【正文】 檢測，溫度的顯示等，這幾項功能的信號通過輸入輸出電路經單片機處理。故現場輸入硬件有手動復位鍵、A/D 轉換芯片，處理芯片為51 芯片，執(zhí)行機構有4 位數碼管、報警器等。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。在0—100 攝氏度時，最大線形偏差小于1 攝氏度。這樣,測溫系統(tǒng)的結構就比較簡單,體積也不大。既可以單獨對多個DS18B20控制工作，還可以與PC 機通信上傳數據，另外AT89C51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應用，編程技術及外圍功能電路的配合使用都很成熟。該系統(tǒng)擴展性非常強，它可以在設計中加入時鐘芯片DS1302以獲取時間數據，在數據處理同時顯示時間，并可以利用AT24C16芯片作為存儲器件，以此來對某些時間點的溫度數據進行存儲，利用鍵盤來進行調時和溫度查詢，獲得的數據可以通過MAX232芯片與計算機的RS232接口進行串口通信，方便的采集和整理時間溫度數據。方案二的測溫裝置電路簡單、精確度較高、實現方便、軟件設計也比較簡單，故本次設計采用了方案二。同時處理后的數據送到LED中顯示。1. 主控制器單片機AT89C51具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產品的設計使用系統(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，四只數碼管采用74LS164右移寄存器驅動，顯示比較清晰。DS18B20輸出信號全數字化。用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20進行實時溫度檢測并顯示，能夠實現快速測量環(huán)境溫度，并可以根據需要設定上下限報警溫度。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 該軟件的特點是：1. 實現了單片機仿真和SPICE電路仿真相結合，具有模擬電路仿真、數字電路仿真、各種單片機(51系列、AVR、PIG等常用的MCU)及其外圍電路(如LCD、RAM、ROM、鍵盤、LED、A/D、D/A……)組成的系統(tǒng)仿真。如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等，調試非常方便。4. 具有強大的原理圖繪制功能。因此在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內容的改變,而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。同時，當硬件調試成功后，利用Proteus ARES軟件，很容易獲得其PCB圖，為今后的制造提供了方便。 　　智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件。 　　支持總線結構：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰。2. 完善的電路仿真功能（Prospice）ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標準SPICE3F5，實現數字/模擬電路的混合仿真。 　多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數信號、單頻FM、數字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入。 　　生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結合動態(tài)器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等。 　　支持通用外設模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進/伺服電機、RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現雙向異步串行通信。 　　 編譯及調試：支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內帶805AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結合，進行高級語言的源碼級仿真和調試。先進的自動布局/布線功能：支持器件的自動/人工布局；支持無網格自動布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設計更為合理。 　　多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導入或導出，便利與其它PCB設計工具的互轉（如protel）和PCB板的設計和加工。原理圖編輯窗口的操作是不同于常用的WINDOWS應用程序的，正確的操作是：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動元件；連線用左鍵，刪除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動；中鍵放縮原理圖。3. SubCircuits應用：用一個子電路可以把部分電路封裝起來，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。Keil C51軟件是一個基于32位Windows環(huán)境的應用程序，支持C語言和匯編語言編程，(通常稱為μV2)。 Keil軟件調試功能應用Keil進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存—建立工程并添加源文件—設置工程—編譯/匯編、連接，產生目標文件—程序調試。工程的建立、設置、編譯/匯編及連接產生目標文件的方法非常易于掌握。這時工程管理窗口的文件頁(Files)會出現“Target1”，將其前面+號展開，接著選擇Source Group1，右擊鼠標彈出快捷菜單，選擇“Add File to Group ‘Source Group1’”，出現一個對話框，要求尋找并加入源文件(在加入一個源文件后，該對話框不會消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件)。緊接著對工程進行設置，選擇工程管理窗口的Target1，再選擇ProjectOption for Target‘Target1’(或點右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項)，打開工程屬性設置對話框，共有8個選項卡，主要設置工作包括在Target選項卡中設置晶振頻率、在Debug選項卡中設置實驗仿真板等，如要寫片，還必須在Output選項卡中選中“Creat Hex Fi”；其它選項卡內容一般可取默認值。成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單DebugStart/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5鍵)進入程序調試狀態(tài)，Keil提供對程序的模擬調試功能，內建一個功能強大的仿真CPU以模擬執(zhí)行程序。如果發(fā)現程序有錯，可采用在線匯編功能對程序進行在線修改(DebugInline Assambly…)，不必執(zhí)行先退出調試環(huán)境、修改源程序、對工程重新進行編譯/匯編和連接、然后再次進入調試狀態(tài)的步驟。在模擬調試程序后。如是市面上出現了各式各樣的但均以51 為內核的單片機，倒是Intel 公司自己的單片機卻顯得遜色了。AT89C51有40個引腳，4個8位并行I/O口，1個全雙工異步串行口，同時內含5個中斷源，2個優(yōu)先級，2個16位定時/計數器。AT89C51單片機的基本組成框圖見圖31。2. 存儲器系統(tǒng) 4K字節(jié)的程序存儲器（ROM/EPROM/Flash，可外擴至64KB）； 128字節(jié)的數據存儲器（RAM，可再外擴64 3. I/O口和其他功能單元 4個并行I/O口；KB）； 特殊功能寄存器SFR。 AT89C51單片機主要特性1. 一個8 位的微處理器(CPU)。3. 片內程序存儲器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數據和表格。目前單片機的發(fā)展趨勢是將RAM 和ROM 都集成在單片機里面，這樣既方便了用戶進行設計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。4. 四個8 位并行I／O 接口P0~P3，每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。為方便設計串行通信，目前的52 系列單片機都會提供3 個16 位定時器/計數器?，F在新推出的單片機都不只5 個中斷源，例如SST89E58RD 就有9 個中斷源。8. 片內振蕩器和時鐘產生電路，但石英晶體和微調電容需要外接。SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。XTAL1(19 腳)：接外部晶體和微調電容的另一端；在片內它是振蕩電路反相放大器的輸入端。2. 控制信號引腳RST,ALE,PSEN 和EA：RST/VPD(9 腳)：RST 是復位信號輸入端，高電平有效。當主電源Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時，將＋5V 電源自動兩個機器周期(24個時鐘振蕩周期)的高電平時，就可以完成復位操作。ALE/PROG(30 腳)：地址鎖存允許信號端。CPU 訪問片外存儲器時，ALE 輸出信號作為鎖存低8 位地址的控制信號。如果想確定8051/8031 芯片的好壞，可用示波器查看ALE端是否有脈沖信號輸出。ALE 端的負載驅動能力為8 個LS 型TTL(低功耗甚高速TTL)負載。PSEN(29 腳)：程序存儲允許輸出信號端。此引肢接EPROM 的OE 端(見后面幾章任何一個小系統(tǒng)硬件圖)。PSEN 端同樣可驅動8 個LS 型TTL 負載。如有則說明基本上工作正常。當EA 引腳接高電平時，CPU只訪問片內EPROM/ROM并執(zhí)行內部程序存儲器中的指令，但當PC(程序計數器)的值超過0FFFH(對8751/8051 為4K)時，將自動轉去執(zhí)行片外程序存儲器內的程序。對于無片內ROM 的8031 或8032,需外擴EPROM，此時必須將EA 引腳接地。3. 輸入/輸出端口P0/P1/P2/P3：P0口(～，39~32 腳)：P0口是一個漏極開路的8 位準雙向I/O口。當P0 口作為輸入口使用時，應先向口鎖存器(地址80H)寫入全1,此時P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。在CPU 訪問片外存儲器時，P0口分時提供低8 位地址和8 位數據的復用總線。P1口(～，1~8 腳)：P1口是一個帶內部上拉電阻的8 位準雙向I/O口。在P1口作為輸入口使用時，應先向P1口鎖存地址(90H)寫入全1,此時P1口引腳由內部上拉電阻拉成高電平。P口每位能驅動4個LS 型TTL 負載。P3口(～，10~17 腳)：P3口是一個帶內部上拉電阻的8 位準雙向I/O口。P3口與其它I/O 端口有很大的區(qū)別，它的每個引腳都有第二功能，如下：：(RXD)串行數據接收。：(INT0)外部中斷0輸入。：(T0)定時/計數器0的外部計數輸入。：(WR)外部數據存儲器寫選通。 溫度傳感器的選擇DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由2s 減為750ms。高溫度系數晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數器2的脈沖輸入。計數器1對 低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當計數器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數器1的預置將重新被裝入，計數器1重 新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環(huán)直到計數器2計數到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即 為所測溫度。2. 每只DS18B20具有一個獨有的，不可修改的64位序列號，根據序列號訪問地應的器件。4. 測溫范圍為55℃~+125℃,在10℃~85℃范圍內誤差為177。5. 可編輯數據為9~12位，轉換12位溫度時間為750ms（最大）。7. 報警搜索命令可識別和尋址哪個器件的溫度超出預定值。9. DS18B20可將檢測到溫度值直接轉化為數字量，并通過串行通信的方式與主控制器進行數據通信。64位光刻ROM的排列是：開始8位 （28H）是產品類型標號，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）。 2. DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以 ℃/LSB形式表達，其中S為符號位。DS18B20內部結構及功能：DS18B20的內部結構如圖33所示。 64位R OM和單線接口存儲器與控制邏輯高速緩存溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置寄存器Vdd8位CRC發(fā)生器圖33DS18B20內部結構 DS18B20相關介紹DS18B20引腳如圖34所示。DALLAS 半導體公司的數字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。被測溫度用符號擴展的16位數字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠端引入，也可以采用寄生電源方式產生；多個DS18B20可以并聯到3 根或2 根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。溫度的讀?。篋S18B20在出廠時以配置為12位，讀取溫度時共讀取16位，還需要判斷正負。DS18B20的初始化： 1. 先將數據線置高電平“1”。3. 數據線拉到低電平“0”?！?”。據該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應注意不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環(huán)，所以要進行超時控制7. 若CPU讀到了數據線上的低電平“0”后，還要做延時，其延時的時間從發(fā)出的高電平算起（第（5）步的時間算起）最少要480微秒。 DS18B20的寫操作： 1. 數據線先置低電平“0”。3. 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。 5. 將數據線拉到高電平。7. 最后將數據線拉高。2. 延時2微秒。4. 延時15微秒。6. 延時15微秒。8. 延時30微秒 DS18B20使用