【正文】 時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的結(jié)束。它的流程圖如圖52所示。圖411 蜂鳴器電路5 系統(tǒng)軟件模塊的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，按鍵掃描子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。采用軟件消抖。 按鍵狀態(tài)識別從圖33可以看出，當(dāng)沒鍵按下時(shí)，單片機(jī)端口為高電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，單片機(jī)端口將變成低電平， 單片機(jī)通過對按鍵的I/O端口的電平變化的檢測，就可以識別該鍵是否被按下?？赏ㄟ^硬件電路（雙穩(wěn)態(tài)去抖電路）去抖動(dòng)，也可通過軟件來解決，一般來說，采用軟件解決是目前普遍采用的方法。按鍵的機(jī)械觸點(diǎn)在閉合和斷開的瞬間都會有抖動(dòng)的現(xiàn)象，即不能馬上實(shí)現(xiàn)按鍵的完全閉合或斷開，從而使輸入電壓信號也出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，抖動(dòng)時(shí)間的長短與按鍵的機(jī)械特性有關(guān)，這種情況在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是不希望的到的。根據(jù)這個(gè)原理，采用分時(shí)導(dǎo)通的辦法，利用人眼的滯留性，達(dá)到動(dòng)態(tài)掃描的目的。每個(gè)數(shù)碼管的公共端受單片機(jī)的I/O口控制。因此在實(shí)際應(yīng)用中常常應(yīng)用動(dòng)態(tài)顯示器接口電路如圖49所示。所謂靜態(tài)顯示，就是每個(gè)顯示器都要占用獨(dú)立的具有鎖存功能的I/O接口，顯示的字型碼送到接口電路。因此要顯示某字型的相應(yīng)段的二極管點(diǎn)亮，實(shí)際上就是送一個(gè)用不同電平組合代表的數(shù)據(jù)字來控制LED的顯示，此數(shù)據(jù)稱為字符的段碼或字形碼。所有發(fā)光二極管的陽極連在一起稱共陽極LED；陰極連在一起稱共陰極LED。七段LED數(shù)碼顯示器是由a、b、c、d、e、f、g、h這8段發(fā)光二極管組成的“8”字型顯示器件。 DS18B20與單片機(jī)的接口電路 DS18B20與單片機(jī)的接口電路如圖47所示：圖47 DS18B20的接口電路 數(shù)碼管的顯示電路 LED的結(jié)構(gòu)LED顯示器是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的顯示字段的顯示器件，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通就能顯示不同字符。表411是部分采樣值及其對應(yīng)溫度值。以12位轉(zhuǎn)化為例說明溫度高低字節(jié)存放形式及計(jì)算：12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存放在DS18B20的兩個(gè)高低8位的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位。圖46 DS18B20的內(nèi)部測溫原理圖系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。圖46中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將55度所對應(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℃所對應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。 DS18B20測溫原理DS18B20的測溫原理如圖46所示。DS18B20工作中的協(xié)議如下：初始化單總線上的所有處理均從初始化開始。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通訊協(xié)議。DS18B20有6條控制命令，如表48所示。 DS18B20的控制方法 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)VDD、GND接地，I/O口接單片機(jī)I/O口。 （3）DS18B20存儲單元分配表47如下：表47 DS18B20存儲單元分配表序號寄存器名稱作用序號寄存器名稱作用0溫度低字節(jié)以16位補(bǔ)碼形式存放4配置寄存器決定溫度轉(zhuǎn)換位數(shù)1溫度高字節(jié)以16位補(bǔ)碼形式存放6保留字節(jié)2TH/用戶字節(jié)1存放溫度上限7保留3TL/用戶字節(jié)2存放溫度下限8CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼 (4)非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入用戶報(bào)警上下限。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)，R1和R2決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即可用來設(shè)置分辨率，如表46所示（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）表46 DS18B20出廠設(shè)置R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/ms009位0110位1011位1112位 由表可知，設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間就越長。 （2）配置寄存器為高速暫存器中的第4個(gè)字節(jié)，它的內(nèi)容用于確定溫度值得數(shù)字轉(zhuǎn)換率，DS18B20工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。光刻ROM的作用 是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。 圖44 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 （1）光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。表43 寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTMOD00HACC00HTCON00HPSW00HTL000HSP07HTH000HDPTR0000HTL100HP0`P3FFHTH100HIP 0xx00000BSCON00HIE0xx00000BPCON0xx00000B 單片機(jī)的最小系統(tǒng)根據(jù)AT89S51的引腳定義，單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)，如圖43所示圖43 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 溫度采集電路 DS18B20的結(jié)構(gòu)框圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由4部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL以及高速暫存器。除PC之外，復(fù)位還對其他一些特殊功能的寄存器也有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如下表所示。圖42復(fù)位電路 復(fù)位電路的作用是使單片機(jī)實(shí)行位操作，復(fù)位主要操作是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從程序存儲器的0000H單元開始執(zhí)行程序。復(fù)位電路參數(shù)為30U的電解電容和10kΩ的電阻。如圖41所示圖41 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路復(fù)位電路是對單片機(jī)進(jìn)行初始化操作，使單片機(jī)處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)。所以在管腳的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體和倆個(gè)諧振電容，電容采用2個(gè)30u電容，采用12M的石英晶體。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表42。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2也接收高位地址和其它控制信號。對端口寫“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)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流I。表41為P1口第二功能。對端口寫“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。在Flash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。（4）I/O口引腳P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。EA/VPP：片內(nèi)、片外程序存儲器選擇輸出/編程輸入引腳。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)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。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。一般情況下，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。當(dāng)振蕩工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，將使單片機(jī)復(fù)位。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。它們通過地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（CB）連接起來。單片機(jī)的硬件主要由單片機(jī)芯片和外圍設(shè)備構(gòu)成。4 系統(tǒng)硬件模塊的設(shè)計(jì) 單片機(jī)AT89S51電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)的組成 一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)可由硬件和軟件兩大部分組成。本次設(shè)計(jì)僅需要三個(gè)鍵即可，分別是模式切換鍵、加鍵、減鍵。如圖33所示 圖33 獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤獨(dú)立式鍵盤的每一個(gè)按鍵都有一個(gè)信號線與單片機(jī)相連，另一端接地，每一個(gè)鍵互不影響，這種鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，缺點(diǎn)是占用資源過多，在按鍵數(shù)目越多，占用的I/O口就越多。鍵盤是由許多按鍵開關(guān)組成的，一旦按鍵按下，單片機(jī)I/O口的電平會發(fā)生變化，單片機(jī)通過判斷I/O口的變化來識別按鍵。根據(jù)上面的介紹，本次設(shè)計(jì)我使用DS18B20作為溫度采集元件。⑧ 通過編程可實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字讀數(shù)方式⑨ 無需外部器件。⑥ DS18S20的測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)還可以傳送給CRC校驗(yàn)碼，它具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)的能力。C。C溫度范圍內(nèi)精度為177。C的工作溫度范圍，在10176。④ DS18S20具有55176。總線與中央微處理器通信，僅需要單根數(shù)據(jù)線(或地線)。② DS18S20提供了9位攝氏溫度測量，具有非易失性、上下觸發(fā)門限用戶可編程的報(bào)警功能。 DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的最新可組網(wǎng)、單線式溫度傳感器，它將傳感器、A/D、寄存器、接口電路集成在一個(gè)芯片上，采用1Wire總線協(xié)議，可直接與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字化輸出，便于單片機(jī)處理及控制，在0—100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1 攝氏度，性能非常優(yōu)越，如圖32所示。 （2）數(shù)字溫度傳感器 數(shù)字溫度傳感器能把溫度物理量通過溫度敏感元件和相應(yīng)電路轉(zhuǎn)換成方便計(jì)算機(jī)、PLC、智能儀表等數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接讀取的數(shù)字量的傳感器。作為一種高阻電流源，最高可達(dá)20M歐，所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。 集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上，有實(shí)際尺寸小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 傳統(tǒng)的模擬溫度傳感器，如熱電感、熱敏電阻存在著一些缺點(diǎn)： ①在一些溫度范圍內(nèi)線性不好，需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。缺點(diǎn)是在位操作時(shí)有點(diǎn)麻煩，不適合用于邏輯控制以及對功耗不敏感的適用場合。（3）MSP430MSP430系列是一個(gè)16位、具有精簡指令集、超低功耗的混合型單片機(jī)，由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段，已成為眾多單片機(jī)系列中的一顆耀眼的新星。（2）AVR系列單片機(jī)AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU）精簡指令集高速8位單片機(jī)。51單片機(jī)是對目前所有兼容Intel8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱，其代表型號有ATMEL公司的AT89系列等，Philips、華邦、Dallas、Siemens（Infineon）等公司也有許多兼容的產(chǎn)品，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，白色家電等領(lǐng)域之中。數(shù)碼管的顯示電路 AT89S51 時(shí)鐘電路復(fù)位電路 蜂鳴器溫度采集電路鍵盤的輸入電路圖31 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)方案的論證 單片機(jī)的選型在嵌入式領(lǐng)域中有多種微處理器可以選擇，比如FPGA、DSP、單片機(jī)、ARM等，在這些處理器中單片機(jī)的價(jià)格最低，性能適中，適合此類場合。