【正文】 適合于存儲容量較小的系統(tǒng)。機器語言是機器唯一能“懂”的語言，用匯編語言或高級語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機器語言的程序（成為目標程序），計算機才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與S51系列單片機相對應的51匯編語言和結構化程序設計方法進行軟件編程。同時還必須得到相應設計合理的軟件的支持，尤其是微機應用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。當由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導致在一段時間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到規(guī)定的溫度限內(nèi)的時候，單片機通過三極管驅(qū)動揚聲器發(fā)出警笛聲。： 鍵盤的按鍵分布0123456789F1F2清除開啟關閉確定鍵盤共有16個按鍵，用于方便設定溫度。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下是通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現(xiàn)的。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。*4鍵盤，說明線反轉(zhuǎn)法工作原理。當確認有按鍵按下后下一步就要識別哪一個按鍵按下。 鍵開關狀態(tài)的可靠輸入 ：為了去抖動，所以采用軟件方法，它是在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個10ms的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響[6]。三極管導通，電磁鐵觸頭放下來開始工作。第二節(jié) 人機交互與串口通信單元設計一、 輸入電路設計（一）單片機電路： 單片機電路引腳圖（二）溫度傳感器電路： 溫度傳感器電路引腳圖二、 顯示電路設計顯示電路采用了7段共陰數(shù)碼管掃描電路，節(jié)約了單片機的輸出端口，便于程序的編寫。檢測范圍5攝氏度到60攝氏度。選用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，省卻了采樣／保持電路、運放、數(shù)／模轉(zhuǎn)換電路以及進行長距離傳輸時的串／并轉(zhuǎn)換電路，簡化了電路，縮短了系統(tǒng)的工作時間，降低了系統(tǒng)的硬件成本。溫度傳感器把采集的信號與單片機里的數(shù)據(jù)相比較來控制溫度控制器。（理論性強）第三章 系統(tǒng)硬件電路設計第一節(jié) 系統(tǒng)結構框圖溫度控制系統(tǒng)采用AT89S51八位機作為微處理單元進行控制。⑥提供EIARS232C接口標準所要求的信號線：遠距離通信采用MODEM時，需要9根信號線；近距離零MODEM方式，只需要3根信號線。在接收時，接口電路檢查字符的奇偶校驗或其他校驗碼，確定是否發(fā)生傳送錯誤。③控制數(shù)據(jù)傳輸速率：串行通信接口電路應具有對數(shù)據(jù)傳輸速率——波特率進行選擇和控制的能力。所以當數(shù)據(jù)由計算機送至數(shù)據(jù)發(fā)送器時，首先把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)才能送入計算機處理。在面向字符的同步方式下，接口要在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符。（三）接口標準①實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化：因為來自CPU的是普通的并行數(shù)據(jù)，所以，接口電路應具有實現(xiàn)不同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化的任務。例如，用狀態(tài)寄存器的 D5 位為“1”表示“數(shù)據(jù)輸出寄存器”空，用 D0 位表示“數(shù)據(jù)輸入寄存器滿”，用 D2 位表示“奇偶檢驗錯”等。接口中的“控制寄存器”用來容納 CPU 送給此接口的各種控制信息，這些控制信息決定接口的工作方式。在數(shù)據(jù)輸出過程中，CPU 把要輸出的字符（并行地）送入“數(shù)據(jù)輸出寄存器”，“數(shù)據(jù)輸出寄存器”的內(nèi)容傳輸?shù)健鞍l(fā)送移位寄存器”，然后由“發(fā)送移位寄存器”移位，把數(shù)據(jù) 1 位 1 位地送到外設。（并行讀取，即 D7~D0 同時被讀至累加器中）。 在數(shù)據(jù)輸入過程中，數(shù)據(jù) 1 位 1 位地從外設進入接口的“接收移位寄存器”，當“接收移位寄存器”中已接收完 1 個字符的各位后，數(shù)據(jù)就從“接收移位寄存器”進入“數(shù)據(jù)輸入寄存器”。所以串行接口是微機應用系統(tǒng)常用的接口?許多外設和計算機按串行方式進行通信，這里所說的串行方式，是指外設與接口電路之間的信息傳送方式，實際上，CPU 與接口之間仍按并行方式工作。對于那些與計算機相距不遠的人機交換設備和串行存儲的外部設備如終端、打印機、邏輯分析儀、磁盤等，采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍。因此，通信既包括計算機與外部設備之間，也包括計算機和計算機之間的信息交換。（一）應用隨著計算機系統(tǒng)的應用和微機網(wǎng)絡的發(fā)展，通信功能越來越顯得重要。二、 串口通信串口通信（Serial Communication）， 是指外設和計算機間，通過數(shù)據(jù)信號線 、地線、控制線等，按位進行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式。此外，通過圖形進行人機交互也吸引著人們?nèi)ミM行研究。隨著計算機技術的發(fā)展，操作命令也越來越多，功能也越來越強。操作員通過鍵盤打入命令，操作系統(tǒng)接到命令后立即執(zhí)行并將結果通過顯示器顯示。人機交互部分的主要作用是控制有關設備的運行和理解并執(zhí)行通過人機交互設備傳來的有關的各種命令和要求。可供人機交互使用的設備主要有鍵盤顯示、鼠標、各種模式識別設備等。操作系統(tǒng)的人機交互功能是決定計算機系統(tǒng)“友善性”的一個重要因素。小如收音機的播放按鍵，大至飛機上的儀表板、或是發(fā)電廠的控制室。人機交互界面通常是指用戶可見的部分。初始化DS18B20跳過ROM匹配溫度變換延時1S跳過ROM匹配讀暫存器轉(zhuǎn)換成顯示碼數(shù)碼管顯示 DS18B20測溫流程第四節(jié) 人機交互與串口通信一、 人機交互人機交互、人機互動（英文：Human–Computer Interaction或Human–Machine Interaction，簡稱HCI或HMI），是一門研究系統(tǒng)與用戶之間的交互關系的學問。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)。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。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1的預置值減到0時溫度寄存器的值將加1，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)晶振產(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加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。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)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，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。主機在進入操作程序前必須用讀ROM(33H)命令將該DSl8B20的序列號讀出。讀供電方式0B4H讀DS18B20的供電模式，寄生供電時DS18B20發(fā)送“0”，外接電源供電DS18B20發(fā)送“1”。復制暫存器48H將E2PRAM中第3，4字節(jié)內(nèi)容復制到E2PRAM中。讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容。警告搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度超過設定值上限或者下限的片子才做出響應。搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個數(shù)和識別64位ROM地址，為操作各器件作好準備。（二）DS18B20的測溫原理：: ROM操作命令指令約定代碼功 能讀ROM33H讀DS18B20 ROM中的編碼。主機在讀時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。所有讀時序至少需要60us，且在2次獨立的讀時序之間至少需要1us的恢復時間。寫0時序，主機輸出低電平，延時60us，然后釋放總線，延時2us。所有寫時序至少需要60us，且在2次獨立的寫時序之間至少需要1us的恢復時間，都是以總線拉低開始。接著主機釋放總線，延時15～60us，并進入接受模式，以產(chǎn)生低電平應答脈沖，若為低電平，再延時480us。應答脈沖使主機知道，總線上有從機設備，且準備就緒。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序。配位寄存器Byte5預留（FFH）Byte6預留（0CH）Byte7預留（IOH）Byte8循環(huán)冗余碼校驗（CRC）三、DS18B20的工作原理（一）DS18B20的工作時序根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：①每一次讀寫之前都必須要對DS18B20進行復位；②復位成功后發(fā)送一條ROM指令；③最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。TL 低溫寄存器Byte4配位寄存器223。TH高溫寄存器Byte3TL低溫寄存器223。 DS18B20內(nèi)部存儲器結構Byte0溫度測量值LSB（50H）Byte1溫度測量值MSB（50H）E2PROMByte2TH高溫寄存器223。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應精度的溫度數(shù)值。頭2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。④溫度傳感器，DS18B20的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的E2PRAM。64位閃速ROM的結構如下： ROM結構8b檢驗CRC48b序列號8b工廠代碼（10H）MSB LSB MSB LSB MSB LSB DS18B20內(nèi)部結構②非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入用戶報警上下限值。 二、DS18B20的內(nèi)部結構DS18B20采用3腳PR－35封裝，； DS18B20封裝DS18B20的內(nèi)部結構主要由四部分組成：①64位光刻ROM。 由于DS18B20將溫度傳感器、信號放大調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一芯片，與單片機連接簡單、方便，與AD590相比是更新一代的溫度傳感器，所以溫度傳感器采用DS18B20。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。DS18B20的精度較差為177。多個DS18B20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。DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式。典型產(chǎn)品有DS18B20，智能溫度控制器適配各種微控制器，構成智能化溫控系統(tǒng)。溫度傳感器作為從機可通過專用總線接口與主機進行通信。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。三、溫度傳感器的選擇智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是微電子技術、計算機技術和自動測試技術(ATE)的結晶。LED數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，～2V，額定電流為10MA，最大電流為40MA。同樣，共陽極LED顯示器的發(fā)光二極管的陽極接在一起，通常此共陽極接正電壓，當某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應的段被顯示。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此共陰極接地。當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發(fā)亮，控制不同組合的二極管導通，就能顯示出各種字符，常用的LED數(shù)碼管有7段和“米”字段之分。LED數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。LED顯示器是單片機應用系統(tǒng)中常見的輸出器件，而在單片機的應用上也是被廣泛運用的。綜上所述，選用AT89S51單片機。AT89S51已經(jīng)在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。這其中就包括AT89S51單片機。MCS51單片機很快在我國得到廣泛的推廣應用，成為電子系統(tǒng)中最普遍的應用手段，并在工業(yè)控制、交通運輸、家用電器、儀器儀表等領域取得了大量應用成果[3]。單片機的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開發(fā)工具和語言也大大簡化。因此，測控系統(tǒng)中，使用51單片機是最理想的選擇。由于屬于芯片化的微型計算機，各功能部件在芯片中的布局和結構達到最優(yōu)化，工作也相對穩(wěn)定。由于MCS系列單片機集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，這給我們利用單片機提供了極大的便利。通用計算機系統(tǒng)主要用于海量高速數(shù)值運算，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線的寬度不斷更新，從8位、16位迅速過渡到32位、64位，并且不斷提高運算速度和完善通用操作系統(tǒng)，以突出其高速海量數(shù)值運算的能力，在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡通信中得到了廣泛應用；單片機作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的成本，廣泛應用于家用電器、機器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動化設備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。第二節(jié) 系統(tǒng)功能的確定和器件選取一、單片機的選擇由于單片機技術在各個領域正得到越來越廣泛的應用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機，在單片機家族的眾多成員中，MCS51系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術及高可靠性和高性能價格比，迅速占領了工業(yè)測控和自動化工程應用的主要市場，成為國內(nèi)單片機應用領域中的主流。 單片機結構圖單片機作為一片集成了微型計算機基本部件的集成電路芯片，與通用計算機相比，自身不帶軟件，不能獨立運行；存儲容量小，沒有輸入、輸出設備，不能將系統(tǒng)軟件和應用軟件存儲到自身的存儲器中并加以運行，它自身沒有開發(fā)功能。由于單片機的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競爭更使其價格十分低