畢業(yè)論文--基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)(含外文翻譯）

1、<p>　　基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。單片機(jī)在溫度檢測(cè)方面得到廣泛應(yīng)用。本文將介紹一種基于單片機(jī)控制的數(shù)字溫度計(jì)，提出一種基于單片機(jī)并采用數(shù)字化溫度測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用于室溫檢測(cè)的設(shè)計(jì)方案，該方案是利用溫

2、度傳感器將室內(nèi)溫度的變化，變換成電壓的變化，其值由單片機(jī)處理，最后由單片機(jī)去控制數(shù)字顯示器，顯示室內(nèi)的實(shí)際溫度。該系統(tǒng)具有溫度上、下限報(bào)警功能。</p><p>　　本文從硬件和軟件兩方面詳細(xì)敘述了基于AT89C51的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以DS18B20為溫度檢測(cè)裝置，并附加了溫度顯示和超溫報(bào)警功能。溫度采集傳感器DS18B20直接以單線連接的方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，采用數(shù)字化數(shù)據(jù)傳送方式大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。因此

3、，數(shù)字化單總線器件DS18B20適合于各種環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。它在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較以前的溫度傳感器都有了很大的改進(jìn)，系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，誤差小，且成本低廉等特點(diǎn)。本文還對(duì)AT89C51及DS18B20進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，并對(duì)系統(tǒng)原理進(jìn)行了仔細(xì)分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞　單片機(jī)；傳感器；溫度測(cè)量</p><p>　　Based on single-c

4、hip temperature detection system</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the progress and development, single-chip technology has spread to our lives, work; research in various fields

5、 has become a relatively mature technology. Single-chip temperature testing is widely used. This article will introduce the single-chip microcomputer-based control of a digital thermometer, and a single-chip digital-base

6、d temperature measurement and control system used in the design of room temperature detection program, which is the use of the indoor temperature sensor to temperatu</p><p>　　In this paper, both hardware and

7、 software described in detail the temperature AT89C51-based detection system to DS18B20 device for temperature detection and temperature display and an additional over-temperature alarm function. Acquisition sensors temp

8、erature DS18B20 connect directly to the way one-way signal transmission, the use of digital data transmission system greatly enhanced the anti-interference. Therefore, the number of single-bus device DS18B20 environment

9、suitable for all kinds of te</p><p>　　Keywords Single-chip;Sensor;Temperature measurement</p><p>　　不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　

10、摘要……I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 國(guó)外溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展情況1</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展情況2<

11、;/p><p>　　1.4 論文研究?jī)?nèi)容2</p><p>　　第2章 傳感器及相關(guān)器件介紹4</p><p>　　2.1 溫度傳感器的選擇4</p><p>　　2.1.1 DS18B20溫度傳感器簡(jiǎn)介4</p><p>　　2.1.2 DS18B20的性能特點(diǎn)5</p><p>　　2

12、.1.3 DS18B20的管腳排列5</p><p>　　2.1.4 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)6</p><p>　　2.1.5 DS18B20的測(cè)溫原理8</p><p>　　2.1.6 DS18B20的時(shí)序9</p><p>　　2.1.7 DSl8B20使用中的注意事項(xiàng)10</p><p>　　2.2

13、單片機(jī)概述10</p><p>　　2.2.1 AT89C51芯片主要性能11</p><p>　　2.2.2 AT89C51芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖12</p><p>　　2.2.3 AT89C51 芯片的引腳說明12</p><p>　　2.2.4 使用AT89C51編程時(shí)需注意事項(xiàng)16</p><p>　　

14、2.3 顯示電路的組成器件17</p><p>　　2.3.1 LED顯示器的介紹17</p><p>　　2.3.2 74LS164芯片的介紹17</p><p>　　2.4 本章小結(jié)19</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)21</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成21</p>

15、;<p>　　3.1.1 系統(tǒng)整體電路及測(cè)溫原理21</p><p>　　3.1.2 DS18B20的控制方法23</p><p>　　3.1.3 顯示電路的連接25</p><p>　　3.2 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)26</p><p>　　3.3 本章小結(jié)26</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件

16、的設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.2 測(cè)溫子程序28</p><p>　　4.3 顯示子程序29</p><p>　　4.4 本章小結(jié)29</p><p><b>　　結(jié)論30</b></p><p><b&g

17、t;　　致謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　附錄A33</b></p><p><b>　　附錄B38</b></p><p><b>　　附錄C41</b></p&g

18、t;<p><b>　　附錄D42</b></p><p>　　千萬不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　課題背景<

19、;/b></p><p>　　在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，溫度檢測(cè)及其控制占有舉足輕重的地位，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn) ，能夠獨(dú)立工作的溫度檢測(cè)和顯示系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻為溫度敏感元件、多路模擬開關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器及單片機(jī)等組成的系統(tǒng)。傳統(tǒng)方法精度不高，不穩(wěn)定、成本高等問題，又需要后續(xù)信號(hào)處理電路 ，而且熱敏電阻的可靠性相對(duì)較差 ，測(cè)量溫度的準(zhǔn)確度低 ，檢測(cè)系統(tǒng)的精度

20、差。要達(dá)到較高的測(cè)量精度需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差等問題，使溫度檢測(cè)復(fù)雜化。模擬信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸過程中，抗電磁干擾時(shí)令設(shè)計(jì)者傷腦筋的問題，對(duì)于多點(diǎn)溫度檢測(cè)的場(chǎng)合，各被檢測(cè)點(diǎn)到監(jiān)測(cè)裝置之間引線距離往往不同，此外，各敏感元件參數(shù)的不一致，這些都是造成誤差的原因，并且難以完全清除。</p><p>　　今天，我們的生活環(huán)境和工作環(huán)境有越來越多稱之為單片機(jī)的小電腦在為我們服

21、務(wù)。單片機(jī)在工業(yè)控制、尖端武器、通信設(shè)備、信息處理、家用電器等各測(cè)控域的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭。時(shí)下，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、遙控化、基于單片機(jī)的溫度測(cè)控系統(tǒng)在室內(nèi)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)模糊控制化己成為世界潮流，而這些高性能無一不是靠單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)來對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，為自動(dòng)化和各

22、個(gè)測(cè)控領(lǐng)域中必不可少且廣泛應(yīng)用的器件，尤其在日常生活發(fā)揮越來越大的作用。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問題是一個(gè)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活中常會(huì)遇到的問題。基于此，本課題圍繞應(yīng)用于室內(nèi)的基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)展開應(yīng)用研究工作[1]。</p><p>　　國(guó)外溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展情況</p><p>　　溫度檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵是溫度傳感器，傳感器是一種把非電量轉(zhuǎn)變的電信號(hào)的器件，而檢測(cè)儀表在模擬電路情況下，一般

23、是包括傳感器、檢測(cè)點(diǎn)取樣設(shè)備及放大器(進(jìn)行抗干擾處理及信號(hào)傳輸)，當(dāng)然還有電源及現(xiàn)場(chǎng)顯示部分(可選擇)，電信號(hào)一般分連續(xù)量、離散量?jī)煞N，實(shí)際上還可分成模擬量、開關(guān)量、脈沖量等，模擬信號(hào)傳輸采用統(tǒng)一信號(hào)。數(shù)字化過程中，檢測(cè)儀表變化比較大，經(jīng)過幾個(gè)階段，近來多采用ASIC專用集成電路，而且把傳感器和微處理器及網(wǎng)絡(luò)接口封裝在一個(gè)器件中，完成信息獲取、處理、傳輸、存貯等功能。在自動(dòng)化儀表中經(jīng)常把檢測(cè)儀稱為變送器。隨著國(guó)內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢

24、測(cè)技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步，目前的溫度檢測(cè)使用的方法種類繁多，應(yīng)用范圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法：利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計(jì)；利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測(cè)元件；利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計(jì)；利用熱輻射原理制成的高溫計(jì)；利用聲學(xué)原理進(jìn)行溫度測(cè)量；利用紅外測(cè)溫技術(shù)。近年來，在溫度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，多種新的檢測(cè)原理與技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。新一代溫度檢測(cè)元件正在不斷出現(xiàn)和完善化，例如：晶體管溫度檢測(cè)元件，集成電路溫度檢測(cè)元件，

25、核磁共振溫度檢測(cè)</p><p>　　國(guó)內(nèi)溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展情況</p><p>　　因?yàn)閭鞲衅饔糜诟餍懈鳂I(yè)，加之這些年來，家用電器、汽車、信息產(chǎn)業(yè)三方面的飛速發(fā)展，對(duì)傳感器需求大增，所以傳感器制造業(yè)發(fā)展很快，形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，這就拉動(dòng)了工業(yè)設(shè)備，特別是半導(dǎo)體、設(shè)備制造業(yè)的發(fā)展，所以中國(guó)特別關(guān)注傳感器產(chǎn)業(yè)。 傳感器產(chǎn)品品種多，采用的科學(xué)原理多，技術(shù)密集，具有多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性，需

26、要多學(xué)科、多種高新技術(shù)配合，雖然具有高附加效益，但本身價(jià)格不高，所以要推動(dòng)傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是有難度的。 </p><p>　　國(guó)內(nèi)溫度檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向主要集中在以下幾個(gè)方面：擴(kuò)展測(cè)溫范圍、擴(kuò)大測(cè)溫對(duì)象、發(fā)展新型產(chǎn)品、適應(yīng)特殊環(huán)境下的測(cè)溫、顯示數(shù)字化和標(biāo)定自動(dòng)化。根據(jù)以上情況根，國(guó)內(nèi)溫度儀表制造商將向以下幾方面發(fā)展：繼續(xù)生產(chǎn)量大面廣的傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)元件，如:熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等；加強(qiáng)新原理、新材料、新加工

27、工藝的開發(fā)，如近來已經(jīng)開發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度檢測(cè)器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測(cè)器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測(cè)器等；向智能化、集成化、適用化方向發(fā)展，新產(chǎn)品不僅要具有檢測(cè)功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機(jī)向智能化方向發(fā)展，向機(jī)電一體化方向發(fā)展。但總的來說，國(guó)內(nèi)的技術(shù)還是落后國(guó)外技術(shù)一節(jié)。例如，在烘爐內(nèi)溫度檢測(cè)問題上，我國(guó)采用的一般是定點(diǎn)測(cè)量，即在爐壁上留出測(cè)量孔，傳感器通過測(cè)量孔伸到爐膛內(nèi)，對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。這種測(cè)量方法的缺點(diǎn)一是測(cè)

28、量孔多了將影響烘爐的保溫性能，二是它測(cè)量的溫度，在烘爐長(zhǎng)度區(qū)間分布上，不是連續(xù)的量和存在測(cè)量死區(qū)，另外它無法測(cè)量烘爐內(nèi)產(chǎn)品自身的溫度。我國(guó)在此方而的技術(shù)與國(guó)外相比有很大的差距。雖然我國(guó)在理論方面緊跟國(guó)外的步伐，但研究的方向是針對(duì)專門的行業(yè)，技術(shù)的應(yīng)用沒有普遍性。</p><p><b>　　論文研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　本文主要研究的內(nèi)容是基于單片機(jī)的溫度

29、檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過對(duì)溫度傳感器的介紹以及對(duì)多點(diǎn)溫度測(cè)量的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作的研究，實(shí)現(xiàn)以單片機(jī)為控制器的室內(nèi)環(huán)境溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。論文主要研究的內(nèi)容包括：溫度傳感器、單片機(jī)、顯示系統(tǒng)，使整個(gè)溫度檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)κ覂?nèi)的溫度進(jìn)行采集，將采集的信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，再由顯示電路顯示環(huán)境的實(shí)際溫度。并可以通過比較，對(duì)環(huán)境的溫度是否超過溫度限制進(jìn)行分析。如果超過我們?cè)O(shè)定的溫度限制，溫度報(bào)警系統(tǒng)將進(jìn)行報(bào)警，提醒人們進(jìn)行控制。這種設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了溫度實(shí)時(shí)測(cè)量、顯示

30、和超溫報(bào)警。該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的測(cè)量精度，安裝簡(jiǎn)單方便，性價(jià)比高，可維護(hù)性好。這種溫度測(cè)控系統(tǒng)可應(yīng)用于對(duì)溫度有要求的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)控制，是一種比較智能、經(jīng)濟(jì)的方案，是一個(gè)具有較高精度、能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，以滿足小型環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)需要的系統(tǒng)。相對(duì)于其他的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，本課題注意了溫度檢測(cè)系統(tǒng)的性能的提高，注重溫度檢測(cè)的遠(yuǎn)程化，合理考慮系統(tǒng)的制作成本和使用的方便性。</p><p>　　

31、傳感器及相關(guān)器件介紹</p><p><b>　　溫度傳感器的選擇</b></p><p>　　測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展主要大體經(jīng)過了三個(gè)階段，第一階段為傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)，第二階段為模擬集成溫度傳感器/控制器，第三階段為智能溫度傳感器。</p><p>　　模擬集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因

32、此亦稱硅傳感器或單片成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀(jì)80年代問世的，它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上，可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一(僅測(cè)量溫度)、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。它是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有AD59O、AD592、TMP17、LM135等。模

33、擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)和可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增強(qiáng)型集成溫度控制器(例如TC652/653)中還包含了D轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處[5]。但它自成系統(tǒng)，工作時(shí)并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別。</p><p>　　智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)

34、試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，國(guó)際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、刀D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器 (CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器 (ROM)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。目前，國(guó)際上

35、新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。智能溫度傳感器DS18B20正是朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。</p><p>　　基于以上，本文選定DS18B20溫度傳感器為應(yīng)用芯片。</p><p>　　DS18B20溫度傳感器簡(jiǎn)介</p><p>

36、　　DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種數(shù)字化單總線器件，屬于新一代適配微處理器的改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DSl8B20讀出的信息或?qū)懭隓Sl8B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身

37、也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用 DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。同時(shí)其一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入了全新的概念。DS18B20一線總線數(shù)字化溫度傳感器支持一線總線接口，測(cè)量溫度范圍為-55℃-125℃，在-10℃-85℃范圍內(nèi)，精度為土0.5℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳輸，用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字方式串行輸出，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性

38、。因此，數(shù)字化單總線器件DS18B20適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如:環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。它在</p><p>　　DS18B20的性能特點(diǎn)</p><p>　　DS18B20的性能特點(diǎn)如下：</p><p>　　1.采用DALLAS公司獨(dú)特的單線接口方式:DS18B20與微處理器連接時(shí)。</p><p>　　需

39、要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。</p><p>　　2.在使用中不需要任何外圍元件。</p><p>　　3.可用數(shù)據(jù)線供電，供電電壓范圍：+3.0到+5.5V，零待機(jī)功耗。</p><p>　　4.測(cè)溫范圍：-55℃到+l25℃。固有測(cè)溫分辨率為0.5℃。當(dāng)在-10℃到+85℃圍內(nèi)，可確保測(cè)量誤差不超過0.5℃，在-55℃到+125℃范圍內(nèi)

40、，測(cè)量誤差也不過2℃。</p><p>　　5.通過編程可實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字讀數(shù)方式。</p><p>　　6.用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。</p><p>　　7.支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DSI8B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。</p><p>　　8.負(fù)壓特性，即具有電源反接保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓的極性反接時(shí)，能保DS1

41、8B20不會(huì)因發(fā)熱而燒毀。但此時(shí)芯片無法正常工作。</p><p>　　9.DS18B20的轉(zhuǎn)換速率比較高，進(jìn)行9位的溫度轉(zhuǎn)換僅需93.75ms。</p><p>　　10.適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)。</p><p>　　DS18B20的管腳排列</p><p>　　DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝。其管腳排列如圖2-1所示

42、。</p><p>　　I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端(即單線總線)，它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。UDD是可供選用的外部電源端，不用時(shí)接地，GND為地，NC空腳。</p><p>　　圖2-1 DS18B20管腳圖</p><p>　　DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS1SB20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示，它主

43、要包括7部分：</p><p>　　1.寄生電源；2.溫度感器；3.64位激光(loser)ROM與單線接口；4.高速暫存器，即便筏式RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)；5.TH觸發(fā)寄存器和TL觸發(fā)寄存器，分別用來存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值；6.存儲(chǔ)和控制邏輯；7.8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)發(fā)生器。</p><p>　　圖2-2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　

44、　64位ROM的結(jié)構(gòu)開始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲(chǔ)器。頭2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，

45、第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第5個(gè)字節(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。DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)0，用戶要去改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。</p><p>　

46、　表2-1 DS18B20字節(jié)定義</p><p>　　DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。</p><p>　　高速暫存RAM的第6、7、8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。</p><p>　　

47、當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第1、2字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃／LSB形式表示[7]。</p><p>　　當(dāng)符號(hào)位S＝0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位S＝1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算

48、十進(jìn)制數(shù)值。表2-2是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　表2-2 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表</p><p>　　DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較。若T>TH或T<TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令做出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。</p&

49、gt;<p>　　在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼(CRC)。主機(jī)ROM的前56位來計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。</p><p>　　DS18B20的測(cè)溫原理是這樣的,器件中低溫度系數(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)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減

50、法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1、溫度寄存器中，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。</p><p>　　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

51、時(shí)，溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(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)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。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)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致等于被測(cè)溫度值。</p><p>　　另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此

52、讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)[10]。</p><p>　　表2-3　一部分溫度對(duì)應(yīng)值表</p><p>　　DS18B20的測(cè)溫原理</p><p>　　DS18B20的測(cè)溫原理如圖2-4所示。</p><p>　　圖2

53、-4 DS18B20測(cè)溫原理圖</p><p>　　圖中低溫度系數(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)晶振的振蕩頻率隨溫度變化而明顯改變，所生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將-55℃所對(duì)應(yīng)的基

54、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。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性

55、，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)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20的測(cè)溫原理。</p><p>　　DS18B20的時(shí)序</p><p>　　由于DS18B20采用的是1-Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，單線通信功能是分時(shí)完成的，有嚴(yán)格的時(shí)序概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行

56、。操作協(xié)議為：初始化DS18B20(發(fā)復(fù)位脈沖)、發(fā)ROM功能命令、發(fā)存儲(chǔ)器操作命令、處理數(shù)據(jù)。</p><p>　　DS18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀l時(shí)序兩個(gè)過程。DS18B20的讀時(shí)序是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要60us才能完成。DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程，但對(duì)寫

57、0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在 15us到45us之間能夠正確地采樣。總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線.所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收[9]。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。&l

58、t;/p><p>　　DSl8B20使用中的注意事項(xiàng)</p><p>　　DSI8B20雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題:</p><p>　　1.較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器間采。用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，

59、否則將無法讀取測(cè)溫結(jié)果。在使用PUM、C等高級(jí)語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS18B20操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2.在DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線所掛DS18B20超過8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問題，這一點(diǎn)在行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。</p>

60、<p>　　3.連接DS18B20的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。因此，在用DS18B20進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽4芯

61、雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接VDD和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。</p><p>　　4.在DS1SB20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號(hào)，一旦某個(gè)DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。</p><p>

62、<b>　　單片機(jī)概述</b></p><p>　　單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計(jì)算機(jī)。它把中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)且可靠性高等特點(diǎn)，因此，適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測(cè)控系統(tǒng)的前端裝置。正是由于這一原因，國(guó)際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單

63、片微型計(jì)算機(jī)(SCM)這一名稱?！拔⒖刂破鳌备芊从硢纹瑱C(jī)的本質(zhì)，但是由于單片機(jī)這個(gè)名稱已經(jīng)為國(guó)內(nèi)大多數(shù)人所接受，所以仍沿用“單片機(jī)”這一名稱。單片機(jī)的主要特點(diǎn)是具有優(yōu)異的性能價(jià)格比、集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強(qiáng)、低電壓，低功耗[12]。單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是，能化儀器儀表和家用電器等領(lǐng)域得到其典型的應(yīng)用領(lǐng)域有工業(yè)控制、儀器儀表、電信技術(shù)、辦公自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、汽車和節(jié)能、制導(dǎo)和導(dǎo)航、商用產(chǎn)品及家用電器。</p&g

64、t;<p>　　因此，在本課題設(shè)計(jì)的溫度測(cè)控系統(tǒng)中，采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的控制。在單片機(jī)選用方面，由子AT89系列單片機(jī)與MCS-51系列單片機(jī)兼容，所以，本系統(tǒng)中的單片機(jī)選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51芯片，它是該公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)。</p><p>　　AT89C51芯片主要性能</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPE

65、ROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性

66、高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖2-5所示。.</p><p>　　圖2-5 AT89C51引腳圖</p><p><b>　　其主要特性：</b></p><p>　　1.與MCS-51 兼容 </p><p>　　2.4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 </p><p>　　3.壽命：1000寫/擦循

67、環(huán)</p><p>　　4.數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　5.全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz</p><p>　　6.三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　7.128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　8.32可編程I/O線</p><p>　　9.兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)

68、數(shù)器</p><p><b>　　10.5個(gè)中斷源 </b></p><p>　　11.可編程串行通道</p><p>　　12.低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　13.片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 </p><p>　　AT89C51芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>

69、　　AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，器件采用AEMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如2-6所示。</p><p>　　AT89C51 芯片的引腳說明</p><p>&l

70、t;b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH

71、進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入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。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位

72、雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)</p><p>　　圖2-6 AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>

73、　　勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是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門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。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。</p><p&

74、gt;　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p><p><b>　　口管腳備選功能</b></p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　

75、　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程

76、校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(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FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。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。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的

77、。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。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。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSE

78、N信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/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（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(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）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。&

79、lt;/p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　振蕩器特性：</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信

80、號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p><b>　　芯片擦除：</b></p><p>　　整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。</p><p>　　

81、此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 </p><p>　　單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器，這是編寫軟件的關(guān)鍵。串口通信需要用到特殊功能寄存器，它們是SCON，TCON，TMOD，SCON等

82、。</p><p>　　SBUF 數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個(gè)可以直接尋址的串行口專用寄存器。實(shí)際上SBUF 包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄存，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址－99H。CPU 在讀SBUF 時(shí)會(huì)指到接收寄存器，在寫時(shí)會(huì)指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時(shí)的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩

83、沖，一般情況下在寫發(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。至于操作SBUF寄存器的方法，則只要把這個(gè)99H 地址用關(guān)鍵字sfr定義為一個(gè)變量就可以對(duì)其進(jìn)行讀寫操作了，如sfr SBUF = 0x99；當(dāng)然你也可以用其它的名稱。通常在標(biāo)準(zhǔn)的reg51.h 或at89x51.h 等頭文件中已對(duì)其做了定義，只要用#include 引用就可以了。</p><p>　　SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)

84、視或控制接口狀態(tài)，都會(huì)引用到接口控制寄存器。SCON 就是51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98H，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制51 芯片串行口的工作狀態(tài)。51 芯片的串口可以工作在幾個(gè)不同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用SCON 寄存器。它的各個(gè)位的具體定義如下：</p><p>　　SM0、SM1 為串行口工作模式設(shè)置位，這樣兩位可以對(duì)應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置。串行口工作模式設(shè)置。

85、</p><p>　　SM0 SM1 模式 功能 波特率</p><p>　　0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12</p><p>　　0 1 1 8位UART 可變</p><p>　　1 0 2 9位UART fosc/32 或fosc/64</p><p>　　1 1 3 9位UART 可變</p&g

86、t;<p>　　在這里只說明最常用的模式1，其中的fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。UART 為(Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫。</p><p>　　SM2 在模式2、模式3 中為多處理機(jī)通信使能位。在模式0 中要求該位為0。</p><p>　　REM 為允許接收位，REM 置1 時(shí)串口允許接收，置0 時(shí)禁止接收。R

87、EM 是由軟件置位或清零。如果在一個(gè)電路中接收和發(fā)送引腳P3.0,P3.1 都和上位機(jī)相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當(dāng)要求在處理某個(gè)子程序時(shí)不允許串口被上位機(jī)來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個(gè)子程序的開始處加入REM=0 來禁止接收，在子程序結(jié)束處加入REM=1 再次打開串口接收。大家也可以用上面的實(shí)際源碼加入REM=0 來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　TB8 發(fā)送數(shù)據(jù)位8，在模式2 和3 是要發(fā)送的第9

88、 位。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機(jī)通信中這一位則用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。</p><p>　　RB8 接收數(shù)據(jù)位8，在模式2 和3 是已接收數(shù)據(jù)的第9 位。該位可能是奇偶位，地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位。在模式0 中，RB8 為保留位沒有被使用。在模式1 中，當(dāng)SM2=0，RB8 是已接收數(shù)據(jù)的停止位。</p><p>　　TI 發(fā)送中斷標(biāo)識(shí)位。在模式

89、0，發(fā)送完第8 位數(shù)據(jù)時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申請(qǐng)中斷，CPU 響應(yīng)中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在任何模式下，TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應(yīng)（如中斷打開），這時(shí)TI=1，表明發(fā)送已完成，TI 不會(huì)由硬件清除，所以這時(shí)必須用軟件對(duì)其清零。</p><p>　　RI 接收中斷標(biāo)識(shí)位。在模式0，接收第8 位結(jié)束時(shí)，由硬件置

90、位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。RI=1，申請(qǐng)中斷，要求CPU 取走數(shù)據(jù)。但在模式1 中，SM2=1時(shí)，當(dāng)未收到有效的停止位，則不會(huì)對(duì)RI 置位。同樣RI 也必須要靠軟件清除。常用的串口模式1 是傳輸10 個(gè)位的，1 位起始位為0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先，1 位停止位為1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時(shí)器1 或定時(shí)器2 的定時(shí)值（溢出速率）。AT89C51 和AT89C2051 等51 系列芯片只有兩個(gè)定時(shí)器

91、，定時(shí)器0 和定時(shí)器1，而定時(shí)器2是89C52 系列芯片才有的。</p><p>　　波特率在使用串口做通訊時(shí)，一個(gè)很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機(jī)的波特率一樣時(shí)才可以進(jìn)行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內(nèi)可以傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。波特率不是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標(biāo)準(zhǔn)9600 不是每秒種可以傳送9600個(gè)字節(jié)，而實(shí)際上它是指每秒可以傳送9600 個(gè)二進(jìn)位，而一個(gè)字節(jié)要8 個(gè)二進(jìn)位，如用串口模式1 來傳輸那么加上起始

92、位和停止位，每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用10 個(gè)二進(jìn)位，9600 波特率用模式1 傳輸時(shí)，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是9600÷10＝960 字節(jié)。51 芯片的串口工作模式0的波特率是固定的，為fosc/12，以一個(gè)12M 的晶振來計(jì)算，那么它的波特率可以達(dá)到1M。模式2 的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具體用那一種就取決于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD為0，波特率為focs/64，SMOD為1，波特率為focs/

93、32。模式1和模式3 的波特率是可變的，取決于定時(shí)器1或2(52 芯片)的溢出速率。</p><p>　　使用AT89C51編程時(shí)需注意事項(xiàng)</p><p>　　1.驅(qū)動(dòng)程序注意事項(xiàng)：在燒寫前要確認(rèn)計(jì)算機(jī)并口(PRN)要在BIOS中設(shè)置為ECP或ECP+EPP。否則計(jì)算機(jī)無法正確把數(shù)據(jù)到傳輸?shù)骄幊唐髦?。有打印機(jī)用戶一般無需設(shè)置它。 </p><p>　　2.編程器

94、注意事項(xiàng)：燒寫AT89C51單片機(jī)的時(shí)候，不允許中途斷電，否則會(huì)導(dǎo)致燒寫失敗。雖然可以修復(fù)，但畢竟對(duì)芯片不利。</p><p>　　3.電路中有隔離轉(zhuǎn)換電路，所以下述操作可以在計(jì)算機(jī)開啟的狀態(tài)下進(jìn)行：聯(lián)機(jī)順序是先連接好并口聯(lián)機(jī)線，再接通USB電源。斷開順序是，先拔下USB電源線，然后拔下并口線。 </p><p>　　4.要燒寫的芯片在燒寫好之后，可以直接打開鎖緊插座取下，不需要切斷電源。

95、 </p><p>　　5.芯片的VPP是12V左右，VPP電壓選擇按鈕平時(shí)請(qǐng)?zhí)幱谀J(rèn)位置，如果把VPP電壓位置調(diào)整混亂了，請(qǐng)按壓主板上的總復(fù)位按鈕即可還原編程器的初始默認(rèn)狀態(tài)。</p><p>　　6.AT89C51片內(nèi)存儲(chǔ)器售后通常處于擦除狀態(tài)，即每個(gè)地址單元內(nèi)容均為FFH，人們可隨時(shí)對(duì)其編程。</p><p>　　掌握了單片機(jī)的編程特性并知道可編程模數(shù)轉(zhuǎn)換芯

96、片的具體操作要求之后，就可以對(duì)芯片進(jìn)行初始化編程。</p><p><b>　　顯示電路的組成器件</b></p><p>　　LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡(jiǎn)稱LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的顯示屏幕。顯示電路的作用是把系統(tǒng)測(cè)得的環(huán)境溫度

97、直觀的顯示出來，使可以直接觀看。它由兩部分組成，分別是LED顯示器和74LS164串入并出芯片。</p><p>　　LED顯示器的介紹 </p><p>　　通過發(fā)光二極管芯片的適當(dāng)連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)?？蓸?gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)。由這些發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)可以組成數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示

98、器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器。 </p><p>　　基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的?？蓪?shí)現(xiàn)0～9的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等。由于LED顯示器是以LED為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于LED顯示器內(nèi)含多個(gè)發(fā)光二管，所以需有如下特殊參數(shù)： </p><p><b>　　

99、1．發(fā)光強(qiáng)度比 </b></p><p>　　由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng)度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強(qiáng)度比。比值可以在1.5～2.3間，最大不能超過2.5。 </p><p><b>　　2．脈沖正向電流 </b></p><p>　　若顯示器每段典型正向直流工作電流

100、為IF，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。</p><p>　　74LS164芯片的介紹</p><p>　　74ls164 為 8位移位寄存器,其主要電特性的如下：</p><p>　　當(dāng)清除端（CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（QA－QH）均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng) A、B任意一個(gè)為 低電平，則禁止

101、新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0 為低電平。當(dāng)A、B 有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK 上升沿作用下決定Q0 的狀態(tài)。 </p><p><b>　　引腳功能：</b></p><p>　　CLOCK：時(shí)鐘輸入端CLEAR： 同步清除輸入端（低電平有效） </p><p>　　A，B：串行數(shù)據(jù)輸入端

102、QA－QH： 輸出端</p><p>　　圖2-7 74LS164引腳圖</p><p>　　圖2-8 74LS164內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　74LS164的電源電壓最高為7V，一般情況工作電壓約5.5V，工作環(huán)境的溫度在0℃-70℃，儲(chǔ)存溫度在-65℃－150℃。</p><p>　　表2-4 74LS164真值表</p&g

103、t;<p>　　H－高電平，L－低電平，X－任意電平</p><p>　　↑－低到高電平跳變 </p><p>　　Qao，Qbo，Qho －規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條件建立前的電平 </p><p>　　Qan，Qgn －時(shí)鐘最近的↑前的電平 </p><p>　　圖2-9 74LS164時(shí)序圖</p><p&

104、gt;<b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了溫度測(cè)控系統(tǒng)的各個(gè)器件的主要技術(shù)參數(shù)，這是我們正確使用這種器件的主要依據(jù)。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于系統(tǒng)要室溫環(huán)境的溫度進(jìn)行測(cè)量，因此采用單片機(jī)對(duì)單總線系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是非常經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方案，其硬件連接

105、非常簡(jiǎn)單，可用單片機(jī)并口Pl、P2、P3中的任一位端口與單總線連接來實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件電路構(gòu)成</b></p><p>　　系統(tǒng)整體電路及測(cè)溫原理</p><p>　　本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個(gè)集溫度的采集、處理、顯示、超溫報(bào)警為一身的系統(tǒng)，整體框圖如圖3-1所示。</p><p&g

106、t;<b>　　圖3-1 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件電路由溫度傳感器、單片機(jī)、LED顯示器等組成。溫度傳感器負(fù)責(zé)采集溫度，把溫度信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)負(fù)責(zé)處理傳輸過來的信號(hào)，并令顯示電路顯示溫度，系統(tǒng)電路圖如圖3-2所示。</p><p>　　當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形

107、式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第1、2字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃／LSB形式表示。</p><p>　　當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位S=1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表3-1是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3-2

108、 系統(tǒng)電路圖</p><p>　　表3-1 部分溫度數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)表</p><p>　　DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較。若T＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)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)行報(bào)警搜索。</p><p>　　在64位ROM的最高有效字節(jié)中存