【正文】 I 摘 要 本 文 以 AT89C51 單片機系統(tǒng)為核心 ， 由 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器、 LED 數(shù)碼顯示管構(gòu)成的 多點 溫度 檢測系統(tǒng) 。各 個溫度檢測單元 能獨立完成各自功能，同時能夠根據(jù)主控機的指令對溫度進行定時采集，測量結(jié)果不僅 溫度的檢測結(jié)果可在溫室內(nèi)顯示，并可以由 CAN 總線遠(yuǎn)傳至控制中心ＰＣ機中， 進行進一步的存檔、處理。單片機負(fù)責(zé)控制指令的發(fā)送，控制各個 溫度點 進行溫度采集， 收集測量數(shù)據(jù)，并對測量結(jié)果（包括歷史數(shù)據(jù)）進行整理、顯示和存儲 。 我國人多地少，人均占有耕地面積更少。溫室大棚技術(shù)就是其中一個好的方法。而且，溫室大棚能克服環(huán)境對生物生長的限制，能使不同的農(nóng)作物在不適合生長的季節(jié)產(chǎn)出，使季節(jié)對農(nóng)作物的生長影響不大，部分或完全擺脫了農(nóng)作物對自然條件的依 賴。 隨著大棚技術(shù)的普及，溫室大棚數(shù)量不斷增多，溫室大棚的溫度控制便成為一個十分重要的課題。如果過高，就對大棚進行降溫處理；如果過低，就對大棚進行升溫處理?，F(xiàn)在，隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育 的品種越來越多，對于數(shù)量較多的大棚，傳統(tǒng)的溫度控制措施就顯現(xiàn)出很大的局限性。 本設(shè)計由單片機 、數(shù)字溫度傳感器、顯示電路構(gòu)成的 多點溫度數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng) ，可以方便的實現(xiàn)多點的溫度測量，并容易實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳送，系統(tǒng)的抗干擾性好、設(shè)計靈活方便。 2 第 2 章 方案論證 溫度 傳感器的選型 溫度檢測系統(tǒng)具有測量點多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場離監(jiān)控室遠(yuǎn)等特點。這樣，由于外界因素會造成檢測系統(tǒng)較大的偏差；又因為檢測環(huán)境復(fù)雜、測量點多、信號傳輸距離遠(yuǎn)及各種干擾的影響，會使檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降，并且耗費的材料多，不符合經(jīng)濟性。 方案一： 采用熱敏電阻，可滿足 0℃至 100℃的測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對于檢測 1 攝氏度的信號是不適用的。 方案二 采用溫度傳感器 DS18B20. DS18B20 是數(shù)字溫度傳感器，輸出信號為全數(shù)字化，便于單片機處理機控制，并且省去了傳統(tǒng)的溫度采樣、 AD 轉(zhuǎn)換過程，避免了采樣和傳輸過程中的干擾，具有更高的精度。而且 DS18B20 可以實現(xiàn)多點測量，容易組成傳感器網(wǎng)絡(luò)。 DS18B20 的 功能 介紹 單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 特性： ? 獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊 ? 簡單的多點分布應(yīng)用 3 ? 無需外 部器件 ? 可通過數(shù)據(jù)線供電 ? 零待機功耗 ? 測溫范圍 55～ +125℃，以 ℃遞增。對于單線操作：漏極開路 3 VCC 可選的 VCC 引腳。 溫度 信息經(jīng)過單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出 ， 因此從主機 CPU 到 DSl820 僅需一條線 。 這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件 DSl8B20。 DS18B20 都可以設(shè)置成兩種供電方式即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線但完 成溫度測量的時間較長采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線但測量速度較快。 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個 I／ O 口線，兩個 16 位定時／計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器，串行通 信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 時鐘電路的設(shè)計 AT89C5l 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 圖 單片機時鐘電路 外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成 5 并聯(lián)振蕩電路。 10pF，而如使用陶瓷諧振器應(yīng)選擇 40pF177。 本設(shè)計中由于使用ＣＡＮ總線的控制器 SJA1000，因此單片機的時鐘電路可以和 SJA1000 共用，在這里只畫出了單片機的時鐘電路。 復(fù)位電路的設(shè)計 圖 單片機復(fù)位電路 當(dāng)單片機的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位 操作。圖 中電容 C3 和電阻 R2 對電源十 5V 來說構(gòu)成微分電路。單片機冷啟動后，片內(nèi) RAM 為隨機值，運行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值 。其溫度采集的數(shù)據(jù)由 P1 口送進單片機進行處理，電路原理圖如 圖 所示。數(shù)碼顯示管與驅(qū)動芯片 74HC595 相連，由單片機控制，實現(xiàn)數(shù)碼顯示管的顯示。寄存器和鎖存器分別有各自的時鐘輸入 (SCLK 和 SLCK) , 都是上升沿有效。 當(dāng) SLCK 從低到高電平跳變時 , 寄存器的數(shù)據(jù)置入鎖存器。當(dāng)輸出允許控制 (EN) 為高電平時 , 并行輸出 (Q0～Q7) 為高阻態(tài) , 而串行輸出 (QS) 不受影響。其中 CLR 可以直接接到高電平 , 用軟件來實現(xiàn)寄存器清零 。把其余三根線和單片機的 I/ O 口相接 , 即可實現(xiàn) 。它是 PHILIPS 半導(dǎo)體 PCA82C200CAN 控制器的替代產(chǎn)品，它增加了一種新的工作模式，這種模式支持具有很多新特性的 協(xié)議。 表 管腳 排列說明 符號 引腳 說明 AD0AD7 2， 1， 2823 多路地址 /數(shù)據(jù)總線 ALE/AS 3 ALE 輸入信號， AS 輸入信號 /CS 4 片選輸入，低電平訪問 SJA1000 （ /RD） /E 5 微控制器 WR 信號或 E 使能信號 /WR 6 微控制器 /WR 信號或 RD 信號 CLKOUT 7 SJA100 產(chǎn)生的提供給為控制的時鐘輸出信號；時鐘控制器的時鐘關(guān)閉位可禁止該引腳 Vss1 8 接地 XTAL1 9 輸入到振蕩器放大電路 XTAL2 10 振蕩放大電路輸出 MODE 11 模式選擇輸 入 VDD3 12 輸出驅(qū)動的 5V 電壓源 TX0 13 從 CAN 輸出驅(qū)動器 0 輸出到物理線路上 TX1 14 從 CAN 輸出驅(qū)動器 1 到物理線路上 VSS3 15 輸出驅(qū)動器接地 8 圖 CAN總線傳輸 電路 鍵盤電路設(shè)計 獨立式按鍵是指直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路。 圖 鍵盤電路 當(dāng) K 鍵未按下時， 為高電平；當(dāng)鍵盤 K 按下之后， 口變?yōu)榈碗娖剑灰x取各個按鍵的狀態(tài)，便可獲得按鍵信息，實現(xiàn)溫度顯示功能。本設(shè)計采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，具有線路簡單、硬件少、成本低的優(yōu)點，應(yīng)用前景比較廣泛，尤其其具有完善的單總線通信協(xié)議，無需復(fù)雜繁瑣的布線就可以構(gòu)成多點溫度檢測系統(tǒng)，充分利用了 AT89C51 和 DS18B20 硬件接口電路簡潔性。但由于條件的限制，串口的通訊并不穩(wěn)定，未對溫度數(shù)值進行統(tǒng)計處理，這將有待于改進。讀 DS18B20 的程序 ,從第一通道 DS18B20 中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù) 。**************************************************** READ1_18200: MOV R4,2 MOV R1,36H RE001: MOV R2,8 RE011: CLR C SETB DQ1 15 NOP NOP CLR DQ1 NOP NOP NOP SETB DQ1 RET 。數(shù)碼管顯示子程序 。****************************************** DISPLAY: MOV DPTR,NUMTAB MOV R0, 10 R1L: MOV R1, 250 DPLOP: CLR SLCK MOV R3,4 MOV R0,64H DISP1: MOV A,R0 MOV R2,8 DISP2: CLR SCLK RLC A MOV SDA,C SETB SCLK DJNZ R2,DISP2 DEC R0 DJNZ R3