【正文】 力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。 AT89C51功能及特點 32 個雙向 I/O 口 全雙工 UART 串行中斷口線 中斷喚醒省電模式 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 工作電壓 128x8bit 內(nèi)部 RAM 3 級加密位 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 單片機引腳圖 的引腳功能介紹：VCC：AT89C51 電源正端輸入，接+5V。XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。RESET：AT89S51的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（VPP）。 AT89C51可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373）將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進鎖存器中，因為AT89C51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。AT89C51可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。其他三個I/O端口（PPP3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當作I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。設計者必須外加一個鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一個完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲器空間。如果是使用8052或是8032的話，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。P2除了用做一般I/O端口使用外，若是在AT89C51擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個時候P2便不能當作I/O來使用了。其引腳分配如下：：RXD，串行通信輸入。：INT0，外部中斷0輸入。：T0，計時計數(shù)器0輸入。：WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。本部分主要是論證溫度傳感器的選型。方案一：熱電偶傳感器熱電偶傳感的原理是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢變化。其優(yōu)點為精確度高、測量范圍廣、構造簡單、使用方便，型號種類比較多且技術成熟等。熱電偶傳感器的種類很多，在選擇時必須考慮其靈敏度、精確度、可靠性、穩(wěn)定性等條件。熱電阻傳感器是中低溫區(qū)最常用的一種溫度傳感器。其中鉑熱電阻的測量精度是最高的，不僅廣泛應用于工業(yè)測溫，而且被制作成標準的基準儀。因此，熱電阻的引出線的電阻的變化會給測溫帶來影響[9]。熱電阻測溫系統(tǒng)一般由熱電阻、連接導線、顯示儀表組成。這種傳感器輸出線性好、精度高，而且可以把傳感器驅(qū)動電路、信號處理電路等，與溫度傳感器部分集成在同一硅片上，體積小，使用方便，應用比較廣泛的有AD590等。方案四：半導體集成數(shù)字溫度傳感器隨著科學技術的不斷進步和發(fā)展，新型溫度傳感器的種類繁多，應用逐漸廣泛，并且開始由模擬式向著數(shù)字式、單總線式、雙總線式、多總線式發(fā)展[10]。電子設計中常用的幾種溫度傳感器的性能、價格等的對比，如表21所示：表31傳感器對比表傳感器AD590PT100DS18B20產(chǎn)地美國德國美國量程50℃~+150℃200℃~+450℃55℃~+125精度177?！?77。而DS18B20是數(shù)字溫度傳感器，并且采用單總線技術，使該傳感器不但可以直接與單片機I/O口相連，并且只需要一個I/O就可以連接多個溫度傳感器，實現(xiàn)多點溫度測量與控制。 DS18B20 芯片簡介DALLAS半導體公司最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。C__+125176。C范圍內(nèi),精度為177。C。 2176。現(xiàn)場溫度直接以“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)品不同，新的產(chǎn)品支持3V~~，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。DS18BDS1822的特性:DS18B20可以程序設定9~12位的分辨率，精度為177。C。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電依然保存。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為177。C，適用于對性能要求不高，成本控制嚴格的應用，是經(jīng)濟型產(chǎn)品。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)。DS18B20的管腳排列如下: DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例:用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達，其中S為符號位，見表21。例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+℃的數(shù)字輸出為0191H，℃的數(shù)字輸出為FF6FH，55℃的數(shù)字輸出為FC90H。暫存存儲器包含了8個連續(xù)字節(jié)，前兩個字節(jié)是測得的溫度信息，第一個字節(jié)的內(nèi)容是溫度的低八位，第二個字節(jié)是溫度的高八位。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。表23 DS18B20暫存存儲器的8個連續(xù)字節(jié)寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度最低數(shù)字位0溫度最高數(shù)字位1高溫限值2低溫限值3保留4保留5計數(shù)剩余值6每度計數(shù)值7CTR校驗8該字節(jié)各位的意義如下：TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是1 ，TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式。R1和R0用來設置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時被設置為12位）,見表24表24分辨率設置表R1R2分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時間009位0110位1011位375ms1112位750ms根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。 DS1820使用中注意事項DS1820雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題：(1)較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS1820進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。(2)在DS1820的有關資料中均未提及單總線上所掛DS1820數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個DS1820，在實際應用中并非如此。(3)連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達150m，當采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。因此，在用DS1820進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。這一點在進行DS1820硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。 DS18B20內(nèi)部邏輯圖DS18B20內(nèi)部內(nèi)部邏輯圖初始化DS18B20跳過ROM匹配溫度變換讀暫存器轉(zhuǎn)換成顯示碼數(shù)碼管顯示延時 1S跳過 ROM匹配 DS18B20 測溫流程預 置 低溫度系數(shù)振 蕩 器高溫度系數(shù)振 蕩 器減法計數(shù)器減到 0減法計數(shù)器斜坡累加器減到 0溫度寄存器預 置計數(shù)比較器 測溫原理內(nèi)部裝置 DS18B20溫度傳感器與單片機的接口電路DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10us。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。DS18B20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。 溫度檢測和報警主機硬件電路設計溫度的檢測主要依據(jù) DS18B20 來采集，DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1 腳接地，2 腳作為信號線，3 腳接電源。本設計采用電源供電方式， 口接單線總線為保證在有效的DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管和89S51 的 來完成對總線的上拉。采用寄生電源供電方式是 VDD 和GND 端均接地。主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過 3 個步驟： ? 初始化； ? ROM 操作指令； ? ROM 操作指令；我們要求的溫度在一定的范圍內(nèi)為安全溫度，我們設置的上界溫度為 90℃，當測量值在正常范圍內(nèi)時，程序控制 輸出低電平，音頻信號不發(fā)聲，當達到一定的上界或者下界時，報警電路開始工作， 同時為高電平，音頻發(fā)音告警同時報警的紅燈亮，操作人員觀察音頻發(fā)生器是否發(fā)音或紅燈亮滅，就可知道被測量器件工作是否正常。電路圖如圖31所示。內(nèi)部時鐘方式如圖（a）所示，在80C51單片機內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘信號。外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內(nèi)，此方式常用于多片80C51同時工作，以便于各單片機同步。一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于20 ns ，且頻率低于12MHz的方波。[1] 單片機晶振電路復位是使單片機或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的初始狀態(tài)。當在STC89C52單片機的RST引腳引入高電平并保持2個機器周期時，單片機內(nèi)部就執(zhí)行復位操作（如果RST引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)）。 單片機復位電路上電復位要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復位操作。開機瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容C1的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振頻率為12MHz時，C1為10uF，R1為8．2K；晶振頻率為6MHz時，C1為22uF，R1為1K。在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中，LCD得到越來越廣泛的應用。JDL162A采用標準的16腳接口，其中：第1腳：VSS接地第2腳：VDD接5V正電源。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。當RS和RW共同為低電平時，可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時，可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。選用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，省卻了采樣/保持電路、運放、數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路以及進行長距離傳輸時的串/并轉(zhuǎn)換電路，簡化了電路，縮短了系統(tǒng)的工作時間，降低了系統(tǒng)的硬件成本。檢測范圍55攝氏度到125攝氏度。數(shù)字溫度計總體電路結構框圖如圖AT89C51主控制器顯示電路溫