【正文】 ................................................................. 24 整機調(diào)試 .................................................................................................................................................. 24 心得體會 ............................................................................................................... 25 參考資料 ............................................................................................................... 26 致 謝 ..................................................................................................................... 27 附 錄 ..................................................................................................................... 28 第一章 緒論 在近四十年的時間里，電子計算機的發(fā)展經(jīng)歷了從電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路到大規(guī)模集成電路這樣四個階段，尤其是隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的飛躍發(fā)展，七十年代初誕生了一代新型的電子計算機 — 微型計算機，使得計算機應(yīng)用日益廣泛；而單片微型計算機的問世，則更進一步推動了這一發(fā)展趨勢，使計算機應(yīng)用滲透到各行各業(yè)，達到了前所未有的普及程度。 隨著電子技術(shù)以及應(yīng)用需求的發(fā)展，單片機技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進展。 在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，傳統(tǒng)的測溫元件有熱電 偶和熱點阻。 本數(shù)字溫度計設(shè)計采用美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS1820 之后推出的一種改進智能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測元件，測溫范圍為－ 55～ 125℃，最大分辨率可達 ℃。 按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，確定系統(tǒng)由 3 個模塊組成：主控器測溫電路及顯示電路。 本方案采用模擬溫度傳感器 AD590 作為測溫元件，傳感器將測量的溫度變換轉(zhuǎn)換成電流的變化，再通過電路轉(zhuǎn)換成電壓的變化，使用運算放大器交將信號進行適當?shù)姆糯?，最后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳給給單片機，單片機將溫度值進行處理之后用 數(shù)碼 顯示 ，當溫度值超過設(shè)置值時，系統(tǒng)開始報警。 3 圖 方案二溫度測量系統(tǒng)方案框 方案論證 方案一采用模擬溫度傳感器，轉(zhuǎn)換結(jié)果需要經(jīng)過運算放大器和 AD 轉(zhuǎn)換器傳送給處理器。由 于采用了多個分立元件和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，容易出現(xiàn)誤差，測量結(jié)果不是很準確，因此本方案并不可取。 此方案硬件電路簡單，程序設(shè)計復(fù)雜一些， 而我們學(xué)過 C 語言編程 ,相信自已能完成這個任務(wù)。 AT89S51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器，128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸 入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(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。 AT89S51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器，128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。空閑模式下，CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(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。 1．主要特性： ? 8031 CPU 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz ? 三級程序存儲器保密鎖定 5 ? 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 ? 6 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 2．管腳說明： VCC：供電電壓。 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。 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。 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。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） 6 T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /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。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。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)。注意加密方式 1 時， /EA 7 XTAL1 11． 0592M C3 33P C2 33P XTAL2 （ 18 腳） XTAL1（ 19 腳） 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(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。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。 89S51 的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘蕩方式，但需在 18 和 19 腳外接石英晶體和振蕩電容，振蕩電容的值一般取 10~30pF。 圖（ ） 晶體振蕩管腳圖 當時鐘電路起振后，產(chǎn)生一定頻率的時鐘信號，單片機的 CPU 在時鐘信號的控制下能一步一步完成自己工作。 狀態(tài)周期：單片機完成一個最基本的動作所需的時間周期。 8 RST Vss MCS51 Vcc RST Vss MCS51 1k 1k 200? Vcc 指令周期：執(zhí)行完某條指令所需要的時間周期，一般需要 1~4 個機器周期。 在時鐘電路工作以后，當外部電路使得 RST 端出現(xiàn) 2 個機器周期（ 24 個時鐘周期）以上的高電平，系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)位。如圖所示。 2）在使用中不需要任何外圍元件。 （ 4）測溫范圍： 55 ~+125 ℃。 （ 5）通過編程可實現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。 （ 7）支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。開始一次溫度轉(zhuǎn)換時 ,微處理器需要向 DSl8B20 發(fā)出 Convert T 指令。當 DSl8B20 采用外部供電方式時 ,主機可以在發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令后發(fā)起一次讀時隙。 ① DS18B20 數(shù)字溫度傳感器概述 DS18B20 數(shù)字溫度計是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。 DS18B20 產(chǎn)品的特點 ? 只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。 ? 實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。 ? 數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。 TO－ 92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見圖 42，其引腳功能描述見表 10 表 41 DS18B20 詳細 引腳功能描述 序號 名 稱 引腳功能描述 1 GND 地 信 號 2 DQ 數(shù) 字 輸入輸出 引腳 ,開漏單總線接口引腳 ,當使用寄生電源時 ,可向電源提供電源 3 VDD 可 選擇 的 VDD 引腳 ,當工作于寄生電源時 ,該引腳必須接地 ② DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 的內(nèi)部框圖如圖 43 所示。暫存器包含兩字節(jié)（ 0 和 1 字節(jié)）的溫度寄存器，用于存儲溫度傳感器 的數(shù)字輸出。暫存器的 6 和 7 字節(jié)器件內(nèi)部保留使用。使用寄生電源時， DS18B20 不需額外的供電電源；當總線為高電平時，功率由單總線上的上拉電阻通過 DQ 引腳提供；高電平總線信號同時也向內(nèi)部電容 CPP 充電， CPP 在總線低電平時為器件供電。 11 訪問 DS18B20 必須嚴格遵守這一命令序列，如果丟失任何一步或序列混亂，DS18B20 都不會響應(yīng)主機（除了 Search ROM 和 Alarm Search 這兩個命令，在這兩個命令后，主機都必須返回到第一步）。由主機發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟在其后的由 DS18B20 發(fā)出的應(yīng)答脈沖構(gòu)成。 b. ROM 命令： ROM 命令通過每個器件 64bit 的 ROM 碼，使主機指定某一特定器件（如果有多個器件掛在總線上）與之進行通信。 c. 功能命令： 主機通過功能命令對 DS18B20 進行讀 /寫 Scratchpad 存儲器，或者啟動溫度轉(zhuǎn)換。 指令 協(xié)議 功能 讀ROM 33H 讀 DS18B20 中的編碼 (即 64 位地址 ) 符合ROM 55H 發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的 DS18B20,使之作出響應(yīng)，為下一步對該 DS18B20 的讀寫作準備 搜索ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個數(shù)和識別64 位 ROM 地址，為操作各器件作好準備 跳過ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20V 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個 DS18B20 工作 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過廟宇值上限或下限的片子才做出響應(yīng) 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間最長為