【正文】 L5L6L7L8L1L2L3L4L5L6L71kR171kR181kR19Q89012Q99012Q109012f9g10e1d2+3c4DP5b6a7+8DS4f9g10e1d2+3c4DP5b6a7+8DS5f9g10e1d2+3c4DP5b6a7+8DS6L1L2L3L4L5L6L7L8L8 圖 數(shù)碼管顯示電路 報(bào)警及控制輸出部分 當(dāng) 室 溫超過最高溫度 +3 度時(shí)， 溫度 控制器需 停止加熱并報(bào)警；當(dāng) 室溫 低于最低溫度 3度時(shí)， 需 開始加熱 ，這就需要 報(bào)警電路及輸出模塊。用單片機(jī) 6 個(gè) I/O 口控制。能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的 8 個(gè)數(shù)據(jù)陰極。 基于單片機(jī)的 溫度 控制器 采用 7 段數(shù) LED 碼管顯示，這里采用 6個(gè)數(shù)碼管顯示溫度 ， 兩位顯示設(shè)定的最高溫度、兩位顯示設(shè)定的最低溫度、兩位顯示 室內(nèi) 的當(dāng)前溫度。 GND1I/O2VCC3DS18B20U3DS18B20R8VCC 圖 溫度傳感器電路 圖 DS18B20 與單片機(jī)的接口 LED 數(shù)碼管 顯示 電路 顯示器分為數(shù)碼管和液晶顯示，我所采用是的數(shù)碼管顯示，其外形和引腳如下圖所示： LED 數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些 LED發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個(gè) 8 字加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)）而作為一個(gè)引腳，就叫共陽 機(jī)極數(shù)碼管； 相反的，就叫共陰的 （如下圖所示） 那么應(yīng)用時(shí)這個(gè)腳就分別的接 VCC 和 GND。 溫度檢測(cè) 數(shù)據(jù)采集電路如圖 所示，由溫度傳感器 DS18B20 采集被控對(duì)象的實(shí)時(shí)溫度，提供給 AT89C51 的 I/O 口作為數(shù)據(jù)輸入。 4 溫度 控制器的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的 溫度 控制器 主要有以下幾部分：溫度檢測(cè) 數(shù)據(jù)采集 部分， LED數(shù)碼管顯示電路、報(bào)警及控制 輸出 部分 、單片機(jī)及按鍵電路設(shè)計(jì) 等幾個(gè)部分，下面分別加以介紹 溫度檢測(cè)部分 溫度傳感器有很多種 ， 如熱敏電阻，熱電偶， PN結(jié) ， 半導(dǎo)體溫度傳感器等。如若 VDD 脫開未接好，傳感器將只送 +℃的溫度值。如圖 （ b）所示。此時(shí)應(yīng)注意將 VDD、 DQ、 GND三線焊接牢固。 DS18B20 的硬件連接 DS18B20 與單片機(jī)的接口極其簡(jiǎn)單，只需將 DS18B20 的信號(hào)線與單片機(jī)的一位雙向端口相連即可。 DS18B20 內(nèi)部暫存存儲(chǔ)器的第 5 個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器，它主要用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。 其中暫存存儲(chǔ)器作用是在單線通信時(shí)確保數(shù)據(jù)的完整性，它包括 8個(gè)字節(jié)，頭兩個(gè)字節(jié)表示測(cè)得的溫度讀數(shù)，數(shù)據(jù)格式如下： S=1 時(shí)表示溫度為負(fù)， S=0 時(shí)表示溫度為正，其余低于以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示，最低位為 1時(shí)表示 ℃。 DS18B20 在完 成溫度變換后，所測(cè)溫度值將自動(dòng)與存儲(chǔ)在 TH 和 TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較，如果測(cè)溫結(jié)果高與 TH 或低于 TL， DS18B20 內(nèi)部的告警標(biāo)志就會(huì)被置位，表示溫值超出了測(cè)量范圍，同時(shí)還有報(bào)警搜索命令識(shí)別出溫度超限D(zhuǎn)S18B20。每個(gè) DS18B20 在出廠時(shí)已具有唯一圖 P1口作通用 I/O口使用 圖 DS18B20的管腳排列圖 的 64 位序列號(hào)，因此一條總線上可以同時(shí)掛接多個(gè) DS18B20，而不會(huì)出現(xiàn)混亂現(xiàn)象。 DS18B20 工作時(shí)被測(cè)溫度值直接以“單總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。圖 即為 DS18B20 的管腳排列圖。它體積小，電壓使用范圍寬（ 3V5V），用戶還可以通過編程實(shí)現(xiàn) 912 位的溫度讀數(shù)，即具有可調(diào)的溫度分辨率，因此它的實(shí)用性和可靠性比同類產(chǎn)品更高。 DS18B20充分利用了單總線的獨(dú)特特點(diǎn)，可以輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，提供系統(tǒng)的抗干擾性，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便、而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量 。 溫度傳感器 DS18B20 集成式數(shù)字溫度傳感器 DS1820 的出現(xiàn)開辟了溫度傳感器技術(shù)的新領(lǐng)域，它利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量。在埠用作 輸 入 時(shí) ，也必 須先 向 對(duì)應(yīng) 的 鎖 存器 寫 入“ 1”，使 FET 截止。 當(dāng) 阻值近似 為0時(shí) ， 可將 引 腳快 速上拉至全高 電平 ， 當(dāng) 阻值很大 時(shí) ， P1 口 為 高阻 輸 入 狀態(tài) 。 輸 出 驅(qū)動(dòng) 部分 內(nèi) 部有上拉 負(fù)載電阻 與 電 源相 連 。 圖 AT89S51單 片機(jī)晶振接法 圖 外部 時(shí)鐘電 路 表 31 端口引腳功能 P1 口也是一 個(gè) 準(zhǔn) 雙向 口，作通用 I/O 口使用。 P3口的每一 位能驅(qū)動(dòng) (吸收或 輸 出 電 流 )4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載 。 P2口的每一 位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL負(fù)載 。 在 P1 口作 為輸 入口使用 時(shí) ， 應(yīng) 先向 P1 口 鎖 存器 (地址 90H)寫 入全 1,上拉 電阻 接成高 電平 。 當(dāng) P0口作 為輸 入口使用 時(shí) ，其先向 鎖存器 (地址 80H)寫 入全 1，此 時(shí) P0口的全部引 腳懸 空，叫作 為 高阻抗 輸 入。 (輸 入 /輸 出 ) P0、 P P2 和 P3 標(biāo) 準(zhǔn) 51單 片機(jī)，如 805 803 AT89C5 AT89S5 P89C51 等有 4 個(gè) I/O(輸入 /輸 出 )口，分 別為： P0 口 (39— 32 腳 )： P0 口是一 個(gè) 漏極 開 路的 8位 雙向 埠。 圖 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 號(hào) 引 腳 RST RES(8 腳 )“ RST 是復(fù)位信 號(hào)輸 入端，高 電平 有效。在 片內(nèi) 它是振 蕩電 路反相放大器的 輸 入端。要 檢 查 單 片機(jī)的振 蕩電 路是否正確工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有 脈沖 信 號(hào)輸 出。 路引 腳 XTALl 和 XTAL2 XTAL2(18 腳 )：接外部 晶體和微 調(diào)電 容的一端。它集 Flash 程序 內(nèi) 存既可 在線編 程 （ ISP）也可用 傳統(tǒng)方 法 進(jìn) 行 編 程及通用 8位微 處 理器 于單 片芯片中， ATMEL 公司的功能強(qiáng)大 ，低價(jià)位 AT89C51 單 片機(jī)可 為 您提供 許 多高性價(jià)比的 應(yīng) 用 場(chǎng) 合，它 靈 活 應(yīng) 用于各種控制 領(lǐng) 域。 系 統(tǒng)選擇 本系 統(tǒng) 以 MCS51單 片機(jī)成 員 中的 AT89C51為 控制核心。 最好的 單 片 機(jī) 編 程者 應(yīng) 是 由匯編轉(zhuǎn) 用 C而不是原 來 用 過標(biāo) 準(zhǔn) C語 言的人。例如，懂得 匯編語 言指令就 可以使用在 片內(nèi) RAM 作 變 量的 優(yōu)勢(shì) ，因 為 片外 變 量需要幾 條 指令才能 設(shè) 置累加器和 數(shù) 據(jù)指 針進(jìn) 行存取。51的不同存 儲(chǔ)區(qū) 域使得其復(fù) 雜 一些。 51 的匯編語 言非常像其它 匯編語 言。與 匯編相 比，有如下優(yōu) 點(diǎn) ： 對(duì)單 片機(jī)的指令系 統(tǒng) 不要求了解， 僅 要求 對(duì) 51的 內(nèi) 存 結(jié) 構(gòu)有初步了解寄存器分配、不同 內(nèi) 存的尋 址及 數(shù) 據(jù) 類 型等 細(xì)節(jié) 可由 編譯 器管理程序有 規(guī) 范的 結(jié) 構(gòu)，可分 為 不同的函 數(shù) 。 C語言結(jié) 構(gòu)是以括 號(hào) { }而不是子和特殊符 號(hào) 的 語 言。 學(xué)習(xí) PL/M 無 異于 學(xué)習(xí) 一種新 語 言。 PL/M 總 的 來說 是“高 級(jí)匯編語 言”，可 詳細(xì) 控制 著代 碼的 生成。它很像PASCAL，是一種 結(jié) 構(gòu) 化語 言，但它使用 關(guān)鍵詞 去定 義結(jié) 構(gòu)。 BASIC 是用于要求 編 程 簡(jiǎn)單 而 對(duì)編 程 效率和 運(yùn) 行速度要求不高的場(chǎng) 合。 BASIC 由于逐行 解釋 自然很慢，每一行必 須在執(zhí) 行 時(shí)轉(zhuǎn)換成機(jī)器代 碼， 需要花 費(fèi)許多時(shí)間 不能做到 實(shí)時(shí) 性。 BASIC 通常附在 PC 機(jī)上，是初 學(xué)編 程的第一 種語 言。 以上是 單 片機(jī)的基本構(gòu)成， 現(xiàn) 代的 單 片機(jī)又加入了 許 多新的功能部件，如模擬 /數(shù) 字 轉(zhuǎn)換 器 （ A/D） 、 數(shù) 字 /模 擬轉(zhuǎn)換 器 （ D/A） 、 溫 度 傳 感器、液晶 （ LCD）驅(qū)動(dòng)電 路、 電壓監(jiān) 控、看 門 狗 （ WDT） 電 路、低 壓檢測(cè) （ LVD） 電 路等等 。 時(shí) 器 /計(jì)數(shù)器（ T/C） 單片機(jī)內(nèi) 部用于精 確定時(shí) 或 對(duì) 外部事件 （輸 入信 號(hào) 如 脈沖 ） 進(jìn) 行 計(jì)數(shù) ，有的單片機(jī)內(nèi) 部有多 個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 。串行通信有同步和異步之分， 這 可以用硬件或通用串行收 發(fā) 器 件來實(shí)現(xiàn) 。 I/O 是 單 片機(jī)的重要 資 源，也是衡量 單 片機(jī)功能的重要指 針 之一。 并行 輸 入 /輸 出 （ I/O）口 ： 通常 為獨(dú) 立的 雙向 口，任何口既可以用作 輸 入方式，又可以作 輸 出方式，通過軟 件 編 程 來設(shè) 定。 處 理器（ CPU） 是 單 片機(jī)的核心 單 元，通常由算 術(shù)邏輯運(yùn) 算部件 ALU和控制部件構(gòu)成。最近出 現(xiàn)了 EEPROM 或 FLASH 型的 數(shù) 據(jù)存 儲(chǔ) 器，方便用 戶 存放不 經(jīng) 常改 變 的 數(shù) 據(jù)及其它重要信息。 隨 機(jī) 內(nèi) 存 （ RAM） ： 用 來 存放程序 運(yùn) 行 時(shí) 的工作變 量和 數(shù) 據(jù)，由于 RAM 的制作 工藝 復(fù) 雜， 價(jià)格比 ROM 高得多，所以 單 片機(jī)的 內(nèi) 部RAM 非常 寶貴， 通常 僅 有幾十到幾百 個(gè) 字 節(jié) 。 Flash 型（ 閃 速型）單 片機(jī) 允許 用 戶 使 用編 程工具或 在線 快速修改程序 代碼 ，且可反復(fù)使用，故一推出就受到 廣 大用 戶 的 歡 迎。 OTP 型（一次可 編 程） 單 片機(jī)介于 EPROM 和 ROM型 單 片機(jī) 之間 ，它 允許 用 戶 自己 對(duì) 其 編 程，但只能 寫 入一次。具有 ROM 型（掩膜型） 內(nèi) 存的 單 片機(jī)價(jià)格最低，它適用于大批量生 產(chǎn)。另一種是采用和 PC機(jī)的 馮 .諾 依曼 （ Von Neumann） 類 似的原理， 對(duì) 程序和 數(shù) 據(jù)存 儲(chǔ) 器不作 邏輯 上的區(qū) 分，用 來 存放用 戶 程序，可分 為 EPROM、 OTP、 ROM 和 FLASH 等 類 。例如， MCS51系列 單 片機(jī)已有十多年的生命期，如今仍保持 著 上升的 態(tài)勢(shì) 就充分 證 明了 這 一 點(diǎn) 。 從 INTEL 公司于 1971年生 產(chǎn) 第一 顆單 片機(jī) Intel4004 開始 ， 開創(chuàng) 了 電 子 應(yīng) 用的“智能化”新 時(shí) 代。二十世 紀(jì) ，微 電 子、 IC 集成 電 路行 業(yè)發(fā) 展迅速，其中 單 片機(jī)行 業(yè)的發(fā) 展最引人注目。需要系統(tǒng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)電路和按鍵電路、 LED顯示電路、溫度檢測(cè)部分、報(bào)警和控制輸出等主要部分，系統(tǒng)地總體設(shè)計(jì) 總圖 如下圖所示 ： 圖 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖 單片機(jī) DS18B20 溫度檢測(cè)部分 按鍵 電路 LED 數(shù)碼管顯示 報(bào)警和 輸出控制部分 3 系統(tǒng)的主要硬件介紹 單 片機(jī)介紹 單 片機(jī)概述 單片 微機(jī) （ SingleChip Microputer） 簡(jiǎn)稱單 片機(jī)，通常 統(tǒng)稱 微控制器（ MicroController 簡(jiǎn)寫 μC ） 或 微型 處 理部件 （ Micro Controller Unit 簡(jiǎn)寫 MCU） 。本文介紹單片機(jī)結(jié)合 DS18B20 溫度傳感器 設(shè)計(jì)， 本系統(tǒng)用一種新型的可編程溫度傳感器（ DS18B20），不需復(fù)雜的信號(hào)調(diào)理電路和 A／ D轉(zhuǎn)換電路能直接與單片機(jī)完成數(shù)據(jù)采集和處理，實(shí)現(xiàn)方便、精度高，可根據(jù) 不同需要用于各種場(chǎng)合。 在一些溫控系統(tǒng)電路中，廣泛采用的是通過熱電偶、熱電阻或 PN 結(jié)測(cè)溫電路經(jīng)過相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路，轉(zhuǎn)換成 A／ D 轉(zhuǎn)換器能接收的模擬量，再經(jīng)過采樣／保持電路進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換，最終送入單片機(jī)及其相應(yīng)的外圍電路，完成監(jiān)控。 單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，并且在很多電子產(chǎn)品中也將其用到溫度檢測(cè)和溫度控制。面對(duì)這些需求 ,溫控器的設(shè)計(jì)理念和方法也應(yīng)隨之更新。 ④ 節(jié)能模式下的設(shè)定溫度 節(jié)能模式下的設(shè)定溫度 (Energysaving SetpointTemperature)通常是在晚上和沒人使用空調(diào)房間時(shí)段內(nèi)的設(shè)定溫度 ,分為冬季節(jié)能模式下的設(shè)定溫度(SetbackTemperature)、夏季節(jié)能模式下的設(shè)定溫度 (Setup Temperature),前者低于舒適的設(shè)定溫度 ,后者 高于舒適的設(shè)定溫度。 ② 舒適時(shí)段 舒適時(shí)段 (ComfortTime)指空調(diào)房間被使用的時(shí)段 ,如圖 2 中的 6: 00— 8: 00、18: 00— 22: 00。