【正文】 17 圖 43 單片機(jī)復(fù)位電路 晶振電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)晶振電路的設(shè)計(jì)如圖 44 所示。 XTAL1（ X1）為反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2(X2)是來(lái)自反向振蕩器的輸出。按照理論上 AT89C51 使用的是 12MHz 的晶振，但實(shí)測(cè)使用 。所以設(shè)計(jì)者通常用的是 。 圖 44 單片機(jī)晶振電路 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 18 液晶顯示模塊 LCD 液晶顯示器簡(jiǎn)介 顯示器是人與機(jī)器溝通的重要界面，早期以顯像管 (CRT/Cathode Ray Tube)顯示器為主，但隨著科技不斷進(jìn)步，各種顯示技術(shù)如雨后春筍般誕生，近來(lái)由于液晶 (LCD)顯示器具有輕薄短小、耗電量低、無(wú)輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，在近年來(lái)價(jià)格不斷下跌的吸引下，逐漸取代 CRT 之主流地位，顯示器明日之星架勢(shì)十足。 液晶是一種既 具有液體的流動(dòng)性又具有光學(xué)特性的有機(jī)化合物，它的透明程度和呈現(xiàn)的顏色受外加電場(chǎng)的影響，利用這特點(diǎn)便可做成字符顯示器。 液晶顯示器 (LCD)英文全稱(chēng)為 Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。和 CRT 顯示器相比， LCD 的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。由于通過(guò)控制是否透光來(lái)控制亮和暗，當(dāng)色彩不變時(shí)，液晶也保持不變，這樣就無(wú)須考慮刷新率的問(wèn)題。 [4] 顯示接口用來(lái)顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)顯示部分用的是 LCD 液晶模塊，采用一個(gè) 16 1 的字符型液晶顯示模塊 。 點(diǎn)陣圖形式液晶由 M 行 N 列個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64行，每行有 128 列，每 8 列對(duì)應(yīng) 1 個(gè)字節(jié)的 8 個(gè)位，即每行由 16 字節(jié)，共 16 8=128 個(gè)點(diǎn)組成，屏上 64 16 個(gè)顯示單元和顯示 RAM 區(qū) 1024 個(gè)字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。一個(gè)字符由 6 8 或 8 8 點(diǎn)陣組成，即要找到和屏上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 個(gè)字節(jié)，并且要使每個(gè)字節(jié)的不同的位為‘ 1’，其它的為‘ 0’，為‘ 1’的點(diǎn)亮，為‘ 0’的點(diǎn)暗，這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。 但對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 1602 液晶模塊簡(jiǎn)介微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。 1602 的管腳分布如圖 45 所示 [5] 圖 45 1602 的管腳分布 各引腳接口說(shuō)明如表 41 所示 : 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 19 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 表 41：引腳接口說(shuō)明表 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 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。 第 5 腳： R/W 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 液晶顯示部分與 STC89C52 的接口 LCD 顯示分為 靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。這里采用靜態(tài)顯示，系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)的串行口來(lái)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示。串行口為方式零狀態(tài)，即工作在移位寄存器方式，波特率為振蕩頻率的 1/12。當(dāng)器件執(zhí)行任何一條將 SBUF 作為目的寄存器的命令時(shí)，數(shù)據(jù)便開(kāi)始從 RXD 端發(fā)送。在寫(xiě)信號(hào)有效時(shí)，相隔一個(gè)機(jī)器周期后發(fā)送控制端SEND 有效，即允許 RXD 發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)允許從 TXD 端輸出移位脈沖。 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 20 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 簡(jiǎn)介 DS18B20 概述 由 dallas 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 ds18b20 型單線智能溫度傳感器 ,屬于新一代適配微處理器的智能溫 度傳感器 ,可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。 [6] DS18B20 的性能特點(diǎn) （ 1）采用單總線的接口方式。與微處理器連接時(shí)，僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 （ 2）測(cè)量溫度范圍寬。測(cè)量精度高 DS18B20 的測(cè)量范圍為 55 ℃～ + 125 ℃ ； 在 10～ + 85176。 C 范圍內(nèi)，精度為 177。 176。 C 。 （ 3）在使用中不需要任何外圍元件。 （ 4）持多點(diǎn)組網(wǎng)功能。多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。 （ 5）供電方式靈活。 DS18B20 可以通過(guò)內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時(shí)序滿(mǎn)足一定的要求時(shí)，可以不接外部電源，從而 使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。 （ 6）測(cè)量參數(shù)可配置。 DS18B20 的測(cè)量分辨率可通過(guò)程序設(shè)定 9～ 12 位。 （ 7）負(fù)壓特性。電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 （ 8）掉電保護(hù)功能。 DS18B20 內(nèi)部含有 EEPROM，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報(bào)警溫度的設(shè)定值。 DS18B20 具有體積更 小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構(gòu)建自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)，因此也就被設(shè)計(jì)者們所青睞。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與管腳 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：溫度傳感器， 64 位光刻 ROM，非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL，高速暫存器。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能： DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 46所示。主要包括：寄生電源，溫度傳感器， 64位 ROM 和單總線接口，存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器 RAM，用于存儲(chǔ)用戶(hù)設(shè)定溫度上下限值的 TH 和 TL 觸發(fā)器，存儲(chǔ)與控制邏輯 ， 8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）發(fā)生器等 7部分 [7] 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 21 6 4位R O M和單線接口高速緩存存 儲(chǔ) 器 與 控 制 邏 輯溫 度 傳 感 器低 溫 觸 發(fā) 器 T L8 位 C R C 發(fā) 生 器高 溫 觸 發(fā) 器 T H配 置 寄 存 器V d d 圖 46 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 管腳排列 DS1820 采用 3 腳 PR35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，管腳排列如圖 47 所示。圖中 GND 為地， I/O 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（即單線總線），該腳為漏極開(kāi)路輸出，常態(tài)下呈高電平。 VDD 是外部 +5V 電源端，不用時(shí)應(yīng)接地。 NC 為空腳。 圖 47 DS18B20 的管腳排列圖 DS18B20 測(cè)溫原理 DS18B20 的內(nèi)部測(cè)溫電路 框圖如圖 48 所示，其內(nèi)部含有兩個(gè)溫度系數(shù)不同的溫敏振蕩器，其中低溫度系數(shù)振蕩器相當(dāng)于標(biāo)尺，高溫度系數(shù)振蕩器相當(dāng)于測(cè)溫元件，通過(guò)不斷比較兩個(gè)溫敏振蕩器的振蕩周期得到兩個(gè)溫敏振蕩器在信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 22 測(cè)量溫度下的振蕩頻率比值。根據(jù)頻率比值和溫度的對(duì)應(yīng)曲線得到相應(yīng)的溫度值。這種方式避免了測(cè)溫過(guò)程中的 A/D 轉(zhuǎn)換，提高了溫度測(cè)量的精度。低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，很敏感的振蕩器，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，為計(jì)數(shù)器 2 提供一個(gè)頻率隨溫度變化的計(jì)數(shù)脈沖。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。 計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將 55 ℃ 所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55 ℃ 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1 ，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝 入，減法計(jì)數(shù)器 1 重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。 圖 48 DS18B20 的內(nèi)部測(cè)溫電路框圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：溫度傳感器、 64 位光刻 ROM、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM的排列是：開(kāi)始 8 位（地址： 28H）是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào)，接著的 48 位是每個(gè)DS18B20 自身的序列號(hào)，并且每個(gè) DS18B20 的序列號(hào)都不相同，因此它可以信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 23 看作是該 DS18B20 的地址序列碼；最后 8 位則是前面 56 位的 CRC 校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。由于每一個(gè) DS18B20 的 ROM 數(shù)據(jù)都各不相同，因此微控制器就可以通過(guò)單總線對(duì)多個(gè) DS18B20 進(jìn)行尋址，從而實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 。 DS18B20 中的溫度傳感器用于完成對(duì)溫度的測(cè)量，它的測(cè)量精度可以配置成 9 位， 10 位， 11 位或 12 位 4 種狀態(tài)。溫度傳感器在測(cè)量完成后將測(cè)量的結(jié)果存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8BIT 的 RAM 中，單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式如圖 49 所示（以 12 位轉(zhuǎn)化為例 )： 圖 49 溫度信號(hào)寄存器格式 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，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 即可得到實(shí)際溫度。 例如： + 125 ℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H ， + ℃ 的數(shù)字輸出為0191H ， ℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH ， 55 ℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H 。 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 TH ， TL 作比較，若 TTH 或 TTL, 則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行告警搜索。 溫度采集電路 設(shè)計(jì)的溫度采集電路如圖 411 所示。 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 24 圖 410 溫度采集電路圖 DS18B20 使用中的注意事項(xiàng) DS18B20 雖