【正文】 圖的繪制在設(shè)計(jì)過程中我主要使用Proteus7 Professional issis軟件完成系統(tǒng)原理圖的繪制與仿真。如圖55所示：溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0？百位數(shù)0？十位數(shù)顯示符號(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號(hào)）結(jié)束圖55 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序6 軟件仿真在本設(shè)計(jì)中用到了兩種軟件，一種是Proteus 7 Professional，主要用于設(shè)計(jì)原理圖的繪制及電路仿真，一種是Keil C51編譯系統(tǒng)，主要用于調(diào)試、編譯AT89S52單片機(jī)程序。流程圖53如下：發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令結(jié)束圖53 溫度轉(zhuǎn)換命令字程序流程圖 計(jì)算溫度子程序 計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。當(dāng)采用12位分辨率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms。在讀出時(shí)須進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。由總的流程圖可以分析出，在整個(gè)程序中應(yīng)該包括如下幾個(gè)部分：讀寫溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。主程序的第二個(gè)功能是查詢SET鍵是否被按下，以實(shí)現(xiàn)設(shè)置溫度上下限的功能。因此。當(dāng)所測(cè)溫度超過獲低于所預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，數(shù)據(jù)口相應(yīng)拉高電平，報(bào)警輸出。四個(gè)按鍵的功能分別能進(jìn)行加減、修改和確認(rèn)功能，配合指示燈電路，進(jìn)行溫度上下限的設(shè)置。C時(shí)，四個(gè)數(shù)碼管全部亮。圖45 溫度采集電路 溫度顯示電路四位共陰極數(shù)碼管，能夠顯示小數(shù)和負(fù)溫度。這里采用的是第一種連接方法,如圖45所示:P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在硬件上，DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是VCC接外部電源，GND接地，I/O與單片機(jī)的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)UDD、GND接地，I/O接單片機(jī)I/O。圖44 復(fù)位電路 溫度采集電路溫度控制電路主要運(yùn)用到了DS18B20和AT89S52。在按下按鍵后，系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，十分方便。引腳RST作用是復(fù)位輸入。本設(shè)計(jì)采用的是按鍵復(fù)位，即利用一個(gè)復(fù)位電容和按鍵的組合使得復(fù)位變得更加直接和簡(jiǎn)單。而整個(gè)電路的作用則是為了產(chǎn)生自激振蕩。當(dāng)時(shí)鐘起振后，產(chǎn)生一定的頻率的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)的CPU在時(shí)鐘信號(hào)的控制下能一步一步完成自己的工作，同時(shí)與整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的周期還有振蕩周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，外接石英晶體和振蕩電容，構(gòu)成了片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式。本設(shè)計(jì)的晶振電路如圖43所示。在晶振電路中，AT89S52具有兩種晶振方式，一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，但需要在引腳外接石英晶體和振蕩電容，振蕩電容的值一般取1030pf。（1）XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 圖41 單片機(jī)電路 晶振電路晶振電路和復(fù)位電路與單片機(jī)連接構(gòu)成最小系統(tǒng)電路，如何選取合適的引腳，選取何種連接方式都至關(guān)重要。單片機(jī)電路由晶振電路、復(fù)位電路、電源和AT89S52單片機(jī)組成。本系統(tǒng)選用respack8排阻。本系統(tǒng)中因選用共陰極LED數(shù)碼管，需高電平有效。排阻一般應(yīng)用在數(shù)字電路上，比如：作為某個(gè)并行口的上拉或者下拉電阻用。S52單片機(jī)通過一個(gè)三極管PN5138來放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，原理圖見圖34：圖34 驅(qū)動(dòng)蜂鳴器原理圖 排阻排阻，就是若干個(gè)參數(shù)完全相同的電阻，它們的一個(gè)引腳都連到一起，作為公共引腳，其余引腳正常引出。 蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，廣泛應(yīng)用與計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、報(bào)警器、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。其優(yōu)點(diǎn)是直觀，成本低。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。通常把控制LED數(shù)碼管發(fā)光顯示字符的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼或者字符譯碼，如圖36所示。 8段LED通過不同段點(diǎn)亮?xí)r的組合，可以顯示0~A~F等十六進(jìn)制數(shù)。一個(gè)8段LED顯示器的結(jié)構(gòu)是由8個(gè)發(fā)光二極管組成，各段依次記為a、b、c、d、e、f、g、dp ，其中dp表示小數(shù)點(diǎn)（不帶小數(shù)點(diǎn)的稱為7段LED）。LED的伏安特性類似于普通二極管，正向壓降約為2伏左右，工作電流一般在10 20mA之間較為合適。本設(shè)計(jì)中采用的是四位共陰極LED液晶屏能夠很好的滿足這些要求。 低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振預(yù)置斜率累加器計(jì)數(shù)器 1=0計(jì)數(shù)器 2=0比較預(yù)置溫度寄存器圖35 DS18B20測(cè)溫原理圖 顯示器的選擇由于設(shè)計(jì)中要求顯示測(cè)試溫度，因此顯示屏首先要能夠一次性容納這些字符。 DS18B20的測(cè)溫原理DS18B20的測(cè)溫原理如圖35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)，每次測(cè)量前，首先將55 ℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。利用用戶能自定義報(bào)警設(shè)置這一特點(diǎn)，能夠在實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能上得到很大的便利，同時(shí)極強(qiáng)的抗干擾性能使得溫度的檢測(cè)更加準(zhǔn)確，作為溫度計(jì)最基本的要求，準(zhǔn)確必須滿足。DS18B20作為新型的器件，能夠方便的和中心處理器進(jìn)行連接，并具有很大的擴(kuò)展空間。（7）報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度的器件。（5），12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（3）零待機(jī)功耗。（2）溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177。 64位ROM和單線接口存儲(chǔ)器與控制邏輯高速緩存溫度傳感器8位CRC發(fā)生器配置寄存器高溫觸發(fā)器低溫觸發(fā)器圖34 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻.DS18B20 的性能特點(diǎn)如下：獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。DQ 為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，開漏單總線接口引腳。因此用它來組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。溫度測(cè)量范圍為55～+125 攝氏度，可編程為9位～12 位轉(zhuǎn)換精度，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM 中，掉電后依然保存。DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但并沒有因此改變RAM中的內(nèi)容，在Vcc恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效，但必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令。需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來終止空閑工作模式時(shí)，CPU通常是從激活空閑模式那條指令的嚇一跳指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止CPU訪問片內(nèi)RAM，而允許訪問其他端口。終止空閑工作模式的方法有兩種，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨RST1（中斷返回）指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式的那條指令后面的一條指令。在空閑工作狀態(tài)下，CPU保持睡眠狀態(tài)而所有的片內(nèi)的外設(shè)都保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生，此時(shí)，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。IDL是空閑等待方式，當(dāng)IDL=1，激活空閑工作模式，點(diǎn)偏激進(jìn)入睡眠狀態(tài)。這兩種方式是控制專用寄存器PCON(即電源控制寄存器)中的PD（PCON1）和IDL(PCON0)位來實(shí)現(xiàn)的。PSEN可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。輸出：PSEN——片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。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(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。ALE可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。ALE以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。在編程時(shí)，其上施加21V的編程電壓。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間?！猂D低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器讀選通?！猅1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入，輸入?！狪NT1外部中斷1，輸入。——TXD（串行輸出口），輸出。P3口可以輸入/輸出4個(gè)LSTTL負(fù)載。P3口提供各種替代功能。P2口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（ROM及RAM）時(shí)，輸出高8位地址。此外， 和 分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（），具體如下表32所示。對(duì) P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在編程/校驗(yàn)期間，用于輸入低位字節(jié)地址。P0口（作為總線時(shí)）能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（ROM、RAM）時(shí)，作地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。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(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)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(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。其邏輯引腳圖如圖31。因此，對(duì)于本設(shè)計(jì)來說，選擇AT89S52是最有利的。最重要的是，能夠在掉電狀態(tài)下保存RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)。32位的I/O 口線能夠使得單片機(jī)與溫度顯示器、溫度傳感器、鍵盤、報(bào)警電路、按鍵電路和指示燈連接等等變得可能。掉電保護(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(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外，AT89S52 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。（13）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。（11）可編程串行通道。（9）三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。（7）128*8位內(nèi)部RAM。（5）全靜態(tài)工作：0Hz24Hz。（3）壽命：1000寫/擦循環(huán)。結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征。片內(nèi)含8K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令系統(tǒng)。所以用到的器件AT89S5DS18BLED、蜂鳴器等。3 器件的選擇本設(shè)