基于DS18B20溫度測試儀

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)智能儀表綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)蒙古科技大學(xué)智能儀表綜合訓(xùn)練設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：基于DS18B20溫度測試儀 學(xué)生姓名：xxx學(xué) 號：1267112112專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器班 級：2012-1指導(dǎo)教師：xxxI目 錄摘 要.III第一章 概述1第二章 總體方案設(shè)計(jì)22.1 設(shè)計(jì)目的和要求22.2設(shè)計(jì)方案22.3 系統(tǒng)的性能指標(biāo)22.4 溫度測試儀組成及器件選擇.3 2.4.1單片機(jī)的選擇.3 2.4.2溫度傳感器DS18B20的選擇.6 2.4.3 74LS164移位寄存器的選擇.8 2.4.4顯示模塊的選擇.8第三章 硬件設(shè)計(jì)與仿真113.1電源電路113.2時(shí)鐘電路113.3復(fù)位電

2、路123.4 溫度傳感器功能模塊123.5顯示電路133.6獨(dú)立按鍵輸入電路133.7蜂鳴器和LED燈報(bào)警電路.143.8仿真結(jié)果.14第四章 軟件設(shè)計(jì)164.1主流程圖164.2顯示流程圖164.3 Ds18b20溫度采集流程圖.174.4溫度處理流程圖.184.4.1溫度計(jì)算流程圖.184.4.2符號顯示流程圖.184.5按鍵流程圖.194.6 LED和蜂鳴器報(bào)警流程圖.19第五章 調(diào)試與總結(jié).21參考文獻(xiàn)附錄1：原理圖II 摘 要溫度是一種基本的環(huán)境參數(shù)，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實(shí)時(shí)測量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測量。因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要

3、意義。測量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器、智能集成溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。本文所介紹的智能溫度測量系統(tǒng)是基于DS18B20型數(shù)字式溫度傳感器，在89C52單片機(jī)的控制下，對環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的裝置。該系統(tǒng)測量范圍寬、測量精確度高，該系統(tǒng)可廣泛適用于人民的日常生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫度測量。關(guān)鍵詞：DS18B20；測溫儀；單片機(jī) 第一章 概 述日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，在冶金、食品加工、化工等工業(yè)生產(chǎn)過程中，廣泛使用的各種加熱爐、

4、熱處理爐、反應(yīng)爐等，都要求對溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。在日常生活中，電烤箱、微波爐、電熱水器、烘干箱等電器也需要進(jìn)行溫度檢測與控制。傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻。而熱電偶和熱電阻測出的一般是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。而采用單片機(jī)對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便，簡單和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高溫度控制的技術(shù)指標(biāo)。測量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。在測溫電路中，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，然后用單片機(jī)進(jìn)行

5、數(shù)據(jù)的處理，再在顯示電路上，將被測溫度顯示出來。這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，因此感溫電路的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。進(jìn)而想到采用智能溫度傳感器來設(shè)計(jì)數(shù)字溫度計(jì)。本數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，其溫度值可以直接被讀出來，通過核心器件單片機(jī)AT89C52控制溫度的讀寫和顯示，用LED數(shù)碼管顯示。測溫范圍為55125，最大分辨率可達(dá)0.0625。而且采用3線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)有3個(gè)模塊組成：主控制器、溫度傳感器DS18B20及顯示電路。控

6、制器使用AT89C52，溫度傳感器使用DS18B20，用4位共陰極LED數(shù)碼管以靜態(tài)顯示實(shí)現(xiàn)溫度顯示。系統(tǒng)程序主要包括主程序、溫度控制子程序及顯示子程序等等。綜上所述，本設(shè)計(jì)以智能集成溫度傳感器DS18B20為例，介紹基于DS18B20傳感器的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)適用于人們的日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用于溫度的檢測及控制。- 0 -第二章 總體方案設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)目的和要求運(yùn)用<<單片機(jī)原理及應(yīng)用>>課程等相關(guān)知識，根據(jù)題目要求進(jìn)行控制電路原理設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)與制作、控制軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試，從而加深對本課程知識點(diǎn)的理解，使學(xué)生綜合應(yīng)用知識能力、設(shè)計(jì)能力、調(diào)試能力及報(bào)告撰

7、寫能力等得到顯著提高。設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的DS18B20數(shù)字溫度計(jì)。課程設(shè)計(jì)要求：Ø 5V供電；Ø 溫度采集采用DS18B20；Ø LED數(shù)碼管顯示器；Ø 設(shè)計(jì)溫度控制器原理圖，用PROTEL畫出該原理圖；設(shè)計(jì)和繪制軟件流程圖，用C語言進(jìn)行程序編寫，然后進(jìn)行調(diào)試。2.2設(shè)計(jì)方案智能溫度測量系統(tǒng)主要由數(shù)字溫度計(jì)、單片機(jī)控制電路、數(shù)字式溫度顯示電路三部分組成。系統(tǒng)原理框圖如圖2.1所示。 圖2.1智能溫度測量系統(tǒng)原理框圖2.3 系統(tǒng)的性能指標(biāo)溫度測量范圍：55125 電路板工作溫度：070溫度測量精度：0.08792.4溫度測試儀組成及器件選擇下面根據(jù)設(shè)計(jì)要

8、求，針對各模塊需要完成的功能，本著簡單、實(shí)用、廉價(jià)、容易操作、穩(wěn)定的原則，對各個(gè)模塊進(jìn)行充分理論分析和方案論證。溫度測試儀的各個(gè)零部件如下：（1）主板1塊（2）DS18B20一個(gè)（3）74LS164靜態(tài)led顯示模塊1個(gè)（4）電源線與電源插座（5）USB轉(zhuǎn)串口線一個(gè)2.4.1 單片機(jī)的選擇STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用STC公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC8

9、9C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式12?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止，封裝有PDIP-40，PLCC-44，PQFP-44。在本系統(tǒng)中，選擇的是PDIP

10、-40封裝。 與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器；1000次擦寫周期；全靜態(tài)操作：0Hz33Hz；三級加密程序存儲器；32個(gè)可編程I/O口線；三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；八個(gè)中斷源；全雙工UART串行通道；低功耗空閑和掉電模式；掉電后中斷可喚醒；看門狗定時(shí)器；雙數(shù)據(jù)指針；掉電標(biāo)識符。 P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個(gè)TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在

11、程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部

12、上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 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。P3口也可作為AT89C51的

13、一些特殊功能口，如下所示：P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。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。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(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

14、信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(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。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲

15、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)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。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。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：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)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除： 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確

16、的控制信號組合，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”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，stc89C52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。圖2.2 AT89C52單片機(jī)特性：1、兼容MCS51指令系統(tǒng)2、8kB可反復(fù)擦寫(大于1000次）Flash ROM；3、32個(gè)雙向I/O口；4、256x8bit內(nèi)部RAM；5、

17、3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；6、時(shí)鐘頻率0-24MHz；7、2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；8、2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源；9、2個(gè)讀寫中斷口線，3級加密位；10、低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。2.4.2 溫度傳感器DS18B20的選擇美國Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是支持 "一線總線"接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)

18、的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。現(xiàn)在，新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。 DS18B20支持"一線總線"接口，測量溫度范圍為-55°C+125°C，在-10+85°C范圍內(nèi)，精度為±0.5°C。DS1822的精度較差為±2°C?，F(xiàn)場溫度直接以"一線總線"的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同

19、，新的產(chǎn)品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。2.2.3.1 主要特性：DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”，其具有獨(dú)特的優(yōu)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。 單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。（ 2 ）測量溫度范圍寬，測量精度高 DS18B20 的測量范圍為 -55 + 125 ； 在 -10+ 85°C 范圍內(nèi)，精度為 ±

20、0.5°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)在惟一的單線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。（ 5 ）供電方式靈活 DS18B20 可以通過內(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)更趨簡單，可靠性更高。（ 6 ）測量參數(shù)可配置 DS18B20 的測量分辨率可通過程序設(shè)定 912 位。（ 7 ） 負(fù)壓特性 電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會因發(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

21、。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)的測溫系統(tǒng)，因此也就被設(shè)計(jì)者們所青睞。 圖2.3 1DS18B20外觀圖2.4.3 74LS164移位寄存器的選擇 74HC164、74HCT164 是高速硅門 CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。74HC164、74HCT164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。74HC164、74HCT164 是 8 位邊

22、沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。 時(shí)鐘 (CP) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長度。引腳信息如圖2.4所示： 圖2.4 74ls164引腳信息圖時(shí)序圖如圖2.5所示： 圖2.5 74ls164時(shí)序圖2.4.4 顯示模塊的選擇本設(shè)計(jì)提供的顯示模塊是采用數(shù)碼管靜態(tài)顯示方式進(jìn)行顯示的。為了實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示，利

23、用74LS164芯片的8位串入，并出移位寄存器功能結(jié)合數(shù)碼管進(jìn)而達(dá)到目的。根據(jù)LED顯示譯碼方式分，可以分為硬件譯碼和軟件譯碼兩種。所謂硬件譯碼，就是用硬件譯碼器代替軟件求得顯示代碼，這樣不僅可以節(jié)省計(jì)算機(jī)的時(shí)間，而且程序設(shè)計(jì)簡單，只要把BCD碼（或十六進(jìn)制碼）從相應(yīng)的端口輸出即可完成顯示；如果用軟件的方法來直接將BCD碼（或十六進(jìn)制碼）轉(zhuǎn)換成自身的段碼即為軟件譯碼。本設(shè)計(jì)采用的是硬件譯碼。根據(jù)LED顯示驅(qū)動連接方式，可以分為靜態(tài)顯示驅(qū)動和動態(tài)顯示驅(qū)動。靜態(tài)顯示就是每一個(gè)數(shù)碼管都由一組數(shù)據(jù)線控制，所有的數(shù)碼管都同時(shí)亮，而動態(tài)顯示就是所有要顯示的數(shù)碼管一次循環(huán)逐個(gè)顯示，只要頻率足夠高，肉眼就看不

24、出閃爍，好像所有的同時(shí)顯示一樣。 在本設(shè)計(jì)中，由移位寄存器74LS164和LED數(shù)碼管共同組成顯示單元。74LS164是串行輸入并行輸出的移位寄存器。它具有兩個(gè)串行輸入端（A和B）和8位并行輸出端（QaQh）。CLR為異步清零端，當(dāng)其為低電平時(shí)，可使74LS164清零（復(fù)位）。因本設(shè)計(jì)不需要復(fù)位，所以將其接+5V。CLK為時(shí)鐘脈沖接收端，用以控制移位寄存器的移位節(jié)奏。74LS164的封裝如下圖2.6所示：圖2.6 74LS164的封裝LED數(shù)碼顯示管是一種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件如下圖。它使用了8個(gè)LED顯示管，其中7個(gè)用于顯示字符，1個(gè)用來顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為八

25、段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。對LED數(shù)碼顯示器的控制可以采用按時(shí)間向它提供具有一定驅(qū)動能力的位選和段選信號。LED數(shù)碼顯示有動態(tài)掃描顯示法和靜態(tài)顯示。本設(shè)計(jì)采用LED靜態(tài)顯示。 如下圖2.7所示為LED數(shù)碼管的共陰極顯示。圖2.7 LED共陰顯示 第三章 硬件設(shè)計(jì)與仿真3.1 電源電路 單片機(jī)工作時(shí)需要的+5V電壓，本設(shè)計(jì)采用普通的電源接口，通過5V的電源適配器供電，電源電路圖如圖3.1所示。 圖3.1電源電路3.2 時(shí)鐘電路單片機(jī)工作的過程中各指令的微操作在時(shí)間上有嚴(yán)格的次序，這種微操作的時(shí)間次序稱作時(shí)序，單片機(jī)的時(shí)鐘信號用來為單片機(jī)芯片內(nèi)部各種微操作提供時(shí)間基準(zhǔn)，STC89C52的時(shí)鐘產(chǎn)生方式

26、有兩種，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，一種是外部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式即在單片機(jī)的外部接一個(gè)晶振電路與單片機(jī)里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號，外部時(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號引入到單片機(jī)內(nèi)，此方式常用于多片STC89C52單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步，這種方式適宜用來使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號保持同步。一般要求外部信號高電平的持續(xù)時(shí)間大于20ns.且為頻率低于12MHz的方波。為了盡量降低功耗，所以采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。在STC89C52單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)震蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振）就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號，圖中電容C1和C2

27、的作用是穩(wěn)定頻率，電容值一般為30pF，晶振選擇的是11.0592MHz。 圖3.2晶振電路3.3 復(fù)位電路本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用的是開關(guān)復(fù)位電路，開關(guān)S1未按下是上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路在上電的瞬間，由于電容上的電壓不能突變，電容處于充電（導(dǎo)通）狀態(tài)，故RST腳的電壓與VCC相同。隨著電容的充電，RST腳上的電壓才慢慢下降。選擇合理的充電常數(shù)，就能保證在開關(guān)按下時(shí)是RST端有兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平從而使STC89C52內(nèi)部復(fù)位。開關(guān)按下時(shí)是按鍵手動復(fù)位電路，RST端通過電阻與VCC電源接通，通過電阻的分壓就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。電路RST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單

28、片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為11.0592MHz時(shí)，C3為10uF。 圖3.3復(fù)位電路3.4溫度傳感器功能模塊溫度傳感器是該系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，本設(shè)計(jì)采用的DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一款改進(jìn)型智能溫度傳感器，它集溫度測量、A/D轉(zhuǎn)換為一體，其溫度測量范圍從-55OC到+125OC，精度為±0.5 ° C，可在1秒鐘內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。它支持3V5.5V 的電壓范圍, 使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便; 其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入, 也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；此外，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，DS18B20能直接讀出被測

29、量的溫度，并且可以根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9 12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，它可在1 秒鐘內(nèi)把溫度變換成數(shù)字；由DS18B20 組建的溫度測量單元體積小, 便于攜帶和安裝。同時(shí)，DS18B20 可以直接與單片機(jī)連接, 無需后接A/D 轉(zhuǎn)換, 控制簡單。整體來說DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的,性能價(jià)格比也非常出色。如下為DS18B20的原理圖 。 圖3.4 DS18B20原理圖 3.5顯示電路顯示電路采用4位的led顯示數(shù)碼管，共陰極接法，到的溫度，顯示的度范圍為：-999.9999.9，其顯示電路如圖3.5所示。 圖3.5顯示電路3.6 獨(dú)立按鍵輸入電路如圖3.6,4個(gè)按鍵分別于單

30、片機(jī)的P1.4P1.7I/O口相接。無按鍵按下，均為高電平。若某個(gè)按鍵按下，則對應(yīng)的I/O口為低電平。圖3.6獨(dú)立按鍵輸入電路3.7 蜂鳴器和led燈報(bào)警電路當(dāng)測量的溫度低于下限或高于上限時(shí)，單片機(jī)就會給P1.7口一個(gè)延時(shí)為1ms高低電平交替變化的電平，驅(qū)動蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)也給P0.0口同樣的電平，使led燈閃爍。圖3.7蜂鳴器和led燈報(bào)警電路3.8仿真結(jié)果運(yùn)用Proteus 7 Professional進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果如圖3.8所示: 圖3.8 仿真顯示結(jié)果 第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1主流程圖主流流程圖4.1圖所示。首先做中斷初始化處理，接著開機(jī)顯示，最后不斷處理溫度，程序主流程圖如圖4.1所示： 圖4.1 程序主流程圖4.2顯示流程圖顯示子程序如4.2所示，首先求取溫度的百十個(gè)十分諸位，然后分時(shí)的送入數(shù)碼管顯示。并使其定時(shí)按規(guī)定時(shí)間刷新一次，其顯示子程序流程圖如圖4.2所示： 圖4.2顯示程序流程圖4.3 Ds18b20溫度采集流程圖Ds18b20采集溫度子程序如圖4.3所示。主要用來讀取溫度值，并通過單總線送入單片機(jī)做溫度處理和顯示。 圖4.3 Ds18b20溫度采集流程圖4.4溫度處理流程圖 圖4.4溫度處理流程圖4.4.1溫度計(jì)算流程圖圖4.5計(jì)算溫度流程圖4.4.2符號顯示流程圖圖4.6符號顯示流程