【正文】 該系統(tǒng)主要由溫度測(cè)量和數(shù)據(jù)采集兩部分電路組成，實(shí)現(xiàn)的方法有很多種，下面將列出兩種在日常生活中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到的實(shí)現(xiàn)方案。通過(guò)將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測(cè)量該電壓，便可推斷出檢測(cè)結(jié)點(diǎn)的溫度。熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是工作溫度范圍非常寬，且體積小，但是它們也存在著輸出電壓小、容易遭受來(lái)自導(dǎo)線環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點(diǎn)，并且這種設(shè)計(jì)需要用到A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。此外還有復(fù)位電路，晶振電路，啟動(dòng)電路等?！?】系統(tǒng)框圖如圖 31所示。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。在0—100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1 攝氏度。這樣,測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單,體積也不大。既可以單獨(dú)對(duì)多DS18B20控制工作，還可以與PC 機(jī)通信上傳數(shù)據(jù)，另外AT89S51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。該系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，它可以在設(shè)計(jì)中加入時(shí)鐘芯片DS1302以獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時(shí)顯示時(shí)間，并可以利用AT24C16芯片作為存儲(chǔ)器件，以此來(lái)對(duì)某些時(shí)間點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，利用鍵盤來(lái)進(jìn)行調(diào)時(shí)和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可以通過(guò)MAX232芯片與計(jì)算機(jī)的RS232接口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。方案二的測(cè)溫裝置電路簡(jiǎn)單、精確度較高、實(shí)現(xiàn)方便、軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故本次設(shè)計(jì)采用了方案二。同時(shí)處理后的數(shù)據(jù)送到LED中顯示。系統(tǒng)框圖主要由主控制器、單片機(jī)復(fù)位、報(bào)警按鍵設(shè)置、時(shí)鐘振蕩、LED顯示、溫度傳感器組成。圖32 系統(tǒng)基本方框圖1. 主控制器單片機(jī)AT89C51具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點(diǎn)就是使用口資源比較少，只用p3口的RXD,和TXD,串口的發(fā)送和接收，四只數(shù)碼管采用74LS164右移寄存器驅(qū)動(dòng)，顯示比較清晰。DS18B20輸出信號(hào)全數(shù)字化。用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)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(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源?！?】當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)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。并通過(guò)框圖形式更直觀、更形象地描述了系統(tǒng)的整體組成。如是市面上出現(xiàn)了各式各樣的但均以51 為內(nèi)核的單片機(jī)，倒是Intel 公司自己的單片機(jī)卻顯得遜色了。80C51有40個(gè)引腳，4個(gè)8位并行I/O口，1個(gè)全雙工異步串行口，同時(shí)內(nèi)含5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器?！?】 80C51單片機(jī)的基本組成框圖見圖41。2. 存儲(chǔ)器系統(tǒng) 4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM/Flash，可外擴(kuò)至64KB）； 128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM，可再外擴(kuò)64KB）； 特殊功能寄存器SFR。 80C51單片機(jī)主要特性1. 一個(gè)8 位的微處理器(CPU)。3. 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是將RAM 和ROM 都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。4. 四個(gè)8 位并行I／O 接口P0~P3，每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的52 系列單片機(jī)都會(huì)提供3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只5 個(gè)中斷源，例如SST89E58RD 就有9 個(gè)中斷源。8. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達(dá)40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。XTAL1(19 腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。2. 控制信號(hào)引腳RST,ALE,PSEN 和EA：RST/VPD(9 腳)：RST 是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)主電源Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，將＋5V 電源自動(dòng)兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期)的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。ALE/PROG(30 腳)：地址鎖存允許信號(hào)端。CPU 訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 輸出信號(hào)作為鎖存低8 位地址的控制信號(hào)。如果想確定8051/8031 芯片的好壞，可用示波器查看ALE端是否有脈沖信號(hào)輸出。ALE 端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為8 個(gè)LS 型TTL(低功耗甚高速TTL)負(fù)載。PSEN(29 腳)：程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。此引肢接EPROM 的OE 端(見后面幾章任何一個(gè)小系統(tǒng)硬件圖)。PSEN 端同樣可驅(qū)動(dòng)8 個(gè)LS 型TTL 負(fù)載。如有則說(shuō)明基本上工作正常。當(dāng)EA 引腳接高電平時(shí)，CPU只訪問(wèn)片內(nèi)EPROM/ROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，但當(dāng)PC(程序計(jì)數(shù)器)的值超過(guò)0FFFH(對(duì)8751/8051 為4K)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。對(duì)于無(wú)片內(nèi)ROM 的8031 或8032,需外擴(kuò)EPROM，此時(shí)必須將EA 引腳接地。3. 輸入/輸出端口P0/P1/P2/P3：P0口(～，39~32 腳)：P0口是一個(gè)漏極開路的8 位準(zhǔn)雙向I/O口。當(dāng)P0 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器(地址80H)寫入全1,此時(shí)P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。在CPU 訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，P0口分時(shí)提供低8 位地址和8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。P1口(～，1~8 腳)：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位準(zhǔn)雙向I/O口。在P1口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向P1口鎖存地址(90H)寫入全1,此時(shí)P1口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。P口每位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS 型TTL 負(fù)載。P3口(～，10~17 腳)：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位準(zhǔn)雙向I/O口。P3口與其它I/O 端口有很大的區(qū)別，它的每個(gè)引腳都有第二功能，如下：：(RXD)串行數(shù)據(jù)接收。：(INT0)外部中斷0輸入。：(T0)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部計(jì)數(shù)輸入。：(WR)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通。 80C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)80C51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。 80C51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會(huì)有定時(shí)控制需求，如定時(shí)輸出、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描等；也經(jīng)常要對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。 LCD液晶顯示器簡(jiǎn)介顯示器是人與機(jī)器溝通的重要界面，早期以顯像管(CRT/Cathode Ray Tube)顯示器為主，但隨著科技不斷進(jìn)步，各種顯示技術(shù)如雨后春筍般誕生，近來(lái)由于液晶(LCD)顯示器具有輕薄短小、耗電量低、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，在近年來(lái)價(jià)格不斷下跌的吸引下，逐漸取代CRT之主流地位，顯示器明日之星架勢(shì)十足。液晶顯示器(LCD)英文全稱為L(zhǎng)iquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。由于通過(guò)控制是否透光來(lái)控制亮和暗，當(dāng)色彩不變時(shí)，液晶也保持不變，這樣就無(wú)須考慮刷新率的問(wèn)題。本系統(tǒng)顯示部分用的是LCD液晶模塊，采用一個(gè)161的字符型液晶顯示模塊。一個(gè)字符由 68 或 88點(diǎn)陣組成，即要找到和屏上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM區(qū)的 8 個(gè)字節(jié)，并且要使每個(gè)字節(jié)的不同的位為‘1’，其它的為‘0’，為‘1’的點(diǎn)亮，為‘0’的點(diǎn)暗，這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。LM016L的結(jié)構(gòu)及功能：LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等功能，LM016L與單片機(jī)MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個(gè)8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計(jì)數(shù)器RAM(AC)。圖43 1601引腳圖 LM016L引腳介紹：Vss（1腳）：一般接地。Vee（3腳）：液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。R/W（5腳）：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。DB0（7腳）：底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）。DB2（9腳）：底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位。DB4（11腳）：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位。DB6（13腳）：高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位。寄存器選擇控制如表41。用89C51的P2口作為數(shù)據(jù)線，、R/W、RS。向LCD的顯示緩沖區(qū)中送字符，程序中采用2個(gè)字符數(shù)組，一個(gè)顯示字符，另一個(gè)顯示電壓數(shù)據(jù)，要顯示的字符或數(shù)據(jù)被送到相應(yīng)的數(shù)組中，,判斷是否夠顯示的個(gè)數(shù)，不夠則地址加一取下一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)。MAX232 是 一 種 雙 組 驅(qū) 動(dòng) 器 / 接 收 器 ，每個(gè)接收器將EIA/TIA232E電平輸入轉(zhuǎn)換為5VTTL/CMOS電平。即EIA接口，就是把5V轉(zhuǎn)換為8V到15V電位0V轉(zhuǎn)換為8V到15V再經(jīng)RXD輸出，接收時(shí)由RXD輸入，把8V到15V電位轉(zhuǎn)換為5V，8V到15V轉(zhuǎn)換為0V。MAX232引腳圖如圖45所示。圖46 DS18B20引腳圖DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。溫度測(cè)量范圍為55～+125 攝氏度，可編程為9位～12 位轉(zhuǎn)換精度，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM 中，掉電后依然保存。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 DS18B20測(cè)溫原理：低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。DS18B20功能特點(diǎn)：1. 采用單總線技術(shù)，與單片機(jī)通信只需要一根I/O線，在一根線上可以掛接多個(gè)DS18B20。3. 低壓供電，電源范圍從3~5V，可以本地供電，也可以直接從數(shù)據(jù)線上竊取電源（寄生電源方式）?！?。6. 用戶可自設(shè)定報(bào)警上下限溫度。8. DS18B20的分辯率由用戶通過(guò)EEPROM設(shè)置為9~12位。DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：1. 光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。光刻ROM的作用 是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。3. DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能：DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖47所示。前5個(gè)數(shù)字為符號(hào)位，當(dāng)前5位為1時(shí)，讀取的溫度為負(fù)數(shù)；當(dāng)前5位為0時(shí)，讀取的溫度為正數(shù)。2. 延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)）。4. 延時(shí)750微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到960微秒）。6. 延時(shí)等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”?！?”后結(jié)束。2. 延時(shí)確定的時(shí)間為15微秒。4. 延時(shí)時(shí)間為45微秒。6. 重復(fù)上（1）到（6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。 DS