【正文】 5HC1PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍電路。報警電路硬件連接如圖39。指令11：讀數(shù)據(jù)。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令8：顯示地址，第一行為：80H——8FH,第二行為：C0H——CFH。F: 低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符。DL：高電平時為8位總線，低電平時為4位總線。R/L，高向左，低向右。指令5：光標(biāo)或顯示移位。指令4：顯示開關(guān)控制。I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移，S: 屏幕上所有文字是否左移或者右移。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。(6) 8個可由用戶自定義的57的字符發(fā)生器CGROM。(4) 有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM。(2) 內(nèi)含復(fù)位電路。6EE端為始能端，下降沿使用7DB0低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線0位（最低位）8DB1低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線1位9DB2低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線2位10DB3低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線3位11DB4低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線4位12DB5低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線5位13DB6低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線6位14DB7低4位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線7位（最高位）15BLA背光電源正極16BLK背光電源負(fù)極1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如下表38所示。表37 液晶1602引腳表引腳符號功能說明1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對比度調(diào)整段4RSRS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為162，即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。圖38 DS18B20與單片機的接口電路 顯示電路的設(shè)計1. 1602LCD液晶簡介1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊，它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。采用寄生電源供電方式時VDD端接地。另一種是寄生電源供電方式，如圖38所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管完成對總線的上拉。當(dāng)晶體振蕩頻率為12MHz時，RC的典型值為C=10μF，R=。單片機在上電瞬間C3充電，RST引腳出現(xiàn)正脈沖，只要RST保持兩個機械周期（大約10ms）以上的高電平，單片機就能復(fù)位。圖37是單片機復(fù)位電路圖。電容C2，C3的取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及振蕩電路起振有一定的影響，可在20~100pF之間選擇，典型值為30pF。圖35 溫度計電路設(shè)計原理圖 時鐘電路的設(shè)計圖36是時鐘電路的設(shè)計電路圖。最后，SMC1602A芯片將送來的值顯示于顯示屏上。首先，由DS18B20溫度傳感器芯片測量當(dāng)前的溫度，并將結(jié)果送入單片機。 數(shù)字溫度計電路設(shè)計 數(shù)字溫度計原理圖溫度計電路設(shè)計原理圖如圖35所示，控制器使用單片機AT89C52，溫度計傳感器使用DS18B20，用液晶實現(xiàn)溫度顯示。 2. 在DS18B20測溫程序設(shè)計中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一旦某個DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。當(dāng)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)將發(fā)生錯誤。當(dāng)單總線上所掛DS18B20超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進(jìn)行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。在使用PL/M、C等高級語言進(jìn)行程序設(shè)計時，對DS18B20部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待15~60微秒左右后發(fā)出60~240微秒的低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。(2) 復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令。另外，DS18B20單線通信功能是分時完成的，有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀/寫時序很重要。如此循環(huán)，直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度計數(shù)器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器和溫度寄存器被預(yù)置在55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 DS18B20的測溫原理如圖34所示，圖中低溫度系數(shù)振蕩器的振蕩頻率受溫度影響很小，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)振蕩器隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。配置寄存器的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換率。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進(jìn)行讀寫。溫度報警觸發(fā)器TH和TL各由一個E2PROM字節(jié)構(gòu)成。一條控制操作命令指示DS18B20完成一次溫度測量。(5) 報警搜索。(3) 搜索ROM。因此，控制器必須首先提供下面5個ROM 操作命令之一：(1) 讀ROM。3. 溫度報警觸發(fā)器TH和TLDS18B20依靠一個單線端口通訊。表36 DS18B20分辨率設(shè)置R1 R0 分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)向時間/ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 由表36可見，分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。表34 一部分溫度對應(yīng)值溫度/℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20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的E2PROM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。表33 溫度數(shù)據(jù)格式2322212021222324LS Byte SSSSS262524MS Byte 其中“S”為符號位，對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位S＝0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號位S＝1時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補碼變成原碼，再計算十進(jìn)制數(shù)值。如果測得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。芯片出廠時默認(rèn)為12位的轉(zhuǎn)換精度。溫度傳感器是DS18B20的核心部分，該功能部件可完成對溫度的測量。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。64位ROM是由廠家使用激光刻錄的一個64位二進(jìn)制ROM代碼，是該芯片的標(biāo)識號，如表32所示。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如33圖所示。采用數(shù)據(jù)總線供電方式時VDD接地。VDD：可接電源，也可接地。 DS18B20的引腳排列如圖32所示，DS18B20的外形如一只三極管，引腳名稱及作用如下：GND：接地端?！妗＿m合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，新的產(chǎn)品支持3V～，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。 DS18B20的介紹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。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在FLASH ROM編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H0FFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指令時，每個機器周期兩次/PSEN有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。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腳兩個機器周期的高電平時間。 P3口也可作為AT89C52的一些特殊功能口，如下表31所示。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口管腳是帶8個內(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)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻抗輸入。 GND：接地。 (13) 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。 (11) 可編程串行通道。 (9) 兩個16位定時器/計數(shù)器。 (7) 1288位內(nèi)部RAM。 (5) 全靜態(tài)工作：0Hz24MHz。 (3) 壽命長：1000寫/擦循環(huán)。 圖31 AT89C52的管腳排列圖2. 主要特性：(1) 與MCS51兼容。AT89C52單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。第3章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計 AT89C52的介紹1. AT89C52簡介AT89C52是一種帶8K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機[15]。3. 顯示電路顯示電路采用LCD液晶顯示數(shù)碼管，從P3口RXD,TXD串口輸出段碼[14]。用單片機AT89C52芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實時溫度檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報警溫度。DS18B20輸出信號全數(shù)字化。圖22 系統(tǒng)基本方框圖1. 主控制器單片機AT89C52具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。同時處理后的數(shù)據(jù)送到LCD中顯示。 系統(tǒng)設(shè)計原理本課題以是AT89C52單片機為核心設(shè)計的一種數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報警調(diào)整電路，單片機主板電路等組成[12]。從以上兩種方案中，容易看出方案一的測溫裝置可測溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。該系統(tǒng)利用AT89C52芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實時溫度檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報警溫度。采用51單片機控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，