【正文】 之一是采用了單總數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì) DS18B20 和微控制器 AT89C52 構(gòu)成溫度測(cè)量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)，可直接和計(jì)算機(jī)連接。采用 51 單片機(jī)控制軟件編程的自由度大，而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。 從以上兩總方案，容易看出方案一的溫測(cè)裝置可測(cè)溫度范圍廣，體積小，但是單線性誤差大。顯示電路可以采用兩種方案：第一種是通過(guò)單片機(jī)控制譯碼器將譯碼器輸出的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管進(jìn)行顯示，但是要單獨(dú)增加一個(gè)顯示電路，使設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。 方案論證在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要檢測(cè)溫度，傳統(tǒng)的方式是采用熱電偶或熱電阻。近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正不斷走向深入。根據(jù)題目的要求，本次設(shè)計(jì)采用由 AT89C51 單片機(jī)及 DS18B20 溫度傳感器組成數(shù)據(jù)采集電路,加上顯示電路和控制電路等,根據(jù)溫度數(shù)據(jù)測(cè)量,通過(guò)控制電路對(duì)溫度進(jìn)行控制。主控電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路顯示電路單片機(jī) 測(cè)溫電路電源電路圖 22 方案二框圖第 5 頁(yè)A/D 轉(zhuǎn)換器將溫度傳感器采集的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，送入單片機(jī)的 I/O數(shù)據(jù)接口，然后通過(guò)單片機(jī)讀回 I/O 數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度的判斷，最后將數(shù)據(jù)送入顯示譯碼單元。第 6 頁(yè)第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 主控芯片介紹單片機(jī) AT89C2051 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(mǎn)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。AT89C51 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)，40 個(gè)引腳，32 個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口，2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2 個(gè)全雙工串行通信口，AT89C51 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。31AT89C51 主要功能特性：圖 31 AT89C51 單片機(jī)的管腳圖第 7 頁(yè)表 31AT89C51 單片機(jī)的管腳功能。GND：接地。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè)TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3 口：P3 口是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。/EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP） 。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。一般電路正常工作需要供電電源為 5V177。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其目的是使 CPU 及各專(zhuān)用寄存器處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要復(fù)位以使其恢復(fù)正常工作狀態(tài)。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位，如圖 23 所示。 時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用內(nèi)部振蕩方式，如圖 24 所示。VCCC3R110KGNDRST圖 32 復(fù)位電路圖 33 時(shí)鐘電路第 10 頁(yè) 矩陣電路按照鍵盤(pán)與單片機(jī)的連接方式可分為獨(dú)立式鍵盤(pán)與矩陣式鍵盤(pán)。在鍵盤(pán)中按鍵較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。這樣，一個(gè)端口就可以構(gòu)成 4x4=16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤(pán)多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 的鍵盤(pán)，而直接用端口線則只能多出一鍵。判斷鍵盤(pán)中有無(wú)鍵按下：將全部行線置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。若所有列線均為高電平，則按鍵中無(wú)鍵按下。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的顯示器有 LED 和 LCD 兩種。字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母，數(shù)字，字符等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用的有 16x1,16x2,20x2,40x2 行等模塊。這類(lèi)顯示器把 LCD 控制器，點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)器，字符存儲(chǔ)器，顯示體及少量的組容元件等集成一個(gè)液晶顯示模塊，鑒于字符型液晶顯示模塊目前在國(guó)際上已經(jīng)規(guī)范化，其電特性及接口特性是統(tǒng)一的。字符型液晶顯示模塊的控制器大多數(shù)為日立公司生產(chǎn)的 HD44780 及其兼容的控制器。每個(gè)點(diǎn)陣塊為一個(gè)字符位，字符間距和行距都為一個(gè)點(diǎn)的寬度。因此從程序員的角度來(lái)說(shuō)，LCD 的顯示接口與編程是面向 HD44780 的，只要了解 HD44780 的編程結(jié)構(gòu)即可進(jìn)行 LCD 的顯示編程。（4）具有 64 字節(jié)的自定義字符 RAM，可以定義 8 個(gè) 5x8 點(diǎn)陣字符或 4 個(gè) 5x11 點(diǎn)陣字符。（6）標(biāo)準(zhǔn)接口，與 M68HC08 系列 MCU 容易接口。（8）單+5V 電源供電。（10）HD44780 的引腳與時(shí)序第 12 頁(yè)（11）HD44780 的外部接口信號(hào)一般有 16 條，與 MCU 的接口有 8 條數(shù)據(jù)線DB0~DB7 和 3 條控制線 RS,RW,E,HD44780 的引腳功能如表 32 所示。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)?！S18B20 工作原理溫度傳感器 DS18B20 將被測(cè)環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號(hào)的數(shù)字信號(hào)（以十六位補(bǔ)碼形式，占兩個(gè)字節(jié)）在通過(guò)單片機(jī)發(fā)出命令送給顯示器。傳感器控制程序是按照DS18B20 的通信協(xié)議編制。 DS18B20 的性能特點(diǎn)(1) 采用單總線專(zhuān)用技術(shù)，既可通過(guò)串行口線，也可通過(guò)其它 I/O 口線與微機(jī)接口，無(wú)須經(jīng)過(guò)其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值（9 位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位） ；(2) 測(cè)溫范圍為 55℃～+125℃，測(cè)量分辨率為 ℃；(3) 內(nèi)含 64 位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲(chǔ)器 ROM；(4) 適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)；(5) 用戶(hù)可分別設(shè)定各路溫度的上、下限；(6) 內(nèi)含寄生電源。DS18B20 的管腳排列如圖 3－5 所示。不同的器件地址序列號(hào)不同。如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 才能得到實(shí)際溫度。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O 口線要接 5KΩ 左右的上拉電阻。表 3－2　DS18B20 有六條控制命令CPU 對(duì) DS18B20 的訪問(wèn)流程是：先對(duì) DS18B20 初始化，再進(jìn)行 ROM 操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。如主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)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(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操做。C，TL 為 —20176。C 或高于 110176。整機(jī)電路圖如圖 38 所示+ XTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./UAT89C52+5V 234567891RP110K+5VD71463D5124D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1LM016LDQ2VCGN1U3DS18B20+C130pC230p X1CRYSTAL310uFR10kGNDVCR2 VCCDQGND+5VGND圖 38 整機(jī)電路圖第 17 頁(yè)第 4 章 軟件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型的時(shí)候軟件也基本定下拉了，從軟件的功能不同，可以分為兩的類(lèi)：一是主程序，它是整個(gè)軟件的核心，專(zhuān)門(mén)用來(lái)協(xié)調(diào)各個(gè)執(zhí)行模塊和操作者的聯(lián)系。每一個(gè)執(zhí)行軟件就是一個(gè)小的執(zhí)行模塊，這里將每一個(gè)模塊一一列出來(lái)，并為每個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的主程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)性的條件，合理安排監(jiān)控軟件和執(zhí)行軟件之間的調(diào)度關(guān)系。 //設(shè)置上下限報(bào)警溫度和分辨率 delay(100)。 temper_LCD()。alarm_LCD(TH,TL)。LCD_Print(0,0,TempBuffer0)。 scan_full()。 //調(diào)用鍵盤(pán)掃描程序key_mand(key_value)。DQ = 0。 //精確延時(shí) 大于 480usDQ = 1。x=DQ。等待 50us讀入 DQ 的狀態(tài)等待 200usDQ 置 1初始化結(jié)束DS18B20 初始化DQ 置 1D0 清零，發(fā)復(fù)位脈沖延時(shí) 600usDQ 置 1第 20 頁(yè)}/***********ds18b20 讀一個(gè)字節(jié)**************/unsigned char ReadOneChar(void){unsigned char i=0。for (i=8。i){DQ = 0。DQ = 1。delay_18B20(4)。}溫度測(cè)量的結(jié)果以二進(jìn)補(bǔ)碼形式來(lái)存放，分辨力 12 位的測(cè)量結(jié)果用帶 5 個(gè)符號(hào)的 16 位二進(jìn)制格式來(lái)表示，高低 8 位分別存儲(chǔ)在兩個(gè) RAM 單元中，前面 5 位 S 代表符號(hào)位，DS18B20 函數(shù)的作用就是完成這一過(guò)程的 第 21 頁(yè)N 圖 43DS18B20 寫(xiě)字節(jié)流程圖DS18B20 寫(xiě)函數(shù)void setds18b20(unsigned char TH,unsigned char TL,unsigned char RS){Init_DS18B20()。 //跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0x4E)。 //寫(xiě)入想設(shè)定的溫度報(bào)警上限WriteOneChar(TL)。 }8 位數(shù)據(jù)送完否？DS18B20 寫(xiě)入結(jié)束延時(shí) 15usDQ 置 1 設(shè)置為恢復(fù)狀態(tài)寫(xiě)入一位數(shù)據(jù)延時(shí) 15usDQ 清零，將 DQ 總線電平拉低設(shè)置串行位數(shù)為 8DS18B20 寫(xiě)開(kāi)始第 22 頁(yè)LCD 上電時(shí)，都必須按照一定的時(shí)序?qū)?LCD 進(jìn)行初始化操作，主要任務(wù)是設(shè)置LCD 的工作方式，顯示狀態(tài)，清屏，輸入方式，光標(biāo)位置等。LCD_Write(LCD_COMMAND,0x38)。LCD_SetDisplay(LCD_SHOW|LCD_NO_CURSOR)。 //清屏LCD_SetInput(LCD_AC_UP|LCD_NO_MOVE)。if(y==1)LCD_Write(LCD_COMMAND,0x80|(x0x40))。\039。str++。Print(str)。 //RS=0 表示選擇指令寄存器LcdRw=1。//RW=1 表示進(jìn)行讀操作LcdEn=1。 //在 EN 為下降沿的時(shí)候鎖存據(jù) while(DBPortamp。 _nop_()。_nop_()。} 開(kāi)始當(dāng) RS=1 時(shí)，選擇數(shù)據(jù)寄存器把顯示數(shù)據(jù)送至 P0 口讀/寫(xiě)標(biāo)志位 R/W=0 時(shí)，進(jìn)行寫(xiě)操作LCD 使能信號(hào) E 至高電平后再過(guò)兩個(gè)時(shí)鐘周期至低電平，產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)，使 LCD 寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)第 24 頁(yè) LcdEn=0。LcdRs=style。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。}//設(shè)置顯示模式************************************************************define LCD_SHOW //顯示開(kāi)define LCD_HIDE //顯示關(guān) define LCD_CURSOR //顯示光標(biāo)define LCD_NO_CURSOR //無(wú)光標(biāo) define LCD_FLASH //光標(biāo)閃動(dòng)define LCD_NO_FLASH //光標(biāo)不閃動(dòng)void LCD_SetDisplay(unsigned char DisplayMode){LCD_Write(LCD_COMMAND, 0x08|DisplayMode)。}第 26 頁(yè)最常見(jiàn)的矩陣式鍵盤(pán)按鍵識(shí)別方法是編程掃描，這里采用的是列