【正文】 過(guò)采樣，保持電路后進(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。系統(tǒng)原理框圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)原理框圖 水溫 傳感器輸入 AT89S51 A/D 轉(zhuǎn)換器 復(fù)位電路 晶振電路 鍵盤電路 D/A 轉(zhuǎn)換器 驅(qū)動(dòng)電路 繼電器 顯示電路 報(bào)警電路 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章智能水溫控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 水溫檢測(cè)與控制系統(tǒng)概述 水溫檢測(cè)與控制系統(tǒng)主要包括室內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)采集，顯示，超出用戶設(shè)定的溫度值時(shí)報(bào)警并及時(shí)對(duì)加熱部分 的控制。如果 溫度傳感器的輸出與單片機(jī)的設(shè)定值比較后，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)由單片機(jī)的一個(gè)輸出端口來(lái)控制加熱部分，使加熱部分加快加熱程度，反之，當(dāng)高于設(shè)定值時(shí)由單片機(jī)的一個(gè)輸出端口來(lái)控制加熱部分，停止加熱。 AT89S51（如圖 ）具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序 1儲(chǔ)器， 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門 （ WTD） 電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。空閑模式下， CPU 暫停工 作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 同 C51 相比它 增加的 許多 新功 能 ， 性能有了較大提升，價(jià)格基本不變，甚至比 89C51 更低！ 其中的 ISP 在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫(xiě)單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。 最高工作頻率為 33MHz，大家都知道 C51 的極限工作頻率是 24M，就是說(shuō) S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。全新的加密算法，這使得對(duì)于 89S51 的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 主要功能特性： （ 1）兼容 MCS51 指令系統(tǒng) （ 2） 4k 可反復(fù)擦寫(xiě) (1000 次 )ISP Flash ROM （ 3） 32 個(gè)雙向 I/O 口 （ 4） 工作電壓 （ 5） 2 個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 （ 6）時(shí)鐘頻率 033MHz （ 7）全雙工 UART 串行中斷口線 （ 8） 128x8bit 內(nèi)部 RAM （ 9） 2 個(gè)外部中斷源 （ 10）低功耗空閑和省電模式 （ 11）中斷喚醒省電模式 （ 12） 3級(jí)加密位 （ 13）看門狗（ WDT）電路 （ 14）軟件設(shè)置空閑和省電功能 （ 15）靈活的 ISP 字節(jié)和分頁(yè)編程 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 （ 16）雙數(shù)據(jù)寄存器指針 DS18B20 DS1820（如圖 ）是美國(guó) DAUAS 公司生產(chǎn)的集成溫度傳感器。 ℃ ,而且一線總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。與前一代產(chǎn)品 DB1820 不同，新的產(chǎn)品支持3V～ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。具有用戶可定義的非易失性溫度告警設(shè)置 .每一片 DS18B20 包括一個(gè)唯一 64 位長(zhǎng)的ROM 編碼 , 是出廠前被光刻好的因此 ,可以在同一根線上接多片 DS18B20,本系統(tǒng)也完全可以擴(kuò)展成基于數(shù)字溫度傳感器的多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng) ,進(jìn)行多點(diǎn)溫度的測(cè)量 。 DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色！ DS18B20 和 DS18B22 使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。 DS18B20 的管腳 GND 引腳接地， DQ 是單線運(yùn)用的數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳， VDD 接電源。多片時(shí)將沖突。此后的命令都針對(duì)該 DS18B20。 尋找 ROM 命令（ F0H）讀出在線的 DS18B20 的序列號(hào)。 6個(gè)內(nèi)存操作命令： 寫(xiě)暫存器命令（ 4EH）寫(xiě)兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)到溫度寄存器中，緊 接著該命令之后是傳送兩字節(jié)數(shù)據(jù)。（即 9字節(jié) RAM 中內(nèi)容）。保證溫度不丟失。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié)的 RAM 中。 獲取供電方式命令（ B4H）在本命令送到 DS18B20 之后的每一個(gè)讀數(shù)據(jù)間隙，指出電源模式： 0為寄生電源， 1為外部電源。 DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。在使用 PL/M、 C等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS18B20操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。當(dāng)單總線上所掛 DS18B20超過(guò) 8 個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò) 50m 時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻摹? (4)在 DS18B20 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 DS18B20 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20 時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回來(lái)）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，他實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)“。當(dāng)輸入量達(dá)到規(guī)定值時(shí)，是被控制的輸出電路導(dǎo)通或斷開(kāi)的電器。具有動(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。 水溫測(cè)量電路 用 DS18B20 測(cè)量水溫， AT89S51 的 P10 口接了三個(gè) DS18B20（如圖 ），采用的是多點(diǎn)溫度測(cè)量，所測(cè)的結(jié)果以數(shù)字信號(hào)的形式輸入到單片機(jī)里，然后三個(gè)量比較后取中間值作為我們要處理的信號(hào)。此方式最大優(yōu)點(diǎn)是程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，且畫(huà)面無(wú)閃爍。所以此方式一般不被采用。所謂的動(dòng)態(tài)掃描法是利用人眼的視覺(jué)暫留特點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)的一種顯示方法，即當(dāng)刷新速率足夠高時(shí)，人眼就察覺(jué)不出顯示屏畫(huà)面更迭的閃爍。但方案二的缺點(diǎn)也是明顯的，比較而言，方案二的譯碼電路比較復(fù)雜，相對(duì)硬件開(kāi)銷大一些；方案三電路構(gòu)成簡(jiǎn)單，譯碼電路簡(jiǎn)潔。用廉價(jià)易得的 74LS164 和 74LS138 作為擴(kuò)展芯片。 74LS138 是一個(gè) 38 譯碼器，它將單片機(jī)輸出的地址信號(hào)譯碼后動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的 LED。溫度顯示電路中采用二個(gè) LED 顯示器，顯示兩位溫度值。雖然同 LCD 比較它的功耗較高，但它更高的刷新速率使得 LED 在視頻方面有更好的性能表現(xiàn)，能提供寬達(dá) 160176。有機(jī) LED 顯示屏的單個(gè)元素反應(yīng)速度是 LCD 液晶屏的 1000 倍，在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并且適應(yīng)零下 40 度的低溫 。采用可編程器件 8155 擴(kuò)展單片機(jī) I/O 口，與按鍵連接。如圖 所示 ， AT89S51 的 P0 口輸出直接與 8155 的 A 口相連，既作為低 8 位地址線又作為數(shù)據(jù)總線。當(dāng) P23 為低電平時(shí)選中 8155，若 P 22＝1，則訪問(wèn) 8155 的 RAM 單元。 報(bào)警電路 當(dāng) DS18B20 在 AS18B20 發(fā)出搜索報(bào)警信號(hào)后如果超過(guò)用戶設(shè)定的溫度范圍將發(fā)出報(bào)警信號(hào)， AS18B20 搜索到報(bào)警信號(hào)后從 P13 輸出報(bào)警信號(hào)，發(fā)光二極管指示報(bào)警狀態(tài)如圖 所示： 圖 報(bào)警電路 驅(qū)動(dòng)電路 圖 驅(qū)動(dòng)電路 電器開(kāi)關(guān)的具體控制屬于強(qiáng)電控制，在本設(shè)計(jì)中采用繼電器控制，電路圖如圖 所示 . 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 3 章 智能水溫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu) 開(kāi)機(jī)后主程序進(jìn)行系統(tǒng)初始化 ,包括 I/O 口和中斷系統(tǒng)的初始化 .然后對(duì) DS18B20進(jìn)行 初始化，接著進(jìn)行對(duì) DS18B20 的讀，檢測(cè)，顯示，溫度控制報(bào)警，然后是對(duì)水位的檢測(cè)及報(bào)警。溫度的設(shè)定及顯示溫度設(shè)定值作為中斷模塊程序。對(duì)于模塊程序分別介紹如下： 溫度＝設(shè)定溫度？ 調(diào)溫度控制子程序 調(diào)溫度報(bào)警子程序 DS18B20告警標(biāo)志有置位？ N Y N Y 結(jié)束 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 溫度設(shè)定的中斷程序流程圖 關(guān) 閉 中 斷 保 護(hù) 現(xiàn) 場(chǎng) R2＝ 6， R0 30H 程控掃描鍵盤 有鍵按下嗎？ 是數(shù)字鍵嗎？ 鍵值送 A （ R0） A R0 R0+1 R2 R21＝ 0 中 斷 返 回 開(kāi) 中 斷 恢 復(fù) 現(xiàn) 場(chǎng) 查找功能鍵程序 N N N Y Y 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 數(shù)字鍵盤區(qū)中有兩個(gè)功能鍵，一個(gè)是 Cancel鍵，另一個(gè)是 Enter 鍵。 Enter 鍵是在輸入設(shè)定的溫度值后按它，那么設(shè)定的值在 LED 中顯示。那么顯示設(shè)定值的流程圖如下： 圖 顯示設(shè)定溫度值的中斷程序 關(guān)閉中斷 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) A （ R0） 延時(shí) 2S SBUF A 設(shè)循環(huán)次數(shù) R3＝ 3 R0 TH R0 R0+1 R21=0? 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 開(kāi)中斷 中斷返回 N Y 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 因?yàn)槊看沃鳈C(jī)都是針對(duì)一個(gè) DS18B20 操作，其中主機(jī)針對(duì)一個(gè) DS18B20 的啟 動(dòng)溫度變換并讀出溫度值的流程圖如圖 所示： 圖 讀取溫度值的子程序 復(fù)位 DS18B20TX 脈沖 總線高電平等待 500ms，等待完成 A/D 變換 RX 讀一個(gè)脈沖 TX 發(fā) DS18B20 的 64BITROM 地址碼 TX 發(fā) 55H 命令匹配的 DS18B20 復(fù)位命令匹配的 DS18B20 復(fù)位 DS18B20TX 脈沖 RX 讀 一個(gè)脈沖 TX 發(fā) BEH 讀溫度寄存器值 TX 發(fā) 44H A/D 轉(zhuǎn)換 TX 發(fā) 55H 命令匹配的 DS18B20 RX 讀一個(gè)脈沖 RX 讀取溫度值 9 位 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 無(wú)論是單點(diǎn)還是多點(diǎn)溫度檢測(cè)，在系統(tǒng)安裝及工作之前，應(yīng)將主機(jī)逐個(gè)與 DS1820掛接，讀出 其序列號(hào)。用同樣方法讀取序列號(hào)的 56 位。 流程圖如圖 所示： 溫度檢測(cè)程序如下： include include define uchar unsigned char define unit unsigned int sbit ds=P2^3。 //1602 讀寫(xiě)線 sbit lcden=P2^2。 //蜂鳴器接口 unit temp。 uint warn_l=200。 //溫度上限值 溫度值乘以 10后的結(jié)果 void delay(uint z) //延時(shí)函數(shù) { uint x， y。x) for(y=110。y)。 ds=0。 while(i0)i。 i=4。 } 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 bit tempreadbit(void) //讀一位數(shù)據(jù)函數(shù) { uint i。 ds=0。 ds=1。i++。 i=8。 return(dat)。 dat=0。i=8。 dat=(j7)|(dat1)。 } void tempwritebyte(uchar dat) //向 DS18B20 寫(xiě)一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù) { uint i。 bit testb。j=8。0x01。 if(testb) { ds=0。 ds=1。while(i0)i。 i=8。 ds=1。 } } } void tem change(void) //DS18B20 開(kāi)始獲取溫度并轉(zhuǎn)換 { dsreset()。 tempwritebyte(0xcc)。