供電 （ 5）在 1 秒內(nèi)（典型值）把溫度變換為數(shù)字 （ 6）用戶(hù)可定義的，非易失性的 溫度告警設(shè)置 （ 7）告警搜索命令識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況） 3．引腳排列如圖 6。 因?yàn)槊恳粋€(gè) DS18B20 有唯一的系列號(hào)（ silicon serial number），因此 多個(gè)DS18B20 可以存在于同一條單線總線上，這允許在許多地方放置溫度靈敏器件。 溫度采集電路設(shè)計(jì) 1．一般說(shuō)明 DS18B20 是采用 “1wire”一線總線傳輸數(shù)據(jù)的集成溫度傳感器 ,信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出，因此從中央處理器到 DS18B20 僅需連接一條線。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 EA/VPP:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。 PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部 定時(shí)器或時(shí)鐘使用。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無(wú)效。晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如表 2所示。對(duì) P3 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。對(duì) P2 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如表 1所示。對(duì) P1 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。程序校時(shí)，需要外部上拉電阻。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。對(duì) P0 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 圖 5 單片機(jī)引腳圖 單片機(jī)各引腳功能 VCC : 電源 GND: 地 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 常用的復(fù)位電路如下圖 4 所示： 圖 4 常用復(fù)位電路圖 AT89S52 單片機(jī) AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，它的輸出在每個(gè)機(jī)器周 期的 S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 ROM的 00H 處開(kāi)始運(yùn)行程序。 3. 復(fù)位 RST9 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（ 24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。 AT89 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。電容取 30PF 左右。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時(shí)鐘頻率就為 6MHz。 Vcc 40 電源端 GND 20 接地端 工作電壓為 5V，另有 AT89LV51 工作電壓則是 , 引腳功能一樣。 其中 AT89S52 為核心控制器件， DS18B20 為水溫 測(cè)量 采集器件， 共陽(yáng) 數(shù)碼管為顯示器件， 蜂鳴器為輸出報(bào)警器件， 繼電器為控制器件。 3 系統(tǒng)硬件