【正文】 結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié)的 RAM 中。 44H溫度轉(zhuǎn)換指令。 CCH跳過 ROM 指令。 DS18B20 的編程指令 DS18B20 的指令有：讀 ROM（ 33H），匹配 ROM（ 55H），跳過 ROM（ CCH），搜索 ROM（ F0H），報警搜索（ ECH） ，穩(wěn)定轉(zhuǎn)換（ 44H），度暫存器（ BEH），寫暫存器（ 4EH），復(fù)制暫存器（ 48H），重調(diào) E2PROM（ B8H），讀供電方式（ B4H） 。主 18 機(jī)根據(jù) ROM 的前 56 位來計算 CRC 值，并與存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。因此，可以用多個 DS18B20 同時測得溫度并進(jìn)行報警搜索。 表 31 是部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度表示數(shù)據(jù)。該字節(jié)各位的定義 如圖 213，其低 5 位一直為 1； TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在檢測模式，在 DS18B20出廠時，該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動； R1 和 R2 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即用來設(shè)置分辨率， 單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)。 4 字節(jié)是 TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。 高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)位 9 字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖 212 所示。非易失性溫度報 警觸發(fā)器 TH、 TL，可以通過編程寫入用戶報警上下線數(shù)據(jù)。圖 28所示為 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、 64位光刻 ROM 及單總線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含便箋式RAM）、存儲與控制邏輯、用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值的 TH 和 TL觸發(fā)器、結(jié)構(gòu)寄存器、 8 位循環(huán)冗余校驗碼（ CRC）發(fā)生器等八部分。 I/O:數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳 ,漏極開路 ,常態(tài)下高電平。 VDD:可選電源腳 ,電源電壓范圍 3~。電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 的特點及內(nèi)部構(gòu)造 特點如下： （ 1） 采用獨特的單總線接口方式，即只有一根信號 線與控制器相連， 15 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信，不需要外部元件； （ 2） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以單總線串行傳送給控制器，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力； （ 3） 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三根線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測量； （ 4） 適應(yīng)電壓范圍寬 ， 不需要備份電源、可用數(shù)據(jù)線供電，溫度測量范圍為 55℃ ~125℃ ， 10℃ ~85℃ 時測量精度為 177。 DS18B20 溫度采集電路 DS18B20 是美國 DALLAS 半導(dǎo)體器件公司推出的單總線數(shù)字化智能集成溫度傳感器。 圖 36 中斷響應(yīng)和處理過程 如果單片機(jī)沒有中斷系統(tǒng)，單片機(jī)的大量時間可能會浪費在查詢是否有服務(wù)請求發(fā)生的定時查詢操作上。中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請求后，再回到原來被中止的程序之處（斷點），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)的。時鐘頻率用 時 C 取 10uF,R 取 10kΩ。其中電平復(fù)位是通過RST(9)端與電源 Vcc 接通而實現(xiàn)的。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。只要 Vcc 的上升時間不超過 1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù) 位兩種方式。晶振 CYS 的振蕩頻率范圍在 ~12MHz 間選擇，典型值為 12MHz和 6MHz。在 STC89C51 單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1(18)和 XTAL2(19)引腳外接石英晶體時鐘電路 復(fù)位電路 STC89C51 I/0 口 13 (簡稱晶振 )，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。 圖 33 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖 1. 時鐘電路 STC89C51單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時鐘方式，二是外部時鐘方式。 STC89C51 是片內(nèi)有 ROM/EPROM 的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單﹑可靠。 STC89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)包括單片機(jī)及其所需的必要的電源、時鐘、復(fù)位等部件，能使單片機(jī)始終處于正常的運行狀態(tài)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時， /EA將內(nèi)部鎖 定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 89C51的 P0/P1/P2/P3口作為輸入時都是準(zhǔn)雙向口。這是由硬件自動完成的，不需要我們操心， 1 然后再實行讀引腳操作，否則就可能讀入出錯，為什么看上面的圖，如果不對端口置 1 端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為 0Q 端為 0Q^為 1 加到場效應(yīng)管柵極的信號為 1，該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗，此時即使引腳上輸入的信號為 1，也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的 1 信號讀入后不一定是 1。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線 。 I/O 口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL 門電流。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 GND：接地。 （ 5）定時器 \計數(shù)器： 3 個 16 位； （ 6）通用異步通信口（ UART） 1 個； （ 7）中斷源 :8 個； 10 （ 8）有 ISP(在系統(tǒng)可編程） \IAP(在應(yīng)用可編程 ),無需專用編程器 \仿真器； （ 9）通用 I\O 口： 32\36 個； （ 10）工作電壓： ~； （ 11）外形封裝： 40 腳 PDIP、 44 腳 PLCC 和 PQFP 等。 （ 3） STC89C51RC 對應(yīng) Flash 空間： 4KB。 STC89C51 主要功能 和 性能參數(shù) （ 1）內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn) 51 內(nèi)核，機(jī)器周期：增強(qiáng)型為 6 時鐘，普通型為 12 時鐘 。 R S T9P 3 010P 3 111P 3 212P 3 313P 3 414P 3 515P 3 616P 3 717X118X219G N D20P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E30EA31P 0 732P 0 633P 0 534P 0 435P 0 336P 0 237P 0 138P 0 039V C C40P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78U4 8 9 C 5 1 圖 32 STC89C51 單片機(jī)引腳圖 單片機(jī)是美國 STC 公司最新推出的一種新型 51 內(nèi)核的單片機(jī)。掉電保復(fù)位電路 溫度采集電路 數(shù)碼管 驅(qū)動電路 風(fēng)扇驅(qū)動電路 單 片 機(jī) 風(fēng)扇 晶振電路 按鍵設(shè)置電路 數(shù)碼管 顯示 9 護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。另外 STC89X51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C51 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。使用具有價廉易購的 STC89C51 單片機(jī)編程控制，通過修改程序可方便實現(xiàn)系統(tǒng)升級。故本系統(tǒng)采用方案二。對噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是 PWM 相對于模擬控制的另外一個優(yōu)點，而且這也是在某些時候?qū)?PWM 用于通信的主要原因。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。且在變壓過程中會有損耗發(fā)熱，效率不高，發(fā)熱有不安全因素。 方案二：采用三極管驅(qū)動 PWM 進(jìn)行控制 。但是液晶顯示模塊價格昂貴，驅(qū)動程序復(fù)雜，從簡單實用的原則考慮，本系統(tǒng)采用方案一。不足的地方是掃描顯示方式是使數(shù)碼管逐個點亮，因此會有閃爍，但是人眼的視覺暫留時間為 20MS，當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個時間時人眼將感覺不到閃爍，因此可以通過增大掃描頻率來消除閃爍感。 顯示用液晶字符式，可以用軟件達(dá)到很好的控制，硬件不復(fù)雜，液晶字符顯示器可以顯示很豐富的內(nèi)容，但是液晶字符式價格昂貴。雖然顯示的內(nèi)容有限，但是也可以顯示數(shù)字和幾個英文字母，在這個設(shè)計中已經(jīng)足夠了，并且價格比液晶字符式要低的多，為了控制設(shè)計制作的成本，在此設(shè)計中選用 LED 數(shù)碼管顯示。 顯示電路 方案一：采用數(shù)碼管顯示溫度，動態(tài)掃描顯示方式。并且通過程序判斷溫度具有極高的精準(zhǔn)度，能精確把握環(huán)境溫度的微小變化。 因 51 單片機(jī)價格比凌陽系列低得多，且本設(shè)計不需要很高的處理速度，從經(jīng)濟(jì)和方便使用角度考慮，本設(shè)計選擇了方案 二 。 方案二：采用單片機(jī)作為控制核心。 6 主控機(jī) 的選擇 方案一： 采用凌陽系列單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器 ， 凌陽系列單片機(jī)可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，模塊大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減少了體積，提高了穩(wěn)定性。溫度值在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接輸出，簡化了系統(tǒng)程序設(shè)計，又由于該傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)（ 1WRIE），與單片機(jī)的接口變的非常簡潔，抗干擾能力強(qiáng)。但是依然存在電路復(fù)雜，對溫度敏感性達(dá)不到本系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)，故不采用該方案。故該方案不適合本系統(tǒng)。 5 VC CGND1DQ2VCC3U3DS18B 20R1310K 圖 22 DS18B20 溫度采電路 對于方 案一，采用熱敏電阻有價格便宜、元件易購的優(yōu)點，但熱敏電阻對溫度的細(xì)微變化不敏感， AD0809 也只有 8 位，所以顯示溫度也只能顯示到度，不能顯示到小數(shù)。 此方案原理和方案一的原理大同小異， AD 轉(zhuǎn)換電路一樣，就是模擬量輸入的處理方式不一樣，熱電偶的還需要配合橋式電路，整體更加復(fù)雜點，但是此方案的測溫范圍 更廣。 4 第 2 章 整體方案選擇 溫度傳感器的選用 溫度傳感器可由以下幾種方案可供選擇： 方案一：選用熱敏電阻作為感測溫度的核心元件，通過運算放大器放大由于溫度變化引起熱敏電阻電阻的變化、進(jìn)而導(dǎo)至的輸出電壓變化的微弱電壓變化信號，再用 AD 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 將 模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入單片機(jī)處理?，F(xiàn)階段運用與國內(nèi)大部分家庭，系統(tǒng)效率越來越高，成本也越來越低。它的廣泛應(yīng)用和普 及給人們的日常生活帶來了方便。 發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)今社會已經(jīng)完全進(jìn)入了電子信息化，溫度控制器在各行各業(yè)中已經(jīng)得到了充分的利用。為解決上述問題，我們設(shè)計了這套溫控 風(fēng)扇系統(tǒng)。要使電子產(chǎn)品保持較低的溫度，必須用大功率、高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量的風(fēng)扇，而風(fēng)扇的噪音與其功率成正比。雖然 風(fēng)扇都有調(diào)節(jié)不同檔位的功能，但必須要人手動換檔，睡著了就無能為力了，而普遍采用的定時器關(guān)閉的做法，一方面是定時時間長短有限制，一般是一兩個小時；另一方面可能在一兩個小時后氣溫依 舊沒有降低很多，而風(fēng)扇就關(guān)閉了，使人在睡夢中熱醒而不得不起床重新打開風(fēng)扇，增加定時器時間，非常麻煩，而且可能多次定時后最后一次定時時間太長，在溫度降低以后風(fēng)扇依舊繼續(xù)吹風(fēng)，使人感冒；第三方面是只有簡單的到了定時時間就關(guān)閉風(fēng)扇電源的單一功能，不能滿足氣溫變化對風(fēng)扇風(fēng)速大小的不同要求。 2 第 1 章 緒論 研究本課題 的目的 和 意義 生 活中，我們經(jīng)常會使用一些與溫度有關(guān)的設(shè)備。根據(jù)檢測到的溫度與系統(tǒng)設(shè)定的溫度比較實現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的自動啟動和停止，并能根據(jù)溫度的變化自