【正文】 D S 1 D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD S 2 D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD S 3 D P Y _ 7 S E G _ D PabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdpD S 4 D P Y _ 7 S E G _ D PA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U4 7 4 L S 1 6 4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U1 7 4 L S 1 6 4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U2 7 4 L S 1 6 4A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U3 7 4 L S 1 6 4123U7A N DP 3 .0 (R X D )P 3 .1 (T X D )P 1 .4..V C C V C C V C C V C C 圖 11 顯示電路圖 顯示電路工作過程 AT89C51 單片機(jī)工作在串行口方式 0 下 （ 移位寄存器方式 ） ， （ RXD） 為數(shù)據(jù)輸出 端， （ TXD） 為移位 脈沖 輸出 端 ， 為 74LS164 允許輸出 控制 端 。 報(bào)警控制電路設(shè)計(jì) 報(bào)警控制電路 采 用壓電式蜂鳴器 作發(fā)聲體 ，用三極管對蜂鳴器發(fā)聲進(jìn)行控制。三極管 C945 集電極連接 壓電蜂鳴器 （ BUZZER） 的一端。 報(bào)警控制電路如圖 12 所示。壓電陶瓷是一類有將壓力與電流相互轉(zhuǎn)換能力的特殊陶瓷。反之 ，當(dāng)在壓電陶瓷上加上一定頻率的電壓，就會(huì)在內(nèi)部產(chǎn)生一定頻率的電流，從而就會(huì)引起壓電陶瓷微小形變，這一形變帶動(dòng)空氣發(fā)生振動(dòng)。 （ 2）報(bào)警控制電路工作過程 報(bào)警控制信號(hào)由單片機(jī) AT89C51 的 端 輸出，通過一個(gè)限流電阻 加到 三極管 C945的基極。 電源電路設(shè)計(jì) 電源電路 [7]由變壓器、單相橋式 整流 電路 、 濾波電路和三端穩(wěn)壓電路構(gòu)成。 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 11 圖 13 電源電路 電子設(shè)備中常使用輸出電壓固定的集成穩(wěn)壓器。在本系統(tǒng)中，要求電源電壓為 +5V，由于三端式穩(wěn)壓器輸出電壓固定，故在設(shè)計(jì)中選擇三端式穩(wěn)壓器 L7805。由于 L7805 的最大輸出電流為 1A，電壓為穩(wěn)定的 +5V， 輸出功率為 5W， 加上三端式穩(wěn)壓器 L7805 的消耗，故本系統(tǒng)選擇降壓比為 220V/6V、功率為 10W 的變壓器。發(fā)光二極管用于指示電源是否接通，選擇 FG1112021 發(fā)光二極管，根據(jù) FG1112021 正向電流 為 5mA 及管壓降 為+2V，選擇限流電阻 R5= 680Ω。 數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng) 電路圖 數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)原理圖 ， 見附錄（ 2） （圖 14） 數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)印刷電路板 圖， 見附錄（ 3） （ 圖 15） 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 12 3 數(shù)字 式多路 溫度 采集 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 主程序 設(shè)計(jì) 主程序 [8]主要功能是控制調(diào)用子程序，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20的測量溫度值（溫度測量每 1s 進(jìn)行一次）。 圖 16 數(shù)字式 多路 溫度 采集系統(tǒng) 主程序流程圖 子程序 設(shè)計(jì) DS18B20 的 通信協(xié)議 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議 [7]，主機(jī)（單片機(jī) AT98C51）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進(jìn)行初始化操作，初始化成功后發(fā)送一條存儲(chǔ)器操作命令（ ROM 指令），最后處理數(shù)據(jù)（發(fā)送 RAM 指令），這樣才能對 DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 調(diào)用顯示子程序 1s 到 ? 初次上電 ? 讀出溫度值 溫度計(jì)算處理 顯示數(shù)據(jù)刷新 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換開始命令 N Y Y N 初始化 發(fā)出報(bào)警 Y N 溫度超過報(bào)警值 ? 調(diào)用鍵盤掃描子程序 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 13 表 3 ROM 指令表 指令 約 定代碼 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 溫度傳感器 ROM 中的編碼 (即 64 位地址 ) 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后 ,接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼 ,訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的 DS18B20 使之做出響應(yīng) ,為下一步對該DS18B20 的讀寫做準(zhǔn)備 . 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64位 ROM 地址。 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令。 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后溫度超過設(shè) 定值上限或下限的片子才能做出響應(yīng)。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中。 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。 其 程 序流程圖如圖 17 所示。 在發(fā)送匹配 ROM 命令后，緊跟著發(fā)送要進(jìn)行測溫的 DS18B20 的 64 位 ROM 序列（這個(gè)序列號(hào)一般由廠方提供或通過實(shí)驗(yàn)的方式獲得）。其程序流程圖如圖 18 所示。其程序流程圖如圖 19 所示。 在系統(tǒng) 采用 12 位轉(zhuǎn)換精度，溫度寄存器里的值是以 為步進(jìn)的，即溫度值為溫度寄存器里的二進(jìn)制值乘以 ，就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。低字節(jié)的高半字節(jié)乘以 恰好就是原整數(shù)。小數(shù)部分因?yàn)槭前雮€(gè)字節(jié)，所以二進(jìn)制值范圍是 0～ F， 轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制小數(shù)值就是 的倍數(shù)。表 5 就是二進(jìn)制和十進(jìn)制小數(shù)的近似對應(yīng)關(guān)系。 表 5 小數(shù)部分二進(jìn)制和十進(jìn)制的近似對應(yīng)關(guān)系表 小數(shù)部分 二進(jìn)制數(shù) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 十進(jìn)制數(shù) 0 0 1 1 2 3 3 4 5 5 6 6 7 8 8 9 發(fā) DS18B20復(fù)位命令命令 匹配 ROM、 64 位地址 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 結(jié)束 確定鍵號(hào) 有鍵按下？ 開始 Y 轉(zhuǎn)至相應(yīng)的程序，執(zhí)行相應(yīng)的功能 N 其它子程序 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 15 圖 19 讀出溫度子程序流程圖 圖 20 計(jì)算溫度子程序流程圖 （ 5） 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 [9]主要是對顯示緩沖 區(qū) 中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為 0 時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。 圖 21 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖 圖 22 報(bào)警控制子程序 流程圖 結(jié)束 N 設(shè)定最高溫度報(bào)警值 設(shè)定值小于顯示緩 沖區(qū)的值？ Y 發(fā)出報(bào)警 置“ +”標(biāo)志 計(jì)算小數(shù)位溫度 BCD值 計(jì)算整數(shù)位溫度 BCD值 溫度值取補(bǔ)碼置“ － ”標(biāo)志 溫度零下？ 結(jié)束 Y N 開始 發(fā) DS18B20復(fù)位命令命令 發(fā)匹配 ROM、 64 位地址 移入溫度暫存區(qū) 發(fā)讀取溫度命令 讀取 RAM 中的 9個(gè)字節(jié) 9 字節(jié)完 ？ 結(jié)束 Y N Y N CRC 校驗(yàn)正確 ？ 十位數(shù)顯示符號(hào)，百位數(shù)不顯示 十位數(shù) 0？ 結(jié)束 Y N 溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器 百位數(shù) 0？ 百位數(shù)顯示 數(shù)據(jù)（不顯示符號(hào)） Y N 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 16 （ 6）報(bào)警控制子程序 當(dāng)設(shè)定的最高報(bào)警溫度值大于顯示緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)出報(bào)警，提示溫度超過設(shè)定的最大值。 數(shù)字 式多路 溫度 采集系統(tǒng) 控制源程序 數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)控制源程序 ， 見附錄（ 4） 。 （ 1） 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試比較簡單，首先檢查電路的焊接是否正確及電路中有沒有虛焊等問題，然后可用萬用表測試或通電檢測電路。先編寫一段顯示程序?qū)τ布恼９ぷ鬟M(jìn)行檢驗(yàn)，然后進(jìn)行主程序、匹配 ROM 子程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 等 的編程及調(diào)試。 由于 DS18B20 與單片機(jī)采用單線串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對 DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時(shí)必須嚴(yán) 格地保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測量結(jié)果。 由比較分析及 DS18B20 的特點(diǎn)可得 ， 用 本系統(tǒng) 進(jìn)行測溫時(shí)，精度很高，誤差指標(biāo)可以限制在 ℃ 以內(nèi)；另外在 55～ +125℃ 的測溫范圍內(nèi)使得該 系統(tǒng) 完全適合一般的應(yīng)用場合。 它的測溫范圍寬（ 55～ +125℃ ），測量精度可通過編程調(diào)節(jié)，最高精度可達(dá)到 ℃ /LSB。但能夠進(jìn)行硬件和軟件功能擴(kuò)展。 例 如當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到一定值時(shí)，通過軟件編程進(jìn)行判斷，從主控制器的一個(gè) I/O 端口輸出一個(gè)控制指令，去驅(qū)動(dòng)外部的控制電路工作，從而調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，使環(huán)境溫度達(dá)到人們所需的要求。 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 19 參考文獻(xiàn) [1] 李光飛 ． 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo) [M]． 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 2021： 105106． [2] 余永權(quán) ． ATMEL系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M]． 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2021： 2526． [3] 張毅剛 ． 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]． 北京： 高等教育出版社 ， 2021： 3133． [4] 李玉峰 ． MCS51 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M]． 北京： 人民郵電出版社 ， 2021： 2627． [5] 陳明熒 ． 8051 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材 [M]． 北京： 清華大學(xué)出版社 ， 2021： 2830． [6] 李全利 ． 單片計(jì)原理及接口技術(shù) [M]． 北京：高等教育出版社 ， 2021： 117149． [7] 康華光 ． 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） [M]． 北京：高等教育出版社 ， 1999： 44 44 455． [8] 周航慈 ． 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M]． 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2021． [9] 胡健 ． 單片機(jī) 原理及接口技術(shù)實(shí)踐教程 [M]． 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2021． 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 20 致謝 經(jīng)過幾個(gè)月的努力，在 指導(dǎo)教師劉道興 副教授 及同學(xué)的幫助下，順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此設(shè)計(jì)過程中，擴(kuò)展了知識(shí)面，增強(qiáng)了獨(dú)立思考和自學(xué)的能力，為以后走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。最后，感謝設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師 —— 劉道興副教授， 在題目選定、總體方案確立、資料收集與提供等方面給予了悉心指導(dǎo)和大力幫助，并對本系統(tǒng)的論文多次進(jìn)行認(rèn)真審閱、批注 ， 提供了許多寶貴的修改意見。 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 21 附錄 附錄 （ 1） 數(shù)字 式 多路 溫度 采集 系統(tǒng)元件清單 編號(hào) 元件名稱 型號(hào)及 規(guī)格 數(shù)量 1 單片機(jī)芯片 AT89C51 1 2 感溫元件 DS18B20 2 3 七段數(shù)碼顯示器 LED 4 4 串轉(zhuǎn)并芯片 74LS164 4 5 晶振 12MH 1 6 按鍵 3 7 三極管 C945 1 8 壓電蜂鳴器 1 9 整流二極管 1N4007 4 10 發(fā)光二極管 FG1112021 1 11 電阻 10Ω 2 12 電阻 100Ω 1 13 電阻 680Ω 1 14 電阻 1 15 電阻 10KΩ 1 16 電容 2 17 電容 30 pF 2 18 電容 47μF/50V 1 19 電容 100μF/50V 1 20 電容 220μF/50V 1 21 與門 74LS08 1 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 22 附錄 （ 2） 數(shù)字 式 多路溫度采集系統(tǒng) 原理圖 圖 14 數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)原理圖 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P1