【正文】 仿真，涵蓋了 5 PIC、 AVR、 HCll、 ARM 等處理器，真正實現(xiàn)了在計算機上從原理設(shè)計、電路分析、系統(tǒng)仿真、測試到 PCB 板完整的電子設(shè)計，實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品 的全過程。硬件設(shè)計如圖 12所示： 在 口接 DS18B20 溫度傳感器，在片 口接發(fā)光二極管顯示電路，發(fā)光二極管亮，與其相連的接口為低電平，發(fā)光二極管滅，與其相連的接口為高電平，在程序中把 DS18B20 的序列號讀出后以 8 位為單位存放在單片機的 RAM 中，共放 8 個存儲單元，依次把每個單元送到 P2 口顯示，即可讀出DS18B20 溫度傳感器的序列號。 圖 9 2 2 鍵盤結(jié)構(gòu) Proteus 中 2 2 鍵盤的制作 首先在 Proteus 中畫出鍵盤面板，如圖 10 所示，并指定鍵盤的左上角為坐標圓點，用軟件中的坐標跟蹤功能檢測出面板按鍵的邊長為 300mm 和中心坐標，分別為：（ 300,400 ）（ 300,700）（ 700,400）（ 700， 700）。初始化時鍵盤列線為高電平，行線為低電平。 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 1D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1L M 0 1 6 L23456789 1R P 11K 圖 8 系統(tǒng)硬件電路組成 鍵盤電路設(shè)計 行列式鍵盤與單片機接口電路 根據(jù)本設(shè)計需要，本系統(tǒng)采用 2 2鍵盤實現(xiàn)對溫度值和功能鍵的設(shè)定。AT89C51 的 P1 口作為 LCD 的控制線， ～ 分別接 LM016L 的 RS、 RW 和 E端； LM016L的其它三個控制端 VDD 和 VSS、 VEE 分別接電源和地。 LM016L 與單片機接口電路 系統(tǒng) 顯示 電路由單片機 AT89C5字符 液晶顯示器 LM016L 和 1k 8 的排組構(gòu)成。 第 15腳：背光源正極。 第 6腳： E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 5腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 第 3腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 圖 7 LM016L 結(jié)構(gòu)圖 LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)： 容量 :162 個字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 :(WH)mm 引腳功能說明 ： 1602LCD 采用標準的 14 腳（無背光）或 16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 6 所示： 表 6 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 基于 AT89C51 的溫控制系統(tǒng)設(shè)計 9 第 1腳： VSS 為地電源。 顯示字符時， 由于 LM016L 內(nèi)帶字符 VDD DS18B20 DQ GND 單 片 機 基于 AT89C51 的溫控制系統(tǒng)設(shè)計 8 發(fā)生器的控制器，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應的地址，設(shè)立光標，在此送上該字符對應的代碼 即可 。因此，存進行長距離測量時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題 。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)發(fā)生錯誤，當采用雙絞線帶屏蔽電纜為總線電纜時， 正常通訊距離可達 l50m，當采用每米膠合次數(shù)更多 的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可以進一步加長。 DS18B20 只有三個引腳，一個接地，一個接電源，一個數(shù)字輸入輸出引腳接單片機的 口電源與數(shù)字輸入輸出腳間需要接一個 的電阻。 部分溫度轉(zhuǎn)換如表 5所示 : 表 5 部分溫度 轉(zhuǎn)換 值 溫度 輸入 （ 2 進制） 輸出（ 16 進制） +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH ℃ 1111 1111 0101 1110 EE6FH 55℃ 1110 1110 0110 1111 FE90H DSl8B20 具體參數(shù)及工作方式 參數(shù)特性： （ 1） 獨特的單線接口只需 l 個接口引腳即可通信 （ 2） 多點綜合測溫能力使分布式溫度檢測應用得以簡化 （ 3） 不需要外部元件 （ 4） 可用數(shù)據(jù)線供電 （ 5） 需備份電源 （ 6） 測量范圍從 55℃ 至 +125℃ 增量值為 0． 5℃ （ 7） 以 9 位數(shù)字值方式讀出溫度 （ 8） 在 1 秒 (典型值 )內(nèi)把溫度變換為數(shù)字 （ 9） 用戶可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置 （ 10） 告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件溫度告警情況 基于 AT89C51 的溫控制系統(tǒng)設(shè)計 7 （ 11） 應用范圍包括恒溫控制工業(yè)系統(tǒng)消費類產(chǎn)品溫度計或任何熱敏系統(tǒng) 極限參數(shù)： （ 1） 任何引腳相對于地的電壓 至 + （ 2） 運用溫度 55℃ 至 +125℃ （ 3） 貯存溫度 55。這允許并聯(lián)連接許多 DSl8B20，同時進行溫度測量。每次溫度測量更新此標志。 TH 或 TL 的最高有較位直接 對應于l6位溫度奇存器的符號位。對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉(zhuǎn) 換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。 轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就 以 16 位帶符號擴展到二進制補碼形式儲存在高速暫存存儲器的第 l， 2 字節(jié)。其中溫度信息 (第 l， 2字節(jié) )， TH 和 TL 值第 3，4節(jié)，第 6～ 8 字節(jié)，表現(xiàn)為全邏輯 1；第 9字節(jié)讀出的是前 面所有的 8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來保證通信正確。因此， 在實際應用中要在分辨率和轉(zhuǎn)換 時間權(quán)衡考慮。 在DSl8B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動， Rl和 R0 決定溫 度轉(zhuǎn)換精度位數(shù) 。 低 5 位一直都是1， TM是測試模式位，用于設(shè)置 DSl8B20 在工作模式還是在 測試模式。數(shù)據(jù)先寫入 RAM，經(jīng)校驗后再傳給 EEPRAM。 64位激光 ROM 的機構(gòu)如表 1所示： 表 1 64 位激光 ROM 的結(jié)構(gòu) 8 位 CRC 編號 48 位 序列號 8 位 產(chǎn)品系列編碼 MSB LSB MSB LSB MSB LSB DSl8B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可 電擦除 EEPRAM。 DSl8B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如 4所示： 圖 4 DSl8B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分組成： 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。因而使用 DSl8B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。與 傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～ l2 位的數(shù)字直讀方式。 選用 22uF 電容、 1kΩ 電阻。 單片機的 典型電路： （ 1）時鐘電路：如圖 2連接即可構(gòu)成自激振蕩電路，振蕩頻率取決于適應 晶體 的振蕩頻率，范圍可取 ～ 12MHZ， C C2 主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定作用，電容可取 5～ 30pF。 系統(tǒng)總體控制框圖如圖 1所示： 溫 度 傳 感 器單片機2 2 鍵 盤顯 示 屏溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器 圖 1 系統(tǒng)總體控制框圖 基于 AT89C51 的溫控制系統(tǒng)設(shè)計 3 單片機選用市場上常見的 美國 ATMEL 公司 的 AT89C51 作為控制元件，溫度傳感器選用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器， 它的輸入／輸山采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接 收單片機發(fā)送的命令，根據(jù) DSl8B20 內(nèi)部的協(xié)議進行相應的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以 串口發(fā)送給單片機。溫度顯示的精度的實現(xiàn)需要編程人員對程序熟悉。采用液晶顯示溫度值，顯示格式為：溫度的整數(shù)部分，小數(shù)部分， 溫度符號， 最后一位溫度的報警判斷 ，顯示數(shù)據(jù)不斷刷新。 隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國在科技和生產(chǎn)各領(lǐng)域都取得了飛速的發(fā)展和進步，發(fā)展以溫度傳感器為載體的溫度測量技術(shù)具有重大意義。為保證機房設(shè)備正常運行及工作人員有一個良好的工作環(huán)境，對機房溫濕度的監(jiān)測是必不可少的，合理正常的溫濕度環(huán)境是機房設(shè)備正常運行的重要保障 。 數(shù)字式傳感器的接口形式有 RS232 數(shù)據(jù)格式接口； RS485 數(shù)據(jù)格式接口 、一總線數(shù)據(jù)格式接口 、 CAN 總線數(shù)據(jù)格式接口 、 ZIGBEE 數(shù)據(jù)格式接口 、 TCP/IP 數(shù)據(jù)格式接口 等 。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展，同時具有抑制串模干擾能力強、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點。 溫度傳感器 國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)究和生活領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。 (2) 本課題的研究可以使學生更好地掌握基于單片機應用系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的學風，提高電子產(chǎn)品研發(fā)素質(zhì)、增強針對實際應用進行控制系統(tǒng)設(shè)計制作的能力。 21 世紀科學技術(shù)的發(fā)展日新月異，科技的進步帶動了測量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，我們已經(jīng) 進入了高速發(fā)展的信息時代，測量技術(shù)也成為當今科技的主流之一，被廣泛地應用于生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。 隨著現(xiàn)代計算機和自動化技術(shù)的發(fā)展，作為各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸相處理的功能器件，溫度傳感器的作用日益突出，成為自動檢測、自動控制系統(tǒng)和計量測試中不可缺少的重要技術(shù)工具，其應用已遍及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。煉油過程中，原油必須在不同的溫度和 壓力條件下進行分流才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品；沒有合適的溫度環(huán)境。人民的生活與環(huán)境度息息相關(guān)，物理、化學、冶金、機械制造、大型倉儲室、實驗室、農(nóng)場塑料大棚甚至人們的居室里經(jīng)常需要對環(huán)境溫度進行檢測，并根據(jù)實際的要求對溫度進行控制。 本課題所設(shè)計的多點溫度控制系統(tǒng)可 實現(xiàn)對遠程環(huán)境的溫度測量與監(jiān)控 ， 適用于電力工業(yè)、