【正文】 化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)到最大優(yōu)化，工作也相當(dāng)穩(wěn)定。因此，測(cè)控系統(tǒng)中，使用51單片機(jī)成為最理想的選擇。當(dāng)MCS 5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳9腳RST(全稱(chēng)RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就要執(zhí)行復(fù)位操作。 根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式，即上電復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位。是在加電的瞬間電容通過(guò)充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖中電容C和電阻R對(duì)電源+5V來(lái)說(shuō)構(gòu)成了微分電路。 圖22 上電復(fù)位電路圖開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。上電后，由于電容C1的充電作用，使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。 根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)采用常用的開(kāi)關(guān)復(fù)位電路如下：圖23 開(kāi)關(guān)復(fù)位電路本系統(tǒng)電源模塊采用二極管整流和常用的7805和7812三端集成穩(wěn)壓芯片，控制芯片采用單片機(jī)STC89C52RC，采用三點(diǎn)式電容震蕩電路為單片機(jī)提供振蕩源，復(fù)位電路采用常用的開(kāi)關(guān)復(fù)位電路，溫度傳感器采用單總線DS18B20傳感器，顯示模塊采用流行的LCD1602液晶顯示器，報(bào)警控制模塊用蜂鳴器。包括電源模塊，溫度傳感器模塊，液晶顯示模塊和控制芯片部分。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成芯片，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、公共接地端和輸出端。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件較少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)方便、可靠，而且價(jià)格便宜。由于三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 　　電感三點(diǎn)式振蕩電路是指原邊線圈的3個(gè)端口分別接在晶體管的3個(gè)電極。其特點(diǎn)是： 　 （1）易起振。采用可變電容可以獲得較寬的頻率調(diào)節(jié)范圍，一般用于產(chǎn)生幾十赫茲以下的正弦波。 　　電容三點(diǎn)式振蕩電路是指兩個(gè)電容的3個(gè)端口分別接在晶體管的3個(gè)電極。其特點(diǎn)是： （1）輸出波形較好。 　　 （2）振蕩頻率較高，一般可達(dá)到100MHz以上。因此，這種電路適用于固定頻率的振蕩。GND（20腳）：接地端。在89C51片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。要檢查89C51的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脈沖信號(hào)輸出。在片內(nèi)，它是振蕩電路反相器的輸入端。(3) 控制信號(hào)引腳RST、ALE、和RST（9腳）：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。ALE/ (30腳)：地址鎖存允許輸出端/編程脈沖輸入端，上電正常工作時(shí),連續(xù)輸出振蕩器頻率的1/6正脈沖信號(hào)。常連接到片外ROM芯片的輸出允許端（OE）作外部ROM的讀選通信號(hào)。當(dāng)接“0”時(shí)，CPU只訪問(wèn)片外ROM。(4) 下面介紹4個(gè)輸入/輸出端口引腳 P0、PPP3 4個(gè)8位的并行輸入/輸出端口，共32個(gè)引腳。 通用輸入/輸出端口，準(zhǔn)雙向口：作輸入時(shí)要先對(duì)鎖存器寫(xiě)“1”。P1端口（—，第1—8腳）： 內(nèi)部帶上拉電阻的準(zhǔn)雙向口，輸出能驅(qū)動(dòng)4個(gè)74LS負(fù)載。 P3端口（—，第10—17腳）： 內(nèi)部帶上拉電阻的準(zhǔn)雙向口，輸出能驅(qū)動(dòng)4個(gè)74LS負(fù)載。這時(shí)，需要一個(gè)8位鎖存器，利用ALE(地址鎖存允許)來(lái)鎖存P0口低8位地址信號(hào)。P3端口：在CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器或I/O接口時(shí)，P3口提供讀、寫(xiě)控制總線信號(hào)。如表31所示。外部中斷0輸入(INT1)39。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通控制輸出(RD)39。無(wú)需備用電源，測(cè)量溫度范圍為55 176。 C 。 F~257176。 10 176。 C范圍內(nèi)的精度為177。 C。該芯片信號(hào)線高的時(shí)候，內(nèi)部電容器，儲(chǔ)存能量由1線通信電路給芯片供電，而且在低電平期間為芯片供電直至下一個(gè)高電平到來(lái)重新充電。 　　 DS18B20采用一線通信接口。本芯片主要首先提供以下功能命令之一：(1)讀ROM，(2)ROM匹配，(3)搜索ROM，(4)跳過(guò)ROM，(5)報(bào)警檢查。讀寫(xiě)以及溫度轉(zhuǎn)換所需的能量可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。 若指令成功地使DS18B20完成溫度測(cè)量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS18B20的存儲(chǔ)器中。測(cè)量結(jié)果將被放置在DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指令。如果DS18B20不使用報(bào)警檢查指令，這些寄存器可以作為一般的用戶記憶用途。寫(xiě)TH和TL指令以及配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能的指令完成。所有數(shù)據(jù)的讀，寫(xiě)都是從最低位開(kāi)始。如要采用寄生工作方式，只要將VDD電源引腳與單總線并聯(lián)即可。DS18B20引腳功能：GND電壓低，DQ單數(shù)據(jù)總線，VDD電源電壓。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。18B20 共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是：ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼(DS18B20 的編碼是19H)，后面48 位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8位是以上56的位的CRC碼(冗余校驗(yàn))。DS18B20共64位 ROM。第2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信息，第4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM(常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存)的鏡像。第5個(gè)字節(jié)是用戶第3個(gè)EEPROM的鏡像。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC冗余校驗(yàn)碼[4]。RAM及EEPROM結(jié)構(gòu)圖如下表33：表33 RAM及EEPROM結(jié)構(gòu)Byte0EEPROMTemperature LSB (50h)Byte1Temperature MSB (05h)Byte2TH Register or User Byte1*Byte3TL Register or User Byte2*Byte4Configuration Register*Byte5Reserved (FFh)Byte6Reserved (0Ch)Byte7Reserved (10h)Byte8CRC*TH Register or User Byte1TL Register or User Byte2Configuration RegisterDS18B20需要在每一次讀溫度之前都進(jìn)行復(fù)雜且精準(zhǔn)的時(shí)序處理， DS18B20 的硬件簡(jiǎn)單的結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致軟件的巨大開(kāi)銷(xiāo)，也是盡力減少有形資產(chǎn)轉(zhuǎn)化為無(wú)形資產(chǎn)的投入，為一種較好的節(jié)約之道。當(dāng)18B20接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在15~60uS后回發(fā)一個(gè)芯片表示存在的脈沖。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成基本的協(xié)議，接下來(lái)將會(huì)是控制器與DS18B20間的數(shù)據(jù)通信。 指令：雙方打完招呼之后就要進(jìn)行交流了，ROM指令總共有5條，每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條指令，ROM的指令分別是：讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍 ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作相應(yīng)的處理。ROM指令在下文有詳細(xì)的介紹。操作指令同樣為8位，共6條，存儲(chǔ)器操作指令分別是：寫(xiě) RAM 數(shù)據(jù)、讀RAM 數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM以及工作方式的切換。 ：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則要將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，這個(gè)操作視存儲(chǔ)器操作指令而定。再如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)指令則需要嚴(yán)格遵循DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序來(lái)操作。若要讀出當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)，我們要執(zhí)行兩次工作周期，第一個(gè)周期為復(fù)位、跳過(guò) ROM 指令、執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器操作指令、等待500uS的溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間。其它的操作流程也大同小異，在此不多介紹。只有當(dāng)總線上只存在一個(gè) DS18B20 的時(shí)候才可以使用此指令，如果掛接的不只是一個(gè)，當(dāng)通信時(shí)將會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)的沖突。這條指令適應(yīng)于單片機(jī)和多芯片掛接。如果在多芯片掛接時(shí)使用此指令將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤的出現(xiàn)。 Alarm Search（報(bào)警芯片搜索）[ECH] 在多芯片掛接的情況下，報(bào)警芯片搜索指令只對(duì)符合溫度高于TH或低溫小于 TL報(bào)警條件的芯片做出反應(yīng)。 下面介紹一下DS18B20 芯片存儲(chǔ)器操作指令： Write Scratchpad （向 RAM中寫(xiě)數(shù)據(jù)）[4EH] 這是條向 RAM 中寫(xiě)入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫(xiě)入的兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)將會(huì)被存到地址2（報(bào)警RAM之TH）和地址3（報(bào)警RAM之 TL）。 Read Scratchpad （從RAM 中讀數(shù)據(jù)）[BEH] 此指令將從 RAM 中讀取數(shù)據(jù)，讀地址從地址 0 開(kāi)始，一直可以讀到地址 9，完成整個(gè) RAM 數(shù)據(jù)的全部讀出。 Copy Scratchpad （將 RAM 數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM中）[48H] 此指令將RAM中的數(shù)據(jù)存入 EEPROM中，以使數(shù)據(jù)掉電后不丟失。在寄生電源工作方式下必須在發(fā)出此指令后立刻用強(qiáng)制上拉并至少保持10MS，來(lái)維持芯片工作。此后因?yàn)樾酒τ跍囟绒D(zhuǎn)換處理，當(dāng)控制器發(fā)出一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完成后，總線將輸出“1”。 Recall EEPROM（將 EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到 RAM）[B8H] 此指令用來(lái)將 EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到 RAM 中的第 4 個(gè)字節(jié)里。另外，此指令還在芯片上電復(fù)位時(shí)被自動(dòng)執(zhí)行。 Read Power Supply（工作方式切換）[B4H] 此指令發(fā)出后發(fā)出讀時(shí)間隙，芯片將會(huì)返回它的電源狀態(tài)字，“0”為寄生電源狀態(tài)，“1”為外部電源狀態(tài)。DS18B20 讀寫(xiě)時(shí)間隙： DS18B20 的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)是通過(guò)時(shí)間隙處理位和命令字來(lái)確認(rèn)信息交換的。在寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)間隙的前15us總線需要被控制器拉置低電平，而后則是芯片對(duì)總線數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間，采樣時(shí)間在15~60us，采樣時(shí)間內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫(xiě)“1”，如果控制器將總線拉低則表示寫(xiě)入“0”。整個(gè)位的發(fā)送時(shí)間應(yīng)該保持在 60~120uS，否則將不能保證通信的正常。隨后在總線被釋放后的 15us中 DS18B20 會(huì)發(fā)送內(nèi)部的數(shù)據(jù)位，這時(shí)控制器如果發(fā)現(xiàn)總線為高電平表示讀出“1”，如果總線為低電平則表示讀出數(shù)據(jù)為“0”。注意：如圖37所示，必須在讀間隙開(kāi)始的15us內(nèi)讀取數(shù)據(jù)位才可以保證通信的正確。 1602原理及應(yīng)用 這里介紹的字符型液晶器是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1 行16 個(gè)字、2 行16個(gè)字、2 行20個(gè)字等等，這里以常用的2 行16個(gè)字的1602 液晶模塊為例來(lái)介紹它的編程方法[6]。 第4 腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫(xiě)數(shù)據(jù)。 第7～14腳：D0～D7 為8 位雙向數(shù)據(jù)線。1602液晶顯示模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如表34 所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、一些常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定代碼，比如大寫(xiě)的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A”。q0010（3）2BRbr┌イツメβθ0011（4）3CScs」ウテモε∞0100（5）$4DTdt\エトセμ∩0101（6）%5EUeuロオナユΒo0110（7）amp。K[k{オサヒロx萬(wàn)1100（5）フL￥l|セシフワ248。N^nヨセホバń1111（8）/?O－o←ツソマロ246。（說(shuō)明：1 為高電平、0 為低電平） 指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H的位置。I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 D：控制整體顯示的開(kāi)關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平則表示關(guān)顯示。 B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 指令5：光標(biāo)或顯示移位。 指令6：功能設(shè)置命令。 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。 指令7：字符發(fā)生器RAM 地址設(shè)置.指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址。 指令10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。 1602液晶顯示模塊可以和單片機(jī)STC89C52 直接接口，電路如圖所示。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表36 是1602的內(nèi)部顯示地址：表36 1602的顯示地址12345678910111213141516000102030405060708090A0B0C0D0E第一行第二行0F404142434445464748494A4B4C4D4E4F程序在開(kāi)始時(shí)應(yīng)先對(duì)液晶模塊功能進(jìn)行了初始化設(shè)置，約定顯示格式。 本設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)及報(bào)警電路采用PNP型三極管做開(kāi)關(guān)使用，當(dāng)超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，由單片機(jī)輸出低電平，使得三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，發(fā)光二極管報(bào)警以及風(fēng)扇進(jìn)行降溫處理。 圖41 主程序流程圖子程序功能介紹：tempchange()。 //18B20復(fù)位，初始化函數(shù)tempwritebyte(uchar dat)。 //延時(shí)函數(shù)bit tempreadbit(void)。 //讀1個(gè)字節(jié)uint get_temp()。 //蜂鳴器報(bào)警聲音 ,s控制音調(diào)，流水燈報(bào)警 get_temp()。 //處理溫度并報(bào)警void wr