【正文】 端接至單片21機(jī)的地址鎖存允許信號(hào) ALE。 低電平，三極管導(dǎo)通，電磁鐵觸頭放下來開始工作. 20繼電器電路圖 鎖存器 74LS373 引腳功能及工作原理 74LS373 引腳功能 D0~D7 為 8 個(gè)輸入端 Q1~Q7 為 8 個(gè)輸出端LE 是數(shù)據(jù)鎖存控制端；當(dāng) LE=1 時(shí)，鎖存器輸出端同輸入端；當(dāng) LE 由 1 變?yōu)? 時(shí)，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。對(duì)外接電容 C!、C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，當(dāng)電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩器頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度的穩(wěn)定性。這個(gè)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構(gòu)成自激振蕩器。其中，DSI8B20溫度傳感器芯片采用“一線制”與單片機(jī)相連，它獨(dú)立地完成溫度測(cè)量以及將溫度測(cè)量結(jié)果送到單片機(jī)的工作。最后，SMC1602A芯片將送來的值顯示于顯示屏上。首先，由DS18820溫度傳感器芯片測(cè)量當(dāng)前的溫度，并將結(jié)果送入單片機(jī)。減法計(jì)數(shù)器斜坡累加器減到 0減法計(jì)數(shù)器預(yù) 置低溫度系數(shù)振 蕩 器高溫度系數(shù)振 蕩 器計(jì)數(shù)比較器預(yù) 置溫度寄存器減到 0測(cè)溫原理內(nèi)部裝置五、 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)（一）系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ,控制器使用單片機(jī)AT89C2051,溫度計(jì)傳感器使用DS18B20,用液晶實(shí)現(xiàn)溫度顯示。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。表 3－1 ROM 操作命令指令 約定代碼 功 能讀 ROM 33H 讀 DS18B20 ROM 中的編碼符合 ROM 55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單線總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS18B20 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS18B20 的讀寫作準(zhǔn)備搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64位 ROM 地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令，適用于單片工作。減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)16數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。DS18B20 的測(cè)溫原理如圖 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須用讀 ROM(33H)命令將該DSl8B20 的序列號(hào)讀出。主機(jī)根據(jù)ROM 的前 56 位來計(jì)算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù) 據(jù)是否正確。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行告警搜索。表 2 是部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度表示數(shù)據(jù)。例如+125 ℃的數(shù)字輸出為 07D0H，+℃的數(shù)字輸出為 0191H， ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH，55℃的數(shù)字輸出為FC90H。圖中，S 表示位。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 5 ℃/LSB 形式表示。溫度低位溫度高位TH TL 配置 保留 保留 保留 8 位CRCLSB MSB 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。第 5 個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。高速暫存RAM 的結(jié)構(gòu)為８字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖 。溫度報(bào)警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS1820 的內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64 位激光 ROM 單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含便箋式 RAM） ，用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的 TH 和 TL 觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、8 位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器等七部分。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)12DS18B20 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。DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。簡(jiǎn)化電路的同時(shí)增加了系統(tǒng)的可靠性。芯片 DS18B20 轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度高，終于微處理器的接口簡(jiǎn)單，給硬件設(shè)計(jì)工作帶來了極大的方便，能有效的降低成本，縮短開發(fā)周期。由于本次系統(tǒng)的溫度偏高，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候我們首先考慮的是熱電偶，但是其轉(zhuǎn)化電路較為麻煩，增加了電路的制作成本。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù)(如電阻值，熱電勢(shì)等)的變化的原理。不過在居民住宅中使用已可滿足要求?？墒撬娜秉c(diǎn)是只能近距離觀測(cè)，而且水銀有毒，玻璃管易碎。（二）溫度傳感器的選擇溫度的測(cè)量是從金屬(物質(zhì))的熱脹冷縮開始。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H－FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。PSEN：程序儲(chǔ)存允許（PSEN ）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無效。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。ALE／PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。DISRT0位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口）10 INT0（外中斷0） INT1（外中斷1） T0（定時(shí)／計(jì)數(shù)器0外部輸入） T1（定時(shí)／計(jì)數(shù)器1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL邏輯門電路。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVXRi 指令）時(shí)，P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR ）區(qū)中 P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。端口引腳 第二功能 MOSI（用于ISP犏程） MISO（用于ISP犏程） SCK （用于 ISP犏程）作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。P1口：Pl 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I／O口，Pl的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。在F1ash編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。GND：地8AT89S51方框圖空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。靈活的在系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁(yè)寫模式）：AT89S51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I／O 口線，看門狗（WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè)5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路?？撮T狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針低功耗空閑和掉電模式6個(gè)中斷源32個(gè)可編程I／O口線三級(jí)程序加密鎖－4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash 閃速存儲(chǔ)器：AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。 6 系統(tǒng)框圖如下圖所示AT89S51CPUDSP18B20溫度芯片鍵盤電路LED 顯示報(bào)警電路加熱繼電器制冷繼電器PC 機(jī)電源DS18B20溫度測(cè)溫系統(tǒng)框圖 本設(shè)計(jì)以AT89S51芯片為核心, AT89S51芯片的外圍擴(kuò)展了 數(shù)據(jù)鎖存器74L373和74LS138，同時(shí)具有LED（發(fā)光二極管）顯示器、復(fù)位功能等。 該系統(tǒng)利用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及性能指標(biāo) 本設(shè)計(jì)主要是單片機(jī)控制下的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了其硬件和軟件設(shè)計(jì)，并對(duì)其各功能模塊做了詳細(xì)介紹，其主要功能和指標(biāo)如下：●利用溫度傳感器（DS18B20）測(cè)量某一點(diǎn)環(huán)境溫度●測(cè)量范圍為55℃～＋99℃，精度為177。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，其具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫要求比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用。目前的智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問世的，它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶，特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)。因此，電氣設(shè)備溫度在線監(jiān)測(cè)問題已成為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行所急需解決的實(shí)際問題，是提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的迫切需求，對(duì)保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有極其重要的意義。引起火災(zāi)的直接原因就是線路接頭溫度過高，長(zhǎng)期運(yùn)行而燒穿絕緣，點(diǎn)燃周圍電纜等可燃物，引發(fā)火災(zāi)。大多數(shù)電氣設(shè)備，如開關(guān)柜、電纜溝、帶電間隔等采用封閉式結(jié)構(gòu)，空間狹小，熱積累量大，散熱效果差，并長(zhǎng)期處于高電壓、大電流、滿負(fù)荷的條件下運(yùn)行，極易發(fā)生火災(zāi)。1課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書基于