【正文】 感器；④加熱制冷控制電路。 2. 顯示部分 顯示電路采用 4 位共陽 LED 數(shù)碼管。 這一部分主要完成對溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換工作，由 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器及其與單片機(jī)的接口部 分組成。此部分只用到 DS18B20 和單片機(jī)，硬件很簡單 （ 1） DS18B20 的性能特點如下： 1) 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信； 2) 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； 3) 無須外部器件； 4) 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ～ ； 5) 零待機(jī)功耗； 6) 溫度以 3 位數(shù)字顯示； 7) 用戶可定義報警設(shè)置； 8) 報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度 （溫度報警條件）的器件； 9) 負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 5 引腳說明：地數(shù)據(jù)線可選 圖 2－ 2 DS18B20 封裝 (3) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 1) 64 位光刻 ROM。 2) 非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入用戶報警上下限值。 4) CRC 生 。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決 方案。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 7 31 單片機(jī)電路引腳圖 和實物圖 溫度采集模塊的設(shè)計 的工作 原理 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟： 1. 每一次讀寫之前都 必須 要對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位 ； 2. 復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令 ； 8 3. 最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序，具體工作方法如 ,圖32,33， 34 所示。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。接著主機(jī)釋放總線， 高，延時 15～ 60us，并進(jìn)入接受模式，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，若為低電平，再延時 480us。所有寫時序至少需要 60us，且在 2 次獨立的寫時序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時間，都是以總線拉低開始。寫 0 時序，主機(jī)輸出低電平，延 時 60us，然后釋放總線，延時 2us。所有讀時序至少需要 60us，且在 2 次獨立的讀時序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時間。主機(jī)在讀時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的 15us 之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須用讀 ROM(33H)命令將該 DSl8B20 的序列號讀出。 DS18B20 的測溫原理如圖 36 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小 ，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1，高溫 度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩 頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當(dāng)計數(shù) 門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的 10 時鐘脈沖后進(jìn)行計數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量 。減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0 時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入 ，減法計數(shù)器 1 重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時， 停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。系 統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。 預(yù) 置低 溫 度 系 數(shù) 振蕩 器高 溫 度 系 數(shù) 振蕩 器斜 坡 累 加 器減 法 計 數(shù) 器減 到 0計 數(shù) 比 較 器預(yù) 置溫 度 寄 存 器減 法 計 數(shù) 器 減 到 0 圖 36 測溫原理內(nèi)部裝 3 .ROM 操作命令 當(dāng)主機(jī)收到 DSl8B20 的響應(yīng)信號后，便可以發(fā)出 ROM 操作命令之一，這些命令如表 37： ROM操作命令。 警告索 命令 0ECH 執(zhí)行后 ，只有溫度超過設(shè)定值上限或者下限的片子才做出響應(yīng) 溫度變換 44H 啟動 DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間最長為 500MS，結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中 讀暫存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的第 3， 4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟讀命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器 48H 將 E2PRAM 中第 3， 4 字節(jié)內(nèi)容復(fù)制到 E2PRAM 中 重調(diào)E2PRAM 0BBH 將 E2PRAM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 3， 4 字節(jié) 讀供電 方式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時 DS18B20 發(fā)送“ 0”，外接電源供電 DS18B20 發(fā)送“ 1” 13 顯示模塊的設(shè)計 為了清楚地了解 DS18B20 的工作情況，設(shè)計了此顯示模塊，也有利于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性驗證。共陰極 LED 顯示的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。同樣，共陽極 LED 的發(fā)光 二極管的樣機(jī)連接在一起，通常此公共陽極接高電平，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段被顯示。共陰極 LED 顯示的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。同樣，共陽極 LED 的發(fā)光二極管的樣機(jī)連接在一起，通常此公共陽極接高電平，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段被顯示。 晶體振蕩器在固定頻率振蕩器中能夠提供較高的精度，絕大多數(shù) RTC 采用 的晶體，晶體振蕩器輸出經(jīng)過分頻后會產(chǎn)生 1Hz 的基準(zhǔn)來刷新時間和日期。 RTC 的精度主要取決于晶振的精度，晶振一般在特定的電容負(fù)載下，其 調(diào)諧振蕩在正確的頻點，而當(dāng)晶振調(diào)諧于 15 負(fù)載的 RTC 電路中時，使用 6pF 負(fù)載的晶振將會使時鐘變快。由于 RTC 的晶振輸入電路具有很高的輸入阻抗，因此，它與晶振的連線猶如一個天線，很容易耦合系統(tǒng)其余電路的高頻干擾?？紤]到線路板上大多數(shù)信號的頻率高于 ，所以，通常會產(chǎn)生額外的時鐘脈沖計數(shù)。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電后， 由于電容的充電和反相門的作用，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平。 主要特點： 符合所有的 RS232C 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 只需要單一 +5V 電源供電 片 載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電壓V+、 V 功耗低，典型供電電流 5mA 內(nèi)部集成 2 個 RS232C 驅(qū)動器 內(nèi)部集成兩個 RS232C 接收器 MCS51 系列內(nèi)部含有一個可編程全雙工串行通信接口，具有 UART（通用異步接收和發(fā)送器）的全部功能。可構(gòu)成雙機(jī)或者多機(jī)通信系統(tǒng)。 MCS51 串行口的發(fā)送和接收時鐘可由兩種方式產(chǎn)生，一種是由主機(jī)頻率經(jīng)分頻后產(chǎn)生，另一種方式是由內(nèi)部定時器的溢出率經(jīng) 16 分頻后提供。 串行口的接收與否受制于允許接收位 REN 的狀態(tài)，當(dāng) REN 被軟件置“ 1”后，允許接收器接收。 CPU 響應(yīng)中斷，把接收緩沖器 SBUF 的內(nèi)容讀入累加器。 它的相關(guān)寄存器有 ： 18 SBUF 是兩個在物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器，可同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。串行口對 外有兩條獨立的收發(fā)信號線RXD()、 TXD()，因此可以同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全雙工。 PCON 中的 SMOD 用來控制波特率加倍。 如果用到中斷，則還余姚用到中斷相關(guān)的寄存器 IE,IP 等。同時還必須得到相應(yīng)設(shè)計合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與 S51 系列單片機(jī)相對應(yīng)的51 匯編語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法進(jìn)行軟件編程。 般用于實時性高的場合，就是要求響應(yīng)速度快。 MCS— 51 指令系統(tǒng)的指令長度較短，它在存儲空間和執(zhí)行時間方面具有較高的效率，編成的程序占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行也非常的快捷，與本系統(tǒng)的應(yīng)用要求很適合。對于要求反應(yīng)靈敏 與控制及時的工控、檢測等實時控制系統(tǒng)以及要求體積小、系統(tǒng)小的許多“電腦化”產(chǎn)品，可以充分體現(xiàn)出匯編語言簡明、整齊、執(zhí)行時間短和易于使用的特點。 系統(tǒng) 總 流程圖 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，復(fù)位應(yīng)答子程序，寫入子程序等。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖 42 所示。 開 始調(diào) 用 讀 溫 度 子程 序數(shù) 字 變 換 程 序顯 示 子 程 序 圖 42 主程序流