【正文】 第二章 硬件的設(shè)計 12 復(fù)位電路 見 圖 28 所示： 圖 28 單片機復(fù)位電路 復(fù)位電路工作原理 [8]： 電容在上接高電平，電阻在下接地，中間為 RST。 顯示電路 顯示器件選用的是 4 位共陰極數(shù)碼管顯示， 8 個數(shù)據(jù)接口用 電阻作為上拉電阻。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個 顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 I/O 接用于筆劃段字形代碼。 (1)LSD 的靜態(tài)顯示 實際使用的 LED 顯示器通常由多位構(gòu)成，對多位 LED 顯示器的控制包括字 行控制和字位控制，在靜 態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字行控制是獨立的， 分別接到一個 8位 I/0 接口上，字位控制線連在一起，接地或 5伏。 LEA 示器中的發(fā)光二極管有 2種接法 : （ 1） 共陽極接法 把發(fā)光二極管的陽極連在二起構(gòu)成共陽極，使用時公共 陽極 接 +5 伏，這樣，陽極輸入端低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮， 而輸入高 電平則不點亮。 圖 29 AT89C51與 4位數(shù)碼管接口電路圖 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～ 12位的數(shù)字值讀數(shù)方式 。 DS18B20 引腳介紹 :T092封裝的 DS18B20 的引腳排列見 (圖 210)，其引腳功能描述 .見 (表 2l) 圖 210 DS18B20底視圖 表 21 DS18B20 詳細引腳功能描述 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。當(dāng)被用在寄生電源下，也可以向器件提供電源。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 由于 DS18B20 是在二根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán) 格的時序要求。該協(xié) 議定義了幾種信號的時 序 :初始化時序、讀時序、弓時序。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。高速暫存 的結(jié)構(gòu)為 8 字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖 29 所示。第 5 個宇節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。該字節(jié)各位的定義見 （表 22）所 示。因此，在實際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。第 9 字節(jié)讀所有8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以1 6 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2 宇節(jié)。 當(dāng)符號位 S=O 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為 十進制：當(dāng)符號位 S=1 時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。 表 24 部分溫度對應(yīng)值表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H TM R1 R0 1 1 1 1 1 沈陽化工 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 硬件的設(shè)計 17 +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0010 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 0010 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TL字節(jié)內(nèi)容作比較。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行報警搜索。主機 ROM 的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18BZO 的 CRC 值作比較，以判斷主機收到的ROM 數(shù)據(jù) 是否正確。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2的脈沖輸入。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將一 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 溫度寄存器中，計數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在一 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。其輸出川于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大于被測溫度值。系統(tǒng)對 DS18B20 的各 種操作按協(xié)議進行。 DS18B20 控制方法 DS18B20 有 10 條控制命令，見 （表 4）所示： 表 4 DS18B20控制命令 （一） ROM 操作命令 指令 說明 讀 ROM命令（ 33H） 讀 DS18B20的序列號 搜索 ROM命令（ F0H） 識別總線上各器件的編碼 匹配 ROM命令（ CCH） 用于多個 DS18B20的定位 跳過 ROM命令（ CCH） 此命令執(zhí)行后，存儲器操作將針對總線上所有操作 報警搜索 ROM命令 （ ECH） 僅溫度超限的器件對此命令 做出 反應(yīng) 表 4 DS18B20控制命令 （二） RAM操作命令 指令 說明 溫度轉(zhuǎn)換（ 44H） 啟動溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器（ BEH） 讀全部暫存器內(nèi)容 寫暫存器（ 4EH） 寫暫存器第 2,3和 4個字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器（ 48EH） 將暫存器中的 TH， TL和配置寄存器內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM中 讀 EEPROM（ B8H） 將 TH， TL和配置寄存器內(nèi)容從 EEPROM中回讀至?xí)捍嫫? 溫度 的采集 每一片 DSl8B20在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列號，在出廠前已寫入片內(nèi)ROM 中，主機在進入操作程序前必須逐一接入 DSl8B20，用讀 ROM(33H)命令將該DSl8B20 的序列號讀出并登錄。沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 檢測與調(diào)試 19 第三章 檢測與調(diào)試 硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本 測試儀器 (萬用表、示波器 )等，檢查用戶 系統(tǒng)硬件中存在的故障。步驟如下 : 第一步 ： 目測。 第二步 ： 用萬用表測試。 第三步 ： 加電檢測。 第四步 ： 聯(lián)機檢查。 動態(tài)調(diào)試 動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件 中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查 。 由近及遠 是將信號流經(jīng)的各器件按照距離單片機的邏輯距離進行由近及遠的分層，然后分層調(diào)試。 由分到合 是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試 電路時，與該元件無關(guān)的器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限 定在某個局部的電路上。由分到合的調(diào)試即告 完成。 51 系列單片機有 5個中斷源，其中有 2個是外部輸入中斷源 INT0和 INT1。若為 0，則外部輸入中斷控制為電平觸發(fā)方式 。這里是下降沿 觸發(fā)中斷。對于 TTL電平， TTL 邏輯門輸 出高電平的允許范同為 ～ 5V，其標(biāo)稱值為 。 這樣，在實際應(yīng)用中，假設(shè)單片機外部中斷引腳 INT0 輸入一路由 +5V 下降到 O沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 檢測與調(diào)試 21 的下降沿信號，單片機在某個時鐘周期采樣 INT0 引腳得到 的高電平，而在下一個時鐘周期到來進行采樣時，由于實際的外部輸入中斷觸發(fā)信號由高電平變?yōu)榈碗娖酵枰欢ǖ臅r間，因此，檢 測到的可能并非真正的低電平 (小于 ），而是處于低電平與高電平之間的某一中間電平，即 ～ 的某一電平。 見 圖 33 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 檢測與調(diào)試 22 圖 33 DS18B20 與單片機的接口電 路 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 總結(jié)與心得 23 第四章 總結(jié)與心得 經(jīng)過這幾個月的努力，畢業(yè)設(shè)計終于完成了。根據(jù)以往的 經(jīng)驗，較小的硬件 開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償，由于 DS18B20 與微機處 理器 之 間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS18B20 進行程序編寫時，必須嚴(yán)格保 重讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。這一點在進行 DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計過程中給予了一定的重視。 本次對于單片機控制的數(shù)值顯示溫度計的設(shè)計讓我更明白了單片機控制在現(xiàn)代工程控制方面的優(yōu)勢，以及其重要性，在以前對單片機的學(xué)習(xí)中我有很多的問題通過這次學(xué)習(xí)都得到了解決，這樣就間接提高了我的單片機技術(shù)水平。我想這對于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會有很大的幫助的。一切問題必須要靠自己一點一滴的解決，而在解決的過程中也是我個人能力提升的過程。因此在整個設(shè)計過程中大部分時問是用在程序上面的。因此可以說單 片機的設(shè)計是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。在沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第四章 總結(jié)與心得 24 整個電路的設(shè)計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的 細節(jié)設(shè)計上，如在多種方案的選擇中，我們仔細比較分析其原理以及可行的原 因，在焊接電路時要防止電路的虛焊，電解電容和發(fā)光二極管的極性，以免兒 器件損壞。最后還 是在老師的耐心指導(dǎo)下，使整個電路可穩(wěn)定工作。 總體來說，這次實踐我受益匪淺。在讓我體會 電路的艱辛的同時，更讓我體會到成功的喜悅和快樂。回顧 四 年 多學(xué)習(xí)期間的日日夜夜， 自己為課題的研究 ，靜心鉆研，潛心研究，并取得初步研究成果而感到欣慰。他們?yōu)槲易霎厴I(yè)設(shè)計提供了條件，并且在百忙之中抽出時間對我的畢業(yè)設(shè)計給予了詳細 的指導(dǎo)和細心的修改。他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和踏實的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，是我學(xué)習(xí)的榜樣。同時還要感謝教育和指導(dǎo)過我的所有老師，你們給予我的不僅僅是知識，還有你們對知識孜孜不倦的追求精神和對生活的積極向上態(tài)度，使我終身受益。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。