【正文】 是片外、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)，為輸入引腳，低電平有效。為了配置外圍設(shè)備而需要擴(kuò)展的I/O口，可與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編制，不再另外提供地址線。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器的操作使用不同的指令和控制信號(hào)，允許二者地址重復(fù)，故片外可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器分別為64KB。系統(tǒng)擴(kuò)展用控制線有ALE、和。哪個(gè)芯片的數(shù)據(jù)通道有效，由地址線控制各個(gè)芯片的片選線來選擇。所有單片機(jī)與外部交換的數(shù)據(jù)、指令、信息，除少數(shù)可直接通過P1口外，全部通過P0口傳送。②數(shù)據(jù)總線（DB）數(shù)據(jù)總線由P0口提供，其寬度為8位。P0、P2口在系統(tǒng)擴(kuò)展中用作地址線后便不能作為一般I/O口使用。在ALE的下降沿將P0口輸出的地址數(shù)據(jù)鎖存。由于P0口還要用作數(shù)據(jù)總線口，只能分時(shí)用作地址線，故P0口輸出的低8位地址數(shù)據(jù)必須用鎖存器鎖存。所有的外部芯片都是通過這三組總線進(jìn)行擴(kuò)展[37]。（1）單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)單片機(jī)都是通過芯片的引腳進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展的。在需用高速應(yīng)用的場(chǎng)合，還是并行擴(kuò)展法占主導(dǎo)地位。串行接口器件與單片機(jī)接口時(shí)需用的I/O口線很少（僅需3～4根），不僅減少了控制器的資源開銷，而且極大地簡化了連接，從而提高了可靠性。串行擴(kuò)展法具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。并行擴(kuò)展法是指利用單片機(jī)的三組總線（AB、DB、CB）進(jìn)行的系統(tǒng)擴(kuò)展；串行擴(kuò)展法是指利用SPI三線總線和I2C雙總線的串行系統(tǒng)擴(kuò)展[1]。本系統(tǒng)采用單總線數(shù)字式溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行采集，為了增大系統(tǒng)的測(cè)溫范圍，能方便的擴(kuò)展成對(duì)更多地點(diǎn)進(jìn)行溫度采集，本系統(tǒng)要增加一片8K8位的片外程序存儲(chǔ)器，增加了片外程序存儲(chǔ)器后，通過增加相應(yīng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)便可以具有更強(qiáng)大的功能，如時(shí)間顯示等，大大增強(qiáng)的系統(tǒng)的擴(kuò)充能力。用戶很容易通過標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展電路來構(gòu)成較大規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)[37]。系統(tǒng)擴(kuò)展是指單片機(jī)內(nèi)部的各功能部件不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)要求時(shí)，在片外連接相應(yīng)的外圍芯片以滿足應(yīng)用系統(tǒng)要求。 單片機(jī)通過MAX232與PC機(jī)串行口連接圖 片外程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展通常情況下，采用AT89C51的最小應(yīng)用系統(tǒng)最能發(fā)揮單片機(jī)體積小、成本低的優(yōu)點(diǎn)。為提高本系統(tǒng)的可操作性和控制的靈活性和實(shí)時(shí)性，需要進(jìn)行上位機(jī)通信，即通過串行口將數(shù)據(jù)送到PC機(jī)進(jìn)行顯示，同時(shí)PC也可以將數(shù)據(jù)和指令等傳送到單片機(jī)，使單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行處理。MAX232外圍需要4個(gè)電解電容CCCC4，是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為1μF/25V，宜選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片。MAX232芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電源變換RS232C輸出電平所需177。MAX232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源、雙RS232發(fā)送/接收器。MAX232芯片可以完成電平轉(zhuǎn)換。(4)地信號(hào)，保護(hù)地即屏蔽地；信號(hào)地是RS232C所有信號(hào)公共參考點(diǎn)的地。在數(shù)據(jù)通信設(shè)備復(fù)位清除發(fā)送信號(hào)之前，請(qǐng)求信號(hào)不能重新發(fā)生。在雙工系統(tǒng)中，該信號(hào)的置位條件保持?jǐn)?shù)據(jù)通信的設(shè)備處于發(fā)送方式。同樣，在接收數(shù)據(jù)信息的間隔期間或無信息傳輸時(shí)，該信號(hào)應(yīng)為“1”。在發(fā)送數(shù)據(jù)信息的間隔期間或無數(shù)據(jù)信息發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE保持該信號(hào)為“1”。對(duì)于異步通信，傳輸?shù)拇形粩?shù)據(jù)信息的單位是字符。RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口上的信號(hào)線基本上可分為四類：數(shù)據(jù)信號(hào)(4根)、控制信號(hào)(12根)、定時(shí)信號(hào)(3根)和地(2根)[21]。RS 232C是是位串行方式，這是微機(jī)系統(tǒng)中最通用的格式。RS 232C標(biāo)準(zhǔn)定義了25根引線，對(duì)于一般的雙向通信，只需使用串行輸入RXD，串行輸出TXD 和地線GND。 RS232C標(biāo)準(zhǔn)RS232C是美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)正式公布的, 在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線。通過對(duì)8250 的初始化編程，可以控制串行數(shù)據(jù)傳送格式和速度。同步通信適用于傳送速度高的情況, 其硬件復(fù)雜而異步通信應(yīng)用于傳送速度在50到19200波特之間，是比較常用的傳送方式在異步通信中，數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的，每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位，5～8位的數(shù)據(jù)位，一位奇偶校驗(yàn)位(可省略)和一位停止位四部分組成，在串行通信前，發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率(通信協(xié)議)[19]。 報(bào)警電路與單片機(jī)硬件連接圖 串行口上位機(jī)通信模塊設(shè)計(jì)串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息的傳輸是在單根數(shù)據(jù)線上, 以每次一個(gè)二進(jìn)制位移動(dòng)的它的優(yōu)點(diǎn)是只需一對(duì)傳輸線進(jìn)行傳送信息, 因此其成本低, 適用于遠(yuǎn)距離通信，它的缺點(diǎn)是傳送速度低[19]。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，八路溫度都在限定溫度范圍之內(nèi)，連接發(fā)光二極管和蜂鳴器的兩端口同時(shí)輸出低電平，由于在發(fā)光二極管和蜂鳴器的另一端都接地，所以發(fā)光二極管處于熄滅狀態(tài)，蜂鳴器不鳴響；當(dāng)八路溫度有一路或幾路超過上限或者下限時(shí)，連接發(fā)光二極管和蜂鳴器的兩個(gè)端口同時(shí)由低電平向高電平跳變，后又由高電平跳到低電平，并循環(huán)此動(dòng)作，來發(fā)出一個(gè)高地電平循環(huán)跳變的脈沖波，使紅色發(fā)光二極管閃爍并且蜂鳴器發(fā)出聲音。智能型的報(bào)警系統(tǒng)不僅能夠發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，甚至可以實(shí)現(xiàn)簡單故障的自動(dòng)處理[17]。 液晶顯示器與單片機(jī)硬件連接圖 報(bào)警模塊硬件設(shè)計(jì)報(bào)警是微機(jī)控制系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能，主要用于保證生產(chǎn)過程正常運(yùn)行和操作者的生命安全。 LCD字符型顯示器外形和引腳排列、名稱 LM041L液晶顯示器與單片機(jī)連接通過上一節(jié)對(duì)LM041L液晶顯示器的了解可以知道LM041L的DB0～DB7端口用作雙向數(shù)據(jù)線，單片機(jī)的P0口也可作為數(shù)據(jù)輸入輸出端口，所以將LM041L的DB0～～，RS、R/、用來控制數(shù)據(jù)的讀寫及液晶顯示器的工作狀況。該器件由64個(gè)字符點(diǎn)陣塊組成，可以顯示ASCII碼表中的所有可顯示字符。（8）BL1～BL4：背光板工作電壓的輸入端。當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。當(dāng)RS和R/為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)；當(dāng)RS為高電平R/為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。（5）R/：讀寫信號(hào)線?？梢詫懼噶睿x忙標(biāo)志或地址計(jì)數(shù)器；RS=1，選擇數(shù)據(jù)寄存器。（4）RS：寄存器選擇輸入。（3）Vo：液晶顯示器對(duì)比對(duì)調(diào)整。 顯示模塊硬件設(shè)計(jì) LM041L液晶顯示器的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的LCD字符型顯示器模塊的接口引腳名稱和引腳功能如下[11]：（1）GND：供電電源地。 DS18B20與單片機(jī)連接由于DS18B20是但總線數(shù)字式溫度傳感器，內(nèi)置了模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所以只需按照前面介紹其三個(gè)端口各自的功能將其掛在單總線上即可，即VCC端口接電源，作為數(shù)據(jù)傳送端口，并接一個(gè)5kΩ的上拉電阻，GND端口則接地。在讀時(shí)間隙的結(jié)尾，I/O引腳將被外部上拉電阻拉倒高電平。數(shù)據(jù)線必須保持至少1μs；從DS18B20輸出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)間隙的下降沿出現(xiàn)后15μs內(nèi)有效。R/②讀時(shí)間隙當(dāng)從DS18B20讀取數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)生成讀時(shí)間隙。主機(jī)要生成一個(gè)寫時(shí)間隙，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平然后釋放，在寫時(shí)間隙開始后的15μs內(nèi)允許數(shù)據(jù)線拉倒高電平。I/O線電平變低后，DS18B20在一個(gè)15μs到60μs的窗口內(nèi)對(duì)I/O線采樣。有兩種寫時(shí)間隙；寫1時(shí)間隙和寫0時(shí)間隙。（6）讀/寫時(shí)間隙DS18B20的數(shù)據(jù)讀寫是通過時(shí)間隙處理位和命令字來確認(rèn)信息交換的。單總線由5kΩ上拉電阻拉倒高電平。一個(gè)復(fù)位脈沖跟著一個(gè)存在脈沖表明DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送和接受數(shù)據(jù)（適當(dāng)?shù)腞OM命令和存儲(chǔ)器操作命令）。所有這些信號(hào)，除存在脈沖外，都是由總線控制器發(fā)出的。（5）I/O信號(hào)DS18B20需要嚴(yán)格的協(xié)議以確保數(shù)據(jù)的完整性。初始化序列包括一個(gè)由總線控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟在其后從機(jī)發(fā)出的存在脈沖。（3）執(zhí)行序列通過單線總線端口訪問DS18B20的協(xié)議如下：①初始化；②ROM操作指令；③存儲(chǔ)器操作指令；④執(zhí)行/數(shù)據(jù)。在恢復(fù)期間，如果單總線處于非活動(dòng)（高電平）狀態(tài)，位與位之間的恢復(fù)時(shí)間可以無限長。單總線的空閑狀態(tài)是高電平。一個(gè)多點(diǎn)總線由一個(gè)單總線或多個(gè)掛于其上的從機(jī)構(gòu)成。為此每一個(gè)總線上的器件都必須是漏極開路或者三態(tài)輸出。（2）硬件配置單總線只有一條定義的信號(hào)線。單總線系統(tǒng)包括一個(gè)總線控制器和一個(gè)或多個(gè)從機(jī)，DS18B20是從機(jī)。R0、R1決定溫度轉(zhuǎn)換的分辨率位數(shù)。暫存器第5個(gè)字節(jié)是配置寄存器，用于確定溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的分辨率。還有一個(gè)第9字節(jié)，可以用讀暫存器命令讀出。頭兩個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信號(hào)。這一個(gè)過程確保更改存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)時(shí)的完整性。數(shù)據(jù)先被寫入暫存器，這里的數(shù)據(jù)可被讀回。存儲(chǔ)器由一個(gè)暫存RAM和一個(gè)存儲(chǔ)高低位報(bào)警觸發(fā)值TH和TL的非易失性電可擦除EERAM組成。需要對(duì)眾多在線DS18B20的某一個(gè)進(jìn)行操作時(shí)首先要發(fā)出匹配ROM命令，緊接著主機(jī)提供64位序列（包括該DS18B20的48位序列號(hào)）。[1]。非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可以由用戶通過軟件寫入報(bào)警上下限值。接著是每個(gè)器件唯一的序列號(hào)，共有6個(gè)字節(jié)48位，在出廠前已寫入片內(nèi)ROM中。64位ROM用于存儲(chǔ)序列號(hào)。DQ：數(shù)據(jù)輸入輸出；VCC：可選的電源電壓腳；GND：接地。[3]。多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到三根或者兩根線上，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可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的分辨率數(shù)字值讀數(shù)方式。（11）XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件使用12V編程電壓Vpp。需注意的是：如果加密位LB1被編成，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。（10）EA/VPP：外部訪問允許。（9）：程序儲(chǔ)存允許（）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖。該位置置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。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。對(duì)端口寫“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接受高位地址和其它控制信號(hào)。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉倒高電平，此時(shí)可做輸入口。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。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 AT89C51外形結(jié)構(gòu)及引腳AT89C51單片機(jī)主要性能參數(shù)為：（1）與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；（2）4K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器；（3）1000次擦寫周期；（4）全靜態(tài)操作：0Hz—24Hz；（5）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；（6）1288字節(jié)內(nèi)部RAM；（7）32個(gè)可編程I/O口線；（8）2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；（9）6個(gè)中斷源；（10）可編程串行UART通道；（11）低功耗空閑和掉電模式[8]。根據(jù)各模塊要實(shí)現(xiàn)的功能及其各模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。所以，本系統(tǒng)采用LCD液晶顯示[3]。LCD是一種功耗極低的顯示元件，在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中的使用較多，而LED雖然成本低廉，也用于單片機(jī)控制系統(tǒng)中。在中小型的控制過程中，為了使工作人員能夠在現(xiàn)場(chǎng)直接看到生產(chǎn)情況和報(bào)警信號(hào)，經(jīng)常選用LED和LCD作為顯示器件。 顯示器的選取顯示系統(tǒng)是單片機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于顯示各種參數(shù)的值，以便使現(xiàn)場(chǎng)工作人員能夠及時(shí)掌握生產(chǎn)過程。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會(huì)給測(cè)量帶來極大的方便。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。（2）靈敏度的選擇通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理，因此在設(shè)計(jì)過程中選取溫度傳感器要注意一下幾點(diǎn)：（1）根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型要進(jìn)行—項(xiàng)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問題。數(shù)字式傳感器一般都采用頻率敏感效應(yīng)器件構(gòu)成，也可以是由敏感參數(shù)RLC構(gòu)成的振蕩器，或模擬電壓輸入經(jīng)V/F轉(zhuǎn)換等，因此，數(shù)字量傳感器一般都是輸出頻率參量，具有測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)，便于遠(yuǎn)距離傳送等優(yōu)點(diǎn)。在信號(hào)輸入通道中采用光纖傳感器可以從根本上解決由現(xiàn)場(chǎng)通過傳感器引入的干擾。（3）光纖傳感器。例如，將應(yīng)變片、應(yīng)變電橋、線性化處理、電橋放大等做成一體，構(gòu)成集成壓力傳感器。（2）集成傳感器