【正文】 由于系統(tǒng)是采用廉價(jià)的機(jī)械式按鍵，在實(shí)際使用時(shí)會(huì)存在抖動(dòng)現(xiàn)象，所以必須采用相應(yīng)的去抖措施。如果K1沒按下，則溫度在上限控制狀態(tài)，如果K1按下，則溫度在下限控制狀態(tài)。按鍵電路采用中斷模式，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，CPU響應(yīng)中斷后，開始計(jì)數(shù)，即查詢鍵號(hào)。這按鍵是主要用來控制溫度而設(shè)計(jì)的。圖34單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器 鍵盤電路設(shè)計(jì)（1）鍵盤實(shí)際就是很多按鍵的一種組合，按鍵的按下與否形成一個(gè)高低電平，主控芯片CPU通過高低電平來識(shí)別所需信號(hào)，進(jìn)而使程序進(jìn)行下一步的操作。當(dāng)溫度超限時(shí)，可以通過控制三極管的基極，使其輸出一定頻率的矩形脈沖信號(hào)，從而使得蜂鳴器和電源有序的接通，使蜂鳴器產(chǎn)生振動(dòng)，發(fā)出相應(yīng)的音頻信號(hào)，達(dá)到報(bào)警的目的。 報(bào)警電路 為了保證儀器運(yùn)行環(huán)境，在程序中應(yīng)該要設(shè)定溫度上下限值，當(dāng)溫度超限時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)該具有自動(dòng)報(bào)警功能。該連接方式下的電路原理圖如圖33所示。由于本設(shè)計(jì)的功能相對(duì)來說不是非常復(fù)雜，不需要額外的占用到過多的單片機(jī)引腳。圖32 DS18B20和單片機(jī)的單總線多芯片接口電路 還有一種連接方式是多個(gè)DS18B20各自接一個(gè)單片機(jī)的I/O口，這種方法的好處是對(duì)DS18B20的操作之間不會(huì)受到干擾，簡化了程序的書寫。一種利用DS18B20的單總線特性，在一個(gè)I/O口上連多個(gè)傳感器了，這種連接方式，電路結(jié)構(gòu)清楚，但是編程復(fù)雜[7]。設(shè)計(jì)了多個(gè)DS18B20溫度傳感器，進(jìn)行多點(diǎn)測溫。DS18B20是目前較為常用的數(shù)字溫度傳感器之一，利用它來進(jìn)行溫度測量，可以不必過多考慮其它參數(shù)問題及外圍電路的設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為簡單。但其實(shí)際操作相對(duì)復(fù)雜，且測溫效果不穩(wěn)定。熱電偶的工作參數(shù)只與材料有關(guān)，與其大小、形狀等無關(guān)。此時(shí)熱電偶的兩端就會(huì)有溫差存在，顯示儀表就會(huì)顯示出產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢。面積和厚度較小的熱敏電阻恢復(fù)相對(duì)較快；而面積和厚度較大的熱敏電阻恢復(fù)相對(duì)較慢。由于高分子NTC熱敏電阻的可設(shè)計(jì)性好，可通過改變自身的開關(guān)溫度來調(diào)節(jié)其對(duì)溫度的敏感，因而可同時(shí)起到過溫保護(hù)和過流保護(hù)兩種作用。熱電阻是當(dāng)電路正常工作時(shí)，熱敏電阻溫度與室溫相近時(shí)電阻很小，串聯(lián)在電路中不會(huì)阻礙電流通過；而當(dāng)電路因而出現(xiàn)過電流時(shí)，熱敏電阻由于發(fā)熱功率增加導(dǎo)致溫度上升，當(dāng)溫度超過一定溫度時(shí)，電阻瞬間會(huì)劇增，回路中的電流迅速減小到安全值。 傳感器設(shè)計(jì) 溫度傳感器概述溫度傳感器無非就是能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件。如圖31所示 單片機(jī)電路顯示模塊報(bào)警模塊按鍵模塊傳感器復(fù)位模塊 圖31 系統(tǒng)框架圖 主機(jī)電路以AT89C51單片機(jī)為核心,用來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和程序,并進(jìn)行一系列的運(yùn)算和處理。4位一體的時(shí)鐘型LED顯示器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由4個(gè)單獨(dú)的LED和一個(gè)“：”LED組成，每個(gè)LED的段輸出管腳在內(nèi)部并聯(lián)后引出到器件的外部。其中管腳a、b、c、d、e、f、g為4位LED各段的公共引出端；DDDD4分別是每一位的共陰極輸出端；dp是小數(shù)點(diǎn)引出端。圖25 動(dòng)態(tài)掃描顯示電路的原理框圖 LED顯示器的選擇在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)要求不同，使用的LED顯示器的位數(shù)也不同，因此生產(chǎn)廠家就生產(chǎn)了多種位數(shù)、尺寸、型號(hào)不同的LED顯示器。LED顯示器的顯示控制方式分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種，若選擇靜態(tài)顯示，則LED驅(qū)動(dòng)器的選擇較為簡單，只要驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力與顯示器電流相匹配即可，而且一般只需考慮段的驅(qū)動(dòng)；動(dòng)態(tài)顯示則不同，由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段和位選信號(hào)共同配合完成，因此，要同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)能力，而且段的驅(qū)動(dòng)能力決定位的驅(qū)動(dòng)能力[6]。 LED顯示器簡介 顯示電路由LED顯示器、段驅(qū)動(dòng)電路和位驅(qū)動(dòng)電路組成。 圖24 DS18B20 LED1602顯示電路設(shè)計(jì) 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常需要進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，這包括人對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)狀態(tài)的干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人們顯示運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果等。此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值，DS18B20工作原理如圖22所示，DS18B20的測溫流程如圖23示。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入。由于AT89C51內(nèi)部具有4KB的程序存儲(chǔ)器，完全可以滿足本設(shè)計(jì)的要求，因此不需要擴(kuò)展外部存儲(chǔ)設(shè)備。復(fù)位電路則采用了傳統(tǒng)的按鍵上電復(fù)位。由AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的最小系統(tǒng)如圖21所示。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 主要應(yīng)用元器件及介紹 該設(shè)計(jì)是以單片機(jī)AT89C51為控制核心，通過溫度傳感器DS18B20感受溫度，實(shí)現(xiàn)溫度測量功能并顯示在LCD1602上。（2)信號(hào)控制模塊 AT89C51單片機(jī)，是整個(gè)系統(tǒng)的核心文件，用來存儲(chǔ)和控制輸出溫度信號(hào)。該芯片性價(jià)比很高，可達(dá)到精度11位的精度（），測溫范圍為(55125攝氏度)。所以本設(shè)計(jì)決定選用DS18B20作為溫度測量傳感器，在實(shí)際設(shè)計(jì)中擬采用方案二。AD590溫度測量精確度高，但是線路設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要外接A/D轉(zhuǎn)換器，且編程難度大。傳統(tǒng)的溫度傳感器多采用熱敏電阻，其線性特性不是很理想，現(xiàn)在逐漸被新一代的溫度傳感器所取代。利用感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示器LED上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。近年來,利用智能化數(shù)字式溫度傳感器以實(shí)現(xiàn)溫度信息的在線檢測已成為溫度檢測技術(shù)的一種發(fā)展趨勢，用戶可靈活選擇本設(shè)計(jì)的用途，其具有很強(qiáng)的開發(fā)價(jià)值。 3 對(duì)該儀器的功能進(jìn)行了初步認(rèn)定，從原理和實(shí)際意義上分析了該儀器的測量誤差。其主要內(nèi)容如下: 1 介紹了國內(nèi)外溫度檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，以及溫度檢測技術(shù)的未來發(fā)展方向。 本課題的研究內(nèi)容 在掌握傳感器技術(shù)和單片機(jī)原理等教材內(nèi)容和教學(xué)要求的基礎(chǔ)上，分析國內(nèi)外測溫狀況，研究分析熱電偶的測溫原理、熱電偶的安裝使用方法以及熱電偶檢定，確定單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，制定多功能溫度測量儀器設(shè)計(jì)方案，確定硬件并寫出程序藍(lán)本。溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。又如移動(dòng)物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測溫、鋼水的連續(xù)測溫、火焰溫度檢測等。 （3）適應(yīng)特殊環(huán)境的測溫。 (2) 發(fā)展新型產(chǎn)品。現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測范圍為20030000C，而今后要求能夠測量超高溫與超低溫。 溫度傳感器的發(fā)展趨勢隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動(dòng)化水