【正文】 小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。 從以上兩總方案，容易看出方案一的溫測 裝置可測溫度范圍廣，體積小，但是單線性誤差大。 顯示電路可以采用兩種方案：第一種是通過單片機控制譯碼器將譯碼器輸出的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管進行顯示，但是要單獨增加一個顯示電路，使設(shè)計比較復雜。 方案論證 在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要檢測溫度，傳統(tǒng)的方式是采用熱電偶或熱電阻。近年 來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機的應(yīng)用正不斷走向深入。 根據(jù)題目的要求，本次設(shè)計采用由 AT89C51 單片機及 DS18B20 溫度傳感器組成數(shù)據(jù)采集電路 ,加上顯示電路和控制電路等 ,根據(jù)溫度數(shù)據(jù)測量 ,通過控制電路對溫度進行控制。 主控電路 時鐘電路 復位電路 顯示電路 單 片 機 測溫電路 電源電路 圖 22方案二框圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 5 頁 A/D 轉(zhuǎn)換器將溫度傳感器采集的溫度模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，送入單片機的 I/O數(shù)據(jù)接口，然后 通過單片機讀回 I/O 數(shù)據(jù)進行溫度的判斷，最后將數(shù)據(jù)送入顯示譯碼單元。 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 6 頁 第 3 章 硬件設(shè)計 主控芯片介紹 單片機 AT89C2051 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 AT89C51 是一個低功耗高性能單片機， 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。 31AT89C51 主要功能特性： 圖 31 AT89C51單片機的管腳圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 表 31AT89C51 單片機的管腳功能。 GND：接地。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口 是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復位輸入。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時， 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。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。一般電路正常工作需要供電電源為 5V177。 復位是單片機的初始化操作，其目的是使 CPU及各專用寄存器處于一個確定的初始狀態(tài)。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當單片機系統(tǒng)在運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要復位以使其恢復正常工作狀態(tài)。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種，本系統(tǒng)設(shè)計采用上電復位，如圖 23 所示。 時鐘電路 單片機的時鐘信號用來提供單片機內(nèi)各種微操作的時間基準，時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。本系統(tǒng)設(shè)計采用內(nèi)部振蕩方式，如圖 24 所示。 VCC C3 R1 10K GND RST 圖 32 復位電路 圖 33 時鐘電路 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 10 頁 矩陣電路 按照鍵盤與單片機的連接方式可分為獨立式鍵盤與矩陣式鍵盤。在鍵盤中按鍵較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。這樣，一個端口就可以構(gòu)成 4x4=16 個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵。 判斷鍵盤中有無鍵按下： 將全部行線置低電平，然后檢測列 線的狀態(tài)。若所有列線均為高電平，則按鍵中無鍵按下。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。單片機應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的顯示器有 LED 和 LCD 兩種。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母，數(shù)字，字符等點陣式 LCD，目前常用的有 16x1,16x2,20x2,40x2 行等模塊。這類顯示器把 LCD 控制器，點陣驅(qū)動器，字符存儲器，顯示體及少 量的組容元件等集成一個液晶顯示模塊，鑒于字符型液晶顯示模塊目前在國際上已經(jīng)規(guī)范化，其電特性及接口特性是統(tǒng)一的。字符型液晶顯示模塊的控制器大多數(shù)為日立公司生產(chǎn)的 HD44780 及其兼容的控制器。每個點陣塊為一個字符位，字符間距和行距都為一個點的寬度。因此從程序員的角度 來說，LCD 的顯示接口與編程是面向 HD44780 的，只要了解 HD44780 的編程結(jié)構(gòu)即可進行LCD 的顯示編程。 （ 4）具有 64 字節(jié)的自定義字符 RAM，可以定義 8 個 5x8 點陣字符或 4 個 5x11 點陣字符。 （ 6）標準接口，與 M68HC08 系列 MCU容易接口。 （ 8）單 +5V電源供電。 （ 10） HD44780 的引腳與時序 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 12 頁 （ 11） HD44780 的外部接口信號一般有 16 條，與 MCU的接口有 8 條數(shù)據(jù)線 DB0~DB7和 3 條控制線 RS,RW,E,HD44780 的引腳功能如表 32 所示。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠等特點。 DS18B20 工作原理 溫度傳感器 DS18B20 將被測環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶 符號的數(shù)字信號（以十六位補碼形式，占兩個字節(jié)）在通過單片機發(fā)出命令送給顯示器。傳感器控制程序是按照 DS18B20的通信協(xié)議編制。 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 DS18B20 的性能特點 (1) 采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它 I/O 口線與微機接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（ 9 位二進制數(shù)，含符號位）； (2) 測溫范圍為 55℃ ～ +125℃ ，測量分辨率為 ℃ ； (3) 內(nèi)含 64 位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器 ROM； (4) 適配各種單片機或系統(tǒng)機； (5) 用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限； (6) 內(nèi)含寄生電源。 DS18B20 的管腳排列如圖 3－ 5 所示。不同的器件地址序列號不同。如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 才能得到實際溫度。無論是內(nèi)部寄生 電源還是外部供電， I/O 口線要接 5KΩ左右的上拉電阻。表 3－ 2 DS18B20 有六條控制命令 CPU對 DS18B20 的訪問流程是：先對 DS18B20 初始化，再進行 ROM 操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。如主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預 定的操做。C， TL為 —20176。C 或高于 110176。 整機電路圖如圖 38所示 p 3 . 7P3.7+ 5 VP 3 . 7G NDp 1 . 0p 1 . 1p 1 . 2p 1 . 3p 1 . 4p 1 . 5p 1 . 6p 1 . 7p 1 . 2p 1 . 3p 1 . 1p 1 . 0p 1 . 4p 1 . 5p 1 . 6p 1 . 7X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1AT89C52+ 5 V234567891R P 11 0 K+5VD714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1L M 0 1 6 LDQ2V C C3G ND1U3DS 1 8 B 2 0+ 5 VR24 .7 kC13 0 pC23 0 pX1CR Y S T A LC31 0 u FR11 0 kG NDVCC圖 38整機電路圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 17 頁 第 4 章 軟件設(shè)計 整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當硬件基本定型的時候軟件也基本定下拉了，從軟件的功能不同，可以分為兩的類：一是主程序，它是整個軟件的核心，專門用來協(xié)調(diào)各個執(zhí)行模塊和操作者的聯(lián)系。每一個執(zhí)行軟件就是一個小的執(zhí)行模塊，這里將每一個模塊一一列出來，并為每個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選 擇一種最合適的主程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實時性的條件，合理安排監(jiān)控軟件和執(zhí)行軟件之間的調(diào)度關(guān)系。 //設(shè)置上下限報警溫度和分辨率 delay(100)。 temper_LCD()。 alarm_LCD(TH,TL)。 LCD_Print(0,0,TempBuffer0)。 scan_full()。 //調(diào)用鍵盤掃描程序 key_mand(key_value)。 DQ = 0。 //精確延時 大于 480us DQ = 1。 x=DQ。 等待 50us 讀入 DQ 的狀態(tài) 等待 200us DQ 置 1 初始化結(jié)束 DS18B20 初始化 DQ 置 1 D0 清零，發(fā)復位脈沖 延時 600us DQ 置 1 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 20 頁 } /***********ds18b20 讀一個字節(jié) **************/ unsigned char ReadOneChar(void) {