【正文】 20 的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫 ，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外電源 ??6 。它將溫度傳感器、 A/D 傳感器、寄存器、接口電路集成在一個芯片中，可實現(xiàn)直接數(shù)字化輸出和測試，并且有控制功能強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、微型化、微功耗、易于配微控制器（ MCU）或者微型計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及溫度控制的特點。 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 12 第 5 章 DS18B20 智能溫度控制器的介紹 DALLAS 最新單線數(shù)字 式 溫度傳感器 DS18B20 是一種新型的 “ 一線器件 ” ，其體積更小、更適用于各 種場合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。 復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動開關(guān)復(fù)位和自動復(fù)位電路三種，本設(shè)計 采 用的復(fù)位電路是手動開關(guān)復(fù)位，如圖 。復(fù)位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復(fù)到一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 167。所以，盡管地 址重合，也不會造成混亂。 AT89C51 單片機(jī)可擴(kuò)展片外 64KB 空間的數(shù)據(jù)寄存器，地址范圍為 0000H～FFFH，它與程序存儲器的地址空間是重合的，但兩者的尋址指令和控制線不同。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器分為兩部分： 00H～ 7FH 單元 空間的 128 字節(jié)為 RAM 區(qū)； 80H～FFH 單元空間的 128 字節(jié)為專用寄存器 (SFR)區(qū)。片外數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)展 64KB 存儲空間，地址范圍為 0000H～FFFFH，但兩者的地址空間是分開的，各自獨立的，結(jié)構(gòu)分配如圖 (b)所示。 二、 數(shù)據(jù)存儲器 AT89C51 數(shù)據(jù)存儲器也有片內(nèi)和片外之分。P０口作為地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用，它先輸出 16位地址的低 8 位 （ PC 程序計數(shù)器低 8位）。當(dāng)系統(tǒng)不使用中斷時，則無需跳轉(zhuǎn)，程序從 0000H 單元開始順序存放即可 ??2 。第一個是 0000H 單元，由于 AT89C51 復(fù)位后程序計數(shù)器 PC 的內(nèi)容為 0000H， CPU 必須從 0000H 單元開始執(zhí)行程序，即 0000H 單元是整個系統(tǒng)程序的起始地址。若 EA引腳接低電平，則程序從外部擴(kuò)展程序存儲器的 0000H地址開始取指執(zhí)行，不管是否有內(nèi)部 Flash 存儲器 ??2 。為了加以區(qū)分， AT89C51 提供了一個專用的控制引腳 EA 。無論片內(nèi)還是片外擴(kuò)展的程序存儲器，兩者的地址空間是統(tǒng)一的。片內(nèi)有 4KB 字節(jié)的 Flash 程序存儲器，地址范圍為 0000H～ 0FFFH。 AT89C51 存儲器 AT89C51 單片機(jī)存儲器結(jié)構(gòu)采用哈佛型結(jié)構(gòu)，即將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，它們有各自獨立的存儲空間、尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式，其典型結(jié)構(gòu)如圖 所示。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。在閑置模式下， CPU 停止工作。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行 ??3 。 其 余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的 脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 ??3 。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 二 、 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 PSEN ：外部程序存儲器的選通信號。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(jī)器周期的高電平時間。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 端 口 管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 0INT （外部中斷 0） 1INT （外部中斷 1） T0（記時器 0外部輸入） T1（記時器 1外部輸入） 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 8 WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng) P3口寫入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0 能夠用于外 部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0口： P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 圖 AT89C51 雙列直插式封裝和引腳分配圖 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計 7 一 . 管腳說明： VCC：供電電壓。這 40條引腳可分為 I/O端口線、電源線、控制線、外接晶體線四部分。主要特性有： 時鐘電路 程序存儲器 RAM 數(shù)據(jù)存儲器 RAM 中央處理 器 CPU 中斷系統(tǒng) 各種 I/O 定時 /計數(shù)器CTC 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 6 ? 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ? 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ? 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ? 三級程序存儲器鎖定 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 條 可編程 I/O 線 ? 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 ? 5 個中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 167。它包含了作為微型計算機(jī)所需的基本功能部件 ，而 各部分功能部件通過片內(nèi)單一總線連成一個整體，集成在一塊芯片上。 167。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C51 單片機(jī)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 ??2 。 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計 5 第 4 章 單片機(jī) AT89C51 的結(jié)構(gòu)和原理 AT89C51 是一 種 帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓 、 高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)?？刂瞥绦蚴怯脕韺Ρ豢氐膶ο筮M(jìn)行采樣，數(shù)據(jù)處理，根據(jù)溫度控制要求進(jìn)行計算和輸出。 軟件 程序 主要由管理程序和控制程序組成，是設(shè)計的核心部分。測量電路的功能是 將測量到的溫度信號送入單片機(jī)中進(jìn)行處理，它的核心元件是智能 溫度傳感器 DS18B20。當(dāng)溫度沒有達(dá)到要求，電路利用在 P10 和 P12 引腳上產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的高低分別決定加熱或者降溫電路的接通與斷開。而加熱電路或者降溫電路的接通時間可以通過在 P10 和 P12 引腳上產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖控制，該出發(fā)脈沖由AT89C51 用軟件產(chǎn)生?？刂齐娐肥怯?單片機(jī)來處理給定信號和反饋信號，發(fā)出相應(yīng)的指令來控制相關(guān)執(zhí)行電路，是系統(tǒng) 的 核心。這些可用一個方框圖來表示，如圖 11所示。整個控制系統(tǒng)分為硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計兩部分。 而 本設(shè)計 不須設(shè)計具體的 加熱及降溫 電路，只需檢測向外圍設(shè)備輸出的溫度控制信號是否存在即可 ，所以分別用發(fā)光二極管和蜂鳴器模擬代替。 考慮到本次數(shù)顯溫度控制儀的控制對象是室溫，溫度檢測和調(diào)整范圍只需為0— 99℃，溫度控制的精度只需為 1℃即可滿足設(shè)計要求。如果超過溫度上限，啟動風(fēng)扇用以降低溫度使溫度值返回到閥值以下；如果溫度值達(dá)到下限閥值，則啟動加熱爐用以增加溫度使溫度值返回閥值以上。 二、 主要內(nèi)容及基本要求 1） 利用溫度傳感器檢測溫度，將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號； 2） 利用單片機(jī)收集處理數(shù)據(jù)，并向外圍設(shè)備輸出控制信號； 3） 采用 LED 實時顯示被控溫度及設(shè)定溫度； 4） 論文條理清楚、通順，論述要求充實，符合技術(shù)用語要求，符號統(tǒng)一 ；編號齊全，書寫工整 ，圖文清晰； 5） 翻譯相關(guān)外文文獻(xiàn)。整個系統(tǒng)具有測量溫度、上 限報警、下限報警、溫度控制及數(shù)碼顯示功能。因此，這就需要一種能夠及時檢測溫度變化以及顯示溫度變化的設(shè)備，提供溫度數(shù)據(jù)值，使人們對溫度的變化做及時的調(diào)整，溫度控制 儀就可根據(jù)人們不同的應(yīng)用環(huán)境自行設(shè)置該環(huán)境的溫度值，及時 的 反映生產(chǎn)、 生活中溫度 的 變化 ， 使人們能及時看到溫度變化的第一手資料，提示人們溫度變化的 情況，協(xié)助人們能及時的調(diào)整，起到溫度報警作用，使溫度控制 儀更好的服務(wù)于社會生產(chǎn)、 生活。隨著人們生活質(zhì)量的提高，現(xiàn)代社會中的溫度控制儀 不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面也應(yīng)用于酒店，以及家庭生活中。單片機(jī)依靠其高的可靠性和極高的性價比，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀表、家用電器等方面得到極為廣泛的應(yīng)用。相對微機(jī)來說，單片機(jī)價格低，非常適合于應(yīng)用在簡單的控制場合以降低成本。然而，微機(jī) 的 造價高，對于大多 數(shù)的工業(yè)控制來說， 并不需要微機(jī)那樣強(qiáng)大的功能，于是單片機(jī)就應(yīng)運 而生了。 關(guān)鍵詞 ： DS18B20 單片機(jī) 顯示 報警 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計 ABSTRACT The development and application of MCU (Micro Control Unit) have made a great change in many fields of modern industrial detection and control. Because of the small scale, low price and high efficiency of MCU, it is widely used in home appliances and industrial control. In the process of producing、 current、 voltage、 temperature and pressure are usually the parameters to be monitored. This paper mainly includes the introduction of AT89C51 and the general chips which are used in the system, the design of hardware and software. In the system, One wire digital thermometer, DS18B20, is used to measure temperature and output the temperature signal into AT89C51, then AT89C51 fulfill the functions, such as receiving the temperature signal, conversion, judge the threshold and alarm. The whole system has many features, high integration, strong reliability, antijamming(the character of serial munication), robust, expansibility and low power consumption. This system can measure temperature, display it and alarm when temperature over upper limit or lower limit, in the mean while, AT89C51 output signal to trigger the equipment which can regulate temperature. Keywords: DS18B20 singlechip display alarm 四川 理工 學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計）論 文 Ⅱ 目 錄 摘要 .......................................................................................................