【正文】 ...... 22 溫度傳感器程序設(shè)計(jì) ................................................................................ 23 語(yǔ)音播報(bào)程序設(shè)計(jì) .................................................................................... 25 溫度報(bào)警 程序設(shè)計(jì) .................................................................................... 26 顯示電路子程序 ....................................................................................... 26 時(shí)鐘電路程序設(shè)計(jì) .................................................................................... 27 ii 主程序設(shè)計(jì) ............................................................................................... 28 第四章 結(jié)論 .................................. 32 參考文獻(xiàn) ..................................... 33 致謝 ........................................ 34 附錄 A 總的原理圖 ............................. 35 附錄 B 程序清單 ..................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù) ,單片機(jī)已經(jīng)在測(cè)控領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī) AT89S52，測(cè)溫傳感器使用 DS18B20，用 LCD 以串口傳送數(shù)據(jù) ,實(shí)現(xiàn)溫度顯示 ,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。 設(shè)計(jì)要求 (1)輸出溫度和時(shí)鐘采用液晶顯示； (2)主控制器采用 MCS51系列單片機(jī)，溫度傳感器采用 DS18B20； （ 3）可以進(jìn)行時(shí)間調(diào)整、鬧鐘設(shè)置； （ 4）能夠?qū)囟群蜁r(shí)間進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)。而且在對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)容易受溫度的影響從而出現(xiàn)較大 的偏差。 方案二 在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以可以考慮采用溫度傳感器 DS18B20，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，電路簡(jiǎn)單，精度高，軟硬件都以實(shí)現(xiàn)，而且使用單片機(jī)的接口便于系統(tǒng)的再擴(kuò)展，滿足設(shè)計(jì)要求。此芯片是 I2C 總線通信，可以利用一個(gè)紐扣電池為其供電，使得單片機(jī)掉電的情況下時(shí)鐘仍然在運(yùn)行，無(wú)需每次單片機(jī)復(fù)位后調(diào)整時(shí)間。 從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，可靠性高，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單， 故采用了方案二。 方案二：采用單片機(jī)控制，通過(guò)硬件電路及編程可實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的控制電路，并且采用此方案可以使得電路更加簡(jiǎn)潔，穩(wěn)定性更高。 這一部分是整個(gè)系統(tǒng)的信息處理部分，相當(dāng)于人的大腦。本系統(tǒng)的主控 CPU經(jīng)過(guò)比較選擇了 STC公司的 51內(nèi)核單片機(jī)，型號(hào)為 AT89S52。 AT89S52 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(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 位可編單片機(jī)主控制芯片 單片機(jī)復(fù)位電路 按鍵電路 穩(wěn)壓電路 時(shí)鐘電路 語(yǔ)音電路 溫度采集電路 液晶顯示電路 溫度報(bào)警電路 4 程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。該方案的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明扼要，成本低；缺點(diǎn)是輸出功率不高，只能勉強(qiáng)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)，適合小電流負(fù)載。 方案二：采用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源。 由于單片機(jī)工作電壓在 5V 左右，電壓過(guò)高會(huì)引起單片機(jī)工作不正常，甚至燒壞單片機(jī)，電壓過(guò)低也會(huì)引起單片機(jī)工作失常。綜上分析，為使系統(tǒng)調(diào)試方便，能夠穩(wěn)定工作，必須有可靠電源，所以決定選擇第二種方案。其中 C C2 為瓷片電容，其可以濾除電源的高頻尖脈沖信號(hào)干擾 。 D1 為電源指示燈 ，電阻 R1 起限流作用，防止長(zhǎng)時(shí)間電流過(guò)大工作燒壞發(fā)光二極管 。 參數(shù)選擇： 1)整流二極管選用 1N4007。 3)穩(wěn)壓芯片選用 LM7805，正 5V 穩(wěn)壓輸出芯片。手動(dòng)復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端加高電平讓系統(tǒng) 5 復(fù)位。 方案二：采用上電復(fù)位。上電復(fù)位是指在給系統(tǒng)上電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加到 RST 復(fù)位引腳一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，這個(gè)復(fù)位信號(hào)隨著 VCC 對(duì)電容的充電過(guò)程而回落，所以 RST 引腳復(fù)位的高電平維持時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。 本設(shè)計(jì)采用方案二，具有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位的雙重復(fù)位功能。本復(fù)位電路采用的是電平復(fù)位方式，接通電源后，電容相當(dāng)于是短路的，單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 為高電平，通過(guò) R3對(duì) C7 進(jìn)行充電， RST 端電壓漸漸降低直到為零，單片機(jī)開(kāi)始工作。本系統(tǒng)采用 的晶振，一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間為約為 1μ s。按鍵 S8可在單片機(jī)“死機(jī)”時(shí)進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。為了保護(hù)按鍵，通過(guò)一個(gè)電阻 R2 串聯(lián)于按鍵和電容之間，這樣當(dāng)按下按鍵時(shí)，電容將通過(guò) R2 放電，使得電流較小，不易使觸點(diǎn)氧化，而且不影響復(fù)位功能。該電容的作用是對(duì)晶振的振蕩頻率起到了微調(diào)作用。電路如圖 (c)。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 DS12C887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片功能豐富，可以用來(lái)直接代替 IBM PC 上的時(shí)鐘日歷芯片，同時(shí)它的管腳也和 MC146818B、DS12887 相兼容。在 12小時(shí)制模式中，用 AM 和 P 區(qū)分上午和下午；時(shí)間的表示方法也有兩種，一種用二進(jìn)制數(shù)表示，一種是用 BCD 碼表示； DS12C887 中帶有 128 字節(jié) RAM，其中有 11 字節(jié) RAM 用來(lái)存儲(chǔ)時(shí)間信息， 4 字節(jié) RAM 用來(lái)存儲(chǔ) DS12C887 的控制信息，稱(chēng)為控制寄存器， 113 字節(jié)通用 RAM 供用戶使用，但是編程比較復(fù)雜，芯片比較昂貴，體積大，占用的 I/O 口也比較多。 7 出于節(jié)約單片機(jī) I/O 口資源的考慮，本設(shè)計(jì)選用方案二較好。 主要的性能指標(biāo)： 1)寬電壓范圍 , 復(fù)位電壓標(biāo)準(zhǔn)值 Vlow= 。 3)可編程時(shí)鐘輸出頻率為 : ,1024Hz, 32Hz ,1Hz 。 5)內(nèi)含復(fù)位電路 ,振蕩器電容和掉電檢測(cè)電路 。 7)400kHz I2C 總線 (VDD=)，其從地址：讀， 0A3H。 電路原理圖如圖 。 2）外部晶振選用 。 8 液晶顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案一：采用 LED 數(shù)碼管顯示。 方案一此法顯示控制電路簡(jiǎn)單成本低，但電路設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，顯示內(nèi)容非常有限，比較特殊的字符，圖形等不能顯示出來(lái)，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的局限性，根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，需要顯示的信息較多，而且本系統(tǒng)需要顯示漢字，所以采用了方案二顯示方法，另外根據(jù)顯示方式和內(nèi)容的不同，液晶模塊可以分為數(shù)顯液晶模塊，液晶點(diǎn)陣字符模塊，和點(diǎn)陣圖形液晶模塊３種，經(jīng)過(guò)比較，本系統(tǒng)選擇了點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊，該液晶屏 具有更高的性價(jià)比，型號(hào)為 QC12864B?？梢燥@示 8 4 行 16 16 點(diǎn)陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。 基本特性 : 1) 低電源電壓（ VDD:++） 2) 顯示分辨率 :128 64 點(diǎn) 3) 內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供 8192 個(gè) 16 16 點(diǎn)陣漢字 (簡(jiǎn)繁體可選 ) 4) 內(nèi)置 128 個(gè) 16 8點(diǎn)陣字符 5) 2MHZ 時(shí)鐘頻率 6) 顯示方式： STN、半透、正顯 7) 驅(qū)動(dòng)方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS 8) 視角方向： 6 點(diǎn) 9) 背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5— 1/10 10)通訊方式：串行、并口可選 11)內(nèi)置 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓 12)無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì) 13)工作溫度 : 0℃ +55℃ ,存儲(chǔ)溫度 : 20℃ +60℃ 為了使本系統(tǒng)更加具有市場(chǎng)，采用了液晶屏顯示工作狀態(tài)，為了節(jié)省單片機(jī)端口，采用串行方式通信，此液晶可以顯示的點(diǎn)陣數(shù)為 128 64 個(gè)點(diǎn)，一屏 9 可顯示的漢字?jǐn)?shù)為每行 8個(gè)漢字，共可以顯示 4行，一屏總共可顯示 32個(gè)漢字。電路原理圖如圖 。 電路參數(shù)選擇： 1）液晶屏選用 QC12864B； 2） POT2 為液晶屏對(duì)比度調(diào)節(jié)電位器，選用 10K3296 封裝的精密可調(diào)電位器； 3）三極管為液晶屏背光控制，選用 PNP 型的 8050； 溫度采集電路設(shè)計(jì) 方案一： AD590 是單片集成的敏感電流源，激勵(lì)電壓在 +4V— +30V 間選擇，其測(cè)量范圍為 55 攝氏度 150 攝氏度，所輸出的電流數(shù)值（微安數(shù)）等于絕對(duì)溫度 K 的數(shù)值。 AD590 不需要低電平測(cè)量設(shè)備和電橋，可以使用長(zhǎng)導(dǎo)線，而不會(huì)因?yàn)殡妷旱慕档秃透袘?yīng)的噪聲電壓而產(chǎn)生誤差；它又是一個(gè)高阻抗的電流源；對(duì)激勵(lì)的電壓變化不夠敏感。 方案二：采用專(zhuān)門(mén) 的溫度傳感器 DALLAS 公司的 DS18B20，此芯片為 TO92封裝，體積小，而且是單總線通信，只需一個(gè) I/O 口即能實(shí)現(xiàn)控制，在一定程度上可以節(jié)約 I/O 口資源。因而在本次設(shè)計(jì)中，選用的是數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，故采用的是方案二。 DS18B20 體積小，使用靈活，可以充分發(fā)揮單總線的優(yōu)勢(shì)。 ℃。 DS18B20 可通過(guò)程序設(shè)置 9～ 12 位的分辨率。采用 TO92 封裝，體積只有普通三極管那么大，并可以支持用戶設(shè)定報(bào)警溫度，設(shè)置值保存于芯片自帶的 EEPROM 中，掉電后依然保存。 下面簡(jiǎn)單介紹下單總線。主機(jī)或從機(jī)通過(guò)一個(gè)漏極開(kāi)路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能夠釋放總線，而讓其他設(shè)備使用總線。主機(jī)和從機(jī)的通信可以分為三個(gè)步驟完成，分別為初始化 1Wire 器件、識(shí)別 1Wire器件和交換數(shù)據(jù)。如果出現(xiàn)序列混亂， 1Wire 器件將不響應(yīng)主機(jī) 。 1Wire協(xié)議定義了復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫(xiě) 0、讀 0 和讀 1 時(shí)序等幾種信號(hào)類(lèi)型。在這些信號(hào)中，除了應(yīng)答脈沖外，其他均由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)，并且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。測(cè)溫結(jié)束時(shí)，這 9 位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到暫存存儲(chǔ)器的前兩個(gè)字節(jié)中，符號(hào)位占用第一字節(jié)， 8位溫度數(shù)據(jù)占用第二字節(jié)。此芯片的測(cè)溫范圍為－ 55～＋ 125℃，可以滿足一般的室溫測(cè)量要求，其測(cè)量精度通過(guò)軟件設(shè)置最大可達(dá)到 ℃，在本系統(tǒng)中設(shè)置其測(cè)溫精度為 ℃。 圖 (a) 單總線溫度傳感器電路 電路參數(shù)選擇： 1）度傳感器為 DS18B20， TO92 小型封裝。 DS18B20 溫度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及溫度轉(zhuǎn)換 圖 (b) DS18B20 的內(nèi)部基本框圖 64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)開(kāi)始８位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào) ，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有 48 位，最后８位是前面 56 位的 CRC 檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 64 位ROM 和 1Wire 口 存儲(chǔ)控制邏輯 SCRATCHPAD 溫度傳感器