【本科優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)】單片機(jī)自動(dòng)溫控器的設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)自動(dòng)溫控器的設(shè)計(jì)摘要在現(xiàn)代的各種工業(yè)生產(chǎn)中很多地方都需要用到溫度控制系統(tǒng)。因?yàn)橹悄芑目刂葡到y(tǒng)操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大、測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以它將會(huì)在我們今后的生活中扮演重要的角色。本文首先介紹了溫度傳感器的背景、研究現(xiàn)狀、開展趨勢(shì)；然后介紹了AT89S52單片機(jī)和溫度傳感器DS18B20的相關(guān)的根底知識(shí)和技術(shù)問(wèn)題；其次根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)了硬件電路圖。它主要由四局部組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)，數(shù)碼管，繼電器，溫度傳感器組成。根據(jù)要求該控制器可以設(shè)定溫度范圍，當(dāng)被測(cè)溫度超出設(shè)定范圍后控制器可以發(fā)出報(bào)警并對(duì)環(huán)境進(jìn)行加熱或制冷的處理。最后根據(jù)各局部元件的工作流程畫出整體的軟件流程圖。關(guān)鍵詞可調(diào)溫度控制

2、；DS18B20；數(shù)碼管；繼電器AbstractIn modern industrial production are needed in many places the temperature control system. Because the intelligent control system is simple, powerful, high measurement accuracy, the advantages of anti-interference ability, it will be in our future life, to play an important ro

3、le. This paper first introduces the background of a temperature sensor to study the status quo and development trend; followed AT89S52 introduced single-chip and temperature sensor DS18B20 the basis of the relevant knowledge and technical problems; again under the title of the hardware circuit desig

4、n. It is mainly composed of four parts: microprocessor, digital control, relay, temperature sensor. In accordance with the requirements of the controller can set the temperature range, when the measured temperature exceeded the set range of the controller may issue a warning after the environment an

5、d the handling of heating or cooling. Finally, according to the various parts of the workflow components of the software flow chart of the overall draw.KeywordsAdjustable temperature control;the DS18B20; Digital tube;Relay目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc233040991 摘要 PAGEREF _Toc233040991 h I HYP

6、ERLINK l _Toc233040992 Abstract PAGEREF _Toc233040992 h II HYPERLINK l _Toc233040993 第1章 緒論 PAGEREF _Toc233040993 h 1 HYPERLINK l _Toc233040994 課題背景 PAGEREF _Toc233040994 h 1 HYPERLINK l _Toc233040995 1.1.1 傳感器的開展 PAGEREF _Toc233040995 h 2 HYPERLINK l _Toc233040996 溫度控制器的開展現(xiàn)狀和開展趨勢(shì) PAGEREF _Toc233040

7、996 h 3 HYPERLINK l _Toc233040997 溫度控制器的開展?fàn)顩r PAGEREF _Toc233040997 h 3 HYPERLINK l _Toc233040998 1.2.2 溫度控制器的開展趨勢(shì) PAGEREF _Toc233040998 h 3 HYPERLINK l _Toc233040999 本文研究?jī)?nèi)容 PAGEREF _Toc233040999 h 4 HYPERLINK l _Toc233041000 第2章 芯片及元件介紹 PAGEREF _Toc233041000 h 5 HYPERLINK l _Toc233041001 AT89S52單片機(jī)的

8、根本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc233041001 h 5 HYPERLINK l _Toc233041002 AT89S52單片機(jī)的主要特征 PAGEREF _Toc233041002 h 5 HYPERLINK l _Toc233041003 AT89S52單片機(jī)的存儲(chǔ)器和I/O接口電路 PAGEREF _Toc233041003 h 6 HYPERLINK l _Toc233041004 AT89S52單片機(jī)的引腳功能 PAGEREF _Toc233041004 h 9 HYPERLINK l _Toc233041005 2.2 高精度的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 PAGEREF

9、 _Toc233041005 h 11 HYPERLINK l _Toc233041006 DS18B20的性能特點(diǎn) PAGEREF _Toc233041006 h 12 HYPERLINK l _Toc233041007 2.2.2 DS18B20的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc233041007 h 13 HYPERLINK l _Toc233041008 DS18B20的測(cè)溫原理 PAGEREF _Toc233041008 h 13 HYPERLINK l _Toc233041009 2.2.4 DS18B20的命令格式 PAGEREF _Toc233041009 h 15 HYPERL

10、INK l _Toc233041010 1-Wire總線信號(hào)時(shí)序 PAGEREF _Toc233041010 h 17 HYPERLINK l _Toc233041011 本章小結(jié) PAGEREF _Toc233041011 h 18 HYPERLINK l _Toc233041012 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc233041012 h 19 HYPERLINK l _Toc233041013 3.1 方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc233041013 h 19 HYPERLINK l _Toc233041014 控制與報(bào)警模塊 PAGEREF _Toc233041014

11、h 19 HYPERLINK l _Toc233041015 原理及性質(zhì)介紹 PAGEREF _Toc233041015 h 19 HYPERLINK l _Toc233041016 選擇方法 PAGEREF _Toc233041016 h 20 HYPERLINK l _Toc233041017 3.3 定時(shí)與復(fù)位模塊 PAGEREF _Toc233041017 h 22 HYPERLINK l _Toc233041018 時(shí)鐘電路 PAGEREF _Toc233041018 h 22 HYPERLINK l _Toc233041019 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc233041019

12、h 23 HYPERLINK l _Toc233041020 3.4 按鍵與溫度顯示模塊 PAGEREF _Toc233041020 h 24 HYPERLINK l _Toc233041021 輸入設(shè)備 PAGEREF _Toc233041021 h 24 HYPERLINK l _Toc233041022 溫度顯示 PAGEREF _Toc233041022 h 25 HYPERLINK l _Toc233041023 本章小結(jié) PAGEREF _Toc233041023 h 28 HYPERLINK l _Toc233041024 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc23304

13、1024 h 29 HYPERLINK l _Toc233041025 4.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能 PAGEREF _Toc233041025 h 29 HYPERLINK l _Toc233041026 溫度保持 PAGEREF _Toc233041026 h 30 HYPERLINK l _Toc233041027 盤掃描流程圖 PAGEREF _Toc233041027 h 30 HYPERLINK l _Toc233041028 4.4 數(shù)據(jù)采集流程圖 PAGEREF _Toc233041028 h 31 HYPERLINK l _Toc233041029 4.5 總流程圖 PAGEREF

14、_Toc233041029 h 32 HYPERLINK l _Toc233041030 4.6 本章小結(jié) PAGEREF _Toc233041030 h 32 HYPERLINK l _Toc233041031 結(jié)論 PAGEREF _Toc233041031 h 33 HYPERLINK l _Toc233041032 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc233041032 h 34 HYPERLINK l _Toc233041033 致謝 PAGEREF _Toc233041033 h 36 HYPERLINK l _Toc233041034 附錄1 PAGEREF _Toc2330410

15、34 h 37 HYPERLINK l _Toc233041035 附錄2 PAGEREF _Toc233041035 h 42 HYPERLINK l _Toc233041036 附錄3 PAGEREF _Toc233041036 h 46 HYPERLINK l _Toc233041037 附錄4 PAGEREF _Toc233041037 h 60第1章 緒論 課題背景溫度是科學(xué)技術(shù)中最根本的物理量之一，物理化學(xué)生物等學(xué)科都離不開溫度。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的開展及生活環(huán)境質(zhì)量的提高，溫度的監(jiān)測(cè)與控制已成為生產(chǎn)和生活中必不可少的手段。例如大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)車間，溫度太高會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)元件壽命降

16、低，并導(dǎo)致故障增多，嚴(yán)重的話會(huì)導(dǎo)致機(jī)械的電路板產(chǎn)生粘結(jié)，導(dǎo)致短路。在農(nóng)業(yè)上，先進(jìn)的工廠式育苗和種植、食用菌的培養(yǎng)與生產(chǎn)及水果的保險(xiǎn)等；高質(zhì)量的室內(nèi)生活環(huán)境，需要保持一定的溫度，不能過(guò)高也不能過(guò)低；這些都需要對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。1人類早300多年前利用了物質(zhì)的熱脹冷縮性質(zhì)已經(jīng)創(chuàng)造了煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、等液體溫度計(jì)。水銀溫度計(jì)至今仍然是各種溫度測(cè)量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)?？墒撬娜秉c(diǎn)是只能近距離觀測(cè)，而且水銀有毒，玻璃管易碎。代替水銀的有酒精溫度計(jì)和金屬?gòu)椈善瑴囟扔?jì)，它們雖然沒(méi)有毒性，但是測(cè)量精度很低，只能作為粗略的測(cè)量，只在居民住宅中滿足要求。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中為了提高測(cè)量精度，出現(xiàn)了

17、很多種溫度的檢測(cè)方法，常用的有電阻式、熱電偶式、PN結(jié)型、光纖式、輻射式等。它們都是基于溫度變化引起的其物理參數(shù)的變化的原理，隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了集成的數(shù)字化溫度傳感器，溫度檢測(cè)的傳統(tǒng)方法是使用模擬傳感器，那么一個(gè)溫度量要經(jīng)過(guò)感溫元件、測(cè)量電路、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之后才能得到相應(yīng)的數(shù)字量，這樣設(shè)計(jì)者須考慮的線路環(huán)節(jié)較多，相應(yīng)測(cè)溫裝置中元器件數(shù)量降不下來(lái)，隨之影響產(chǎn)品的可靠性和體積微縮化。而且模擬信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程中，如何抗電磁干擾是一個(gè)難以解決的問(wèn)題。對(duì)于多點(diǎn)溫度檢測(cè)的場(chǎng)合，各被測(cè)點(diǎn)到測(cè)試裝置之間引線距離往往不同，還有各敏感元件參數(shù)的不一致性都是造成誤差的原因。把被測(cè)溫度

18、這一非電模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，將其處理過(guò)程的多個(gè)環(huán)節(jié)集成在單片IC器件內(nèi)部，是解決傳統(tǒng)溫度檢測(cè)方法弊病的理想途徑。與模擬傳感器相比，由于采取高集成度設(shè)計(jì)，使數(shù)字式傳感器在可靠性、抗干擾能力以及器件微小化方面都有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但受半導(dǎo)體器件本身限制，數(shù)字式傳感器還存在一些不夠理想的地方。比方實(shí)際應(yīng)用時(shí)需加修正值，測(cè)溫范圍不寬，一般為-55度到+125度。雖然存在一些缺乏，但是充分利用微處理技術(shù)開展數(shù)字化、集成化和自動(dòng)化的溫度傳感器仍是溫度傳感器的開展方向之一。DS18B20溫度傳感器就是其中一種。 傳感器的開展傳感器是一種能將物理量、化學(xué)量、生物量等轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的器件。輸出信號(hào)有不同形式，如電壓、

19、電流、頻率、脈沖等，能滿足信息傳輸、處理、記錄、顯示、控制要求，是自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)中不可缺少的元件。如果把計(jì)算機(jī)比作大腦，那么傳感器那么相當(dāng)于五官，傳感器能正確感受被測(cè)量并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)輸出量，對(duì)系統(tǒng)的質(zhì)量起決定性作用。自動(dòng)化程度越高，系統(tǒng)對(duì)傳感器要求越高。在今天的信息時(shí)代里，信息產(chǎn)業(yè)包括信息采集、傳輸、處理三局部，即傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)。現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)由于超大規(guī)模集成電路的飛速開展，而已經(jīng)充分興旺后，不僅對(duì)傳感器的精度、可靠性、響應(yīng)速度、獲取的信息量要求越來(lái)越高，還要求其本錢低廉且使用方便。顯然傳統(tǒng)傳感器因功能、特性、體積、本錢等已難以滿足而逐漸被淘汰。世界許多興

20、旺國(guó)家都在加快對(duì)傳感器新技術(shù)的研究與開發(fā)，并且都已取得極大的突破。如今傳感器新技術(shù)的開展，主要表達(dá)開展趨勢(shì)是微機(jī)械加工化、集成化和智能化。半導(dǎo)體技術(shù)中的加工方法有氧化、光刻、擴(kuò)散、沉積、平面電子工藝，各向?qū)愿g及蒸鍍，濺射薄膜等，這些都已引進(jìn)到傳感器制造。因而產(chǎn)生了各種新型傳感器，如利用半導(dǎo)體技術(shù)制造出硅微傳感器，利用薄膜工藝制造出快速響應(yīng)的氣敏、濕敏傳感器，利用濺射薄膜工藝制壓力傳感器等。集成傳感器的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)傳感器無(wú)法到達(dá)的，它不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的傳感器，其將輔助電路中的元件與傳感元件同時(shí)集成在一塊芯片上，使之具有校準(zhǔn)、補(bǔ)償、自診斷和網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它可降低本錢、增加產(chǎn)量，美國(guó)LUCAS、

21、NOVASENSOR公司開發(fā)的這種血壓傳感器，每星期能生產(chǎn)1萬(wàn)只。2智能化傳感器是一種帶微處理器的傳感器，是微型計(jì)算機(jī)和傳感器相結(jié)合的成果，它兼有檢測(cè)、判斷和信息處理功能，與傳統(tǒng)傳感器相比有很多優(yōu)點(diǎn)。 溫度控制器的開展現(xiàn)狀和開展趨勢(shì) 溫度控制對(duì)于小到人民的日常生活、大到鋼鐵等大型工業(yè)生產(chǎn)工程都具有廣闊的應(yīng)用前景，目前我國(guó)的溫度控制主要以傳統(tǒng)的控制方式為主。 溫度控制器的開展?fàn)顩r隨著社會(huì)的開展社會(huì)的進(jìn)步，在很多的電子產(chǎn)品中用到了溫度監(jiān)測(cè)和溫度控制。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣性，各種適應(yīng)于不同場(chǎng)合的溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)代的溫控技術(shù)目前實(shí)現(xiàn)溫控的方法有很多種，如：油浴恒溫法、比例式、積

22、分式及其組合的調(diào)節(jié)方法等等，其中有的方法到達(dá)熱平衡需要的時(shí)間很長(zhǎng)，但是溫度控制精度很高，而有的是到達(dá)熱平衡的時(shí)間短但是其溫度控制精度卻不夠高?，F(xiàn)在溫度控制大多采用智能調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器有國(guó)產(chǎn)的也有國(guó)外的，國(guó)產(chǎn)調(diào)節(jié)器分辨率和精度較低，溫度控制效果不是很理想，但價(jià)格廉價(jià)，國(guó)外調(diào)節(jié)器分辨率和精度較高，價(jià)格較貴。單片機(jī)溫度控制技術(shù)涉及到傳感器技術(shù)、信息采集技術(shù)和信息處理技術(shù)，近些年來(lái)人們采用了模糊傳感器使溫度控制技術(shù)得到了很大的提高，它以適應(yīng)測(cè)量環(huán)境變化的能力強(qiáng)可以自我管理和調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)在今后的開展中得到更廣泛的應(yīng)用，這也將成為溫度控制的開展趨勢(shì)。 溫度控制器的開展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，單片機(jī)及相關(guān)

23、電子技術(shù)飛速開展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。利用單片機(jī)和傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確測(cè)量，提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，本錢低廉，應(yīng)用十分廣泛。它采用了冷端補(bǔ)償、型濾波、低漂移高精度放大器、A/D轉(zhuǎn)換技器及單片機(jī)控制技術(shù)?；趩纹瑱C(jī)模糊控制器是一種近來(lái)開展起來(lái)的新型控制器，其優(yōu)點(diǎn)是不要求掌握被控制對(duì)象的精確模型，通過(guò)對(duì)溫度進(jìn)行控制，能得到夠較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，并且適應(yīng)性強(qiáng)，上升時(shí)間快。因?yàn)樵诤芏囝I(lǐng)域都要涉及到溫度，工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的許多場(chǎng)合對(duì)溫度有嚴(yán)格要求，所以溫度控制器已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域，比方冶金工業(yè)、造紙行業(yè)、機(jī)械制造、溫室、養(yǎng)殖場(chǎng)、冷凍室等。利用單片機(jī)控制溫度給我們的生活帶來(lái)了方便，如何使我們的生活更加美好

24、，提高生產(chǎn)效率是我們今后研究的主要方向。溫度控制器的開展方向是數(shù)字化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化。其中傳感器和微處理器賦以智能的結(jié)合實(shí)現(xiàn)智能化(intelligent)將成為今后溫度控制系統(tǒng)開展的主要趨勢(shì)。它的主要表現(xiàn)形式就是功能強(qiáng)大，更人性化的設(shè)計(jì)：(1)自動(dòng)自動(dòng)校零、自動(dòng)標(biāo)定、自動(dòng)校正功能。(2)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。(3)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記與信息處理功能。(4)具有判斷、決策處理功能。(5)能夠自動(dòng)檢測(cè)、自選量程、自尋故障。 本文研究?jī)?nèi)容本文的主要工作目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)以AT89S52單片機(jī)、DS18B20、達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)繼電器為控制局部來(lái)實(shí)現(xiàn)的溫度智能控制系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要工作是熟悉DS18B2

25、0，了解溫控系統(tǒng)的工作過(guò)程。本文工作過(guò)程是：首先在緒論介紹了溫度測(cè)量的開展現(xiàn)狀，接著介紹了主要元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，而后介紹系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)過(guò)程和軟件設(shè)計(jì)過(guò)程。第2章 芯片及元件介紹系統(tǒng)主要由AT89S52單片機(jī)DS18B20溫度傳感器，數(shù)碼管顯示模塊構(gòu)成。下面分別詳細(xì)介紹一下各個(gè)模塊的硬件結(jié)構(gòu)。 AT89S52單片機(jī)的根本結(jié)構(gòu)單片機(jī)(Simple Chip Microcomputer)的全稱為單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)，是微型計(jì)算機(jī)中的一類是將CPU、存儲(chǔ)器、總線、I/O接口電路集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上。單片機(jī)具有體積小、功能全、價(jià)格低廉的突出優(yōu)點(diǎn)同時(shí)其軟件業(yè)也非常豐富，并可將這些軟件嵌入到

26、其他產(chǎn)品中，使其他產(chǎn)品具有豐富的功能。ATMEL公司是世界上高級(jí)半導(dǎo)體產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和行銷的領(lǐng)先者，產(chǎn)品包括了微處理器、可編程邏輯器件、非易失性存儲(chǔ)器、平安芯片、混合信號(hào)及RF射頻集成電路。ATMEL公司在AT89C系列單片機(jī)的根底上，推出了以MSC-51核心技術(shù)為其內(nèi)核，采用該公司高性能、低功耗、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)的AT89S系列單片機(jī)，包括AT89S51、AT89S52、AT89S53和AT89S8252。與AT89C系列相比，AT89S系列的運(yùn)算速度有了很大的提高，在功能上新增加了雙數(shù)據(jù)指針、定時(shí)監(jiān)視器等，能更好地滿足各種不同的應(yīng)用需要。本節(jié)重點(diǎn)介紹AT89S52單片機(jī)的硬件組成結(jié)構(gòu)及其

27、引腳功能。 AT89S52單片機(jī)的主要特征AT89S52單片機(jī)是AT89S系列中的增強(qiáng)產(chǎn)品，采用了ATMEL公司的技術(shù)領(lǐng)先的Flash存儲(chǔ)器，是低功耗、高性能、采用了CMOS工藝制造的8位單片機(jī)。AT89S52單片機(jī)的主要特性如下：18位字長(zhǎng)的CPU；2可在線ISP編程的8KB片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器；3可編程的32根I/O口線(P0P3)；45V電壓操作范圍；53個(gè)可編程16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；6雙數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1；7具有8個(gè)中斷源、6個(gè)中斷矢量、2級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷系統(tǒng)；8可在“空閑和“掉電兩種低功耗方式運(yùn)行；93級(jí)程序鎖定位；10全雙工的UART穿行通信口；11一個(gè)看門狗定時(shí)器WTD

28、；12具有斷電標(biāo)志位POF；13振蕩器和時(shí)鐘電路的全靜態(tài)工作頻率030Hz；14與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容。 AT89S52單片機(jī)的存儲(chǔ)器和I/O接口電路.1 AT89S52單片機(jī)的存儲(chǔ)器 T89S52單片機(jī)芯片內(nèi)配置有8KB(0000H1FFFH)的Flash程序存儲(chǔ)器和256B(00HFFH)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，根據(jù)需要可擴(kuò)展到最大64KB的程序存儲(chǔ)器和64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因此AT89S52的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可分為4局部：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。(1) 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：圖2-1 程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)由圖2-1可以看到，AT89S52

29、單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器沒(méi)有采取分區(qū)的方法，64K的空間是統(tǒng)一使用的。在讀取程序存儲(chǔ)器中所存的程序時(shí)，是從芯片內(nèi)的程序開始讀取還是由芯片外的程序開始讀取有引腳的信號(hào)電平來(lái)控制。當(dāng)引腳=1(接通電源電壓Vcc)時(shí)，CPU從芯片內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的0000H單元開始讀取指令代碼，假設(shè)外部有擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，且程序計(jì)數(shù)器PC的值超過(guò)了1FFFH，那么CPU會(huì)自動(dòng)到片外程序存儲(chǔ)器的空間2000HFFFFH讀取指令代碼。引腳=0(接地)時(shí)，CPU只對(duì)外部存儲(chǔ)器進(jìn)行讀取操作，由信號(hào)進(jìn)行讀選通。程序計(jì)數(shù)器PC是一個(gè)16位的獨(dú)立計(jì)數(shù)器，其中存放著下一條將被讀取的指令的代碼在存儲(chǔ)器中的地址，程序計(jì)數(shù)器PC中地址數(shù)據(jù)的變化軌

30、跡決定了控制程序的執(zhí)行流程。當(dāng)開機(jī)或復(fù)位后，PC中的地址數(shù)據(jù)位0000H，因此開機(jī)或復(fù)位后總是從程序存儲(chǔ)器的0000H單元開始讀取指令代碼。(2) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 AT89S52單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間分為芯片內(nèi)部和芯片外部?jī)蓚€(gè)局部，這是與程序存儲(chǔ)器相同的地方。與程序存儲(chǔ)器不同的地方是使用了不同的指令訪問(wèn)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使用MOV指令訪問(wèn)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使用MOVX類指令訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。外部數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間最大為64KB，地址范圍為0000HFFFFH。AT89S52內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量為256B，地址為00HFFH，其內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間分布情況如圖2-2所示：7FH2FH1FH17

31、H0FH08H00H07H特殊功能存放器SFR工作存放器組010H工作存放器組218H工作存放器320H工作存放器組430H位尋址80H字節(jié)尋址區(qū)FFH字節(jié)尋址區(qū)圖2-2 內(nèi)部存儲(chǔ)器空間分布結(jié)構(gòu)從圖2-2可以看到，整個(gè)256B的地址空間分為4個(gè)區(qū)域：工作存放器區(qū)、可按位尋址的RAM區(qū)和特殊功能存放器區(qū)。工作存放器區(qū)共有4組工作存放器，4組工作存放器的地址分別為00H07H、08H0FH、10H17H、18H1FH，總共占據(jù)了32B的存儲(chǔ)單元。每組工作存放器對(duì)應(yīng)8個(gè)工作存放器，其名稱為R0，R1，R2，R7。改變程序狀態(tài)字存放器PSW中的RS0和RS1的內(nèi)容，便可以選擇不同的工作存放器組，作為C

32、PU當(dāng)前的工作存放器組。假設(shè)程序中不需要4組工作存放器，其余的存放器可作一般的RAM單元。工作存放器組一般用于中斷效勞程序或子程序調(diào)用中，為了保護(hù)數(shù)據(jù)，進(jìn)入中斷效勞程序后選用與主程序不同的工作存放器組。工作存放器組與RS1、RS0對(duì)應(yīng)的關(guān)系如表2-1所示。表2-1 工作存放器組與RS1、RS0的對(duì)應(yīng)關(guān)系RS1RS0存放器組片內(nèi)RAM地址00000H07H01108H0FH10210H17H11318H1FH如當(dāng)前工作存放器組為作存放器組0，那么R0對(duì)應(yīng)00H單元，R7對(duì)應(yīng)07H單元；假設(shè)前工作存放器組為作存放器組1那么R0對(duì)應(yīng)08單元，R7對(duì)應(yīng)0F單元；依此類推。對(duì)R0R7工作的操作那么是對(duì)當(dāng)

33、前存放器的操作。復(fù)位后默認(rèn)工作存放器為0。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器20H2FH共16B的存儲(chǔ)空間可按位尋址的RAM區(qū)域?？梢詫?duì)這個(gè)空間按位尋址，即可對(duì)這個(gè)存儲(chǔ)空間按位尋址，即可按位進(jìn)行讀/寫操作，這為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)帶來(lái)了極大的便利，用戶可以利用這些按位讀/寫的RAM，將應(yīng)用系統(tǒng)中表示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一些標(biāo)放在這些存儲(chǔ)單元中。對(duì)于可按位尋址的16BRAM存儲(chǔ)空間。未被按位使用的存儲(chǔ)單元仍然可以作為一般按字節(jié)尋址的RAM使用，充分的利用了有限的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM空間。3.2 I/O接口電路 CPU的數(shù)據(jù)處理速度要遠(yuǎn)高于外圍設(shè)備，同時(shí)各外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)處理速度也不盡相同因此在CPU與外圍設(shè)備進(jìn)行信息交換時(shí)要解決

34、處理速度的匹配問(wèn)題，以有效的提高CPU的工作效率；與此同時(shí)還要對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，I/O接口正式為滿足上述要而求設(shè)計(jì)的。CPU和外圍設(shè)備進(jìn)行信息交換都要通過(guò)接口電路實(shí)現(xiàn)。AT89S52單片機(jī)內(nèi)部集成4個(gè)可編程的并行I/O口(P0P3)，每個(gè)接口電路都有鎖存器和驅(qū)動(dòng)器，輸入接口電路都具有三態(tài)門控制。P0P3口同RAM統(tǒng)一編址，可以當(dāng)做特殊功能存放器SFR尋址。 AT89S52單片機(jī)的引腳功能AT89S52主要有PDIP封裝、PLCC封裝和TQFP封裝。雖然封裝形式不同但是各引腳的功能相同。接下來(lái)詳細(xì)的介紹PDIP封裝的AT89S52單片機(jī)引腳排列如圖2-3所示。圖2-3 PDIP封裝.1 復(fù)位、

35、控制和選通引腳 共有4個(gè)控制信號(hào)線，RST、/VPP、ALE/和。(1) RST 該引腳為復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作的情況，該引腳置成高電平并保持2機(jī)器周期以上時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位。當(dāng)定時(shí)監(jiān)視器WDT溢出時(shí)，該引腳置成高電平并持續(xù)96個(gè)振蕩周期。(2) /VPP 為訪問(wèn)芯片內(nèi)部和芯片外部程序存儲(chǔ)器的選擇信號(hào)。為低電平時(shí)，對(duì)程序存儲(chǔ)器的操作限定在外部程序存儲(chǔ)器進(jìn)行，地址為0000HFFFFH。為高電平(接電源電壓Vcc)時(shí)，CPU首先從芯片內(nèi)程序存儲(chǔ)器(0000H1FFFH)的0000H單元開始讀取所存儲(chǔ)的指令代碼；假設(shè)芯片外部有擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器，那么CPU在執(zhí)行完芯片內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中

36、的程序后，自動(dòng)轉(zhuǎn)向去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的程序。VPP為片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器的編程電壓。對(duì)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)，該引腳接接編程電壓VPP(5V或12V)；對(duì)程序進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，該引腳接電源VCC。(3) ALE/ 低字節(jié)地址所存允許信號(hào)/編程脈沖輸入端。ALE為低字節(jié)地址所存信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展是ALE的下降沿將P0口輸出的低8為地址所存器中，以實(shí)現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)復(fù)用，ALE連續(xù)輸出1/6振蕩頻率的脈沖，可作為外部計(jì)數(shù)或時(shí)鐘信號(hào)。讀取外部程序存儲(chǔ)器(4) 為外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。CPU讀取外部程序存儲(chǔ)器中的指令代碼時(shí)，被讀取的指令代碼被送至P0口；讀寫片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器R

37、AM時(shí)，無(wú)效。.2 多功能I/O口引腳P0P3口 接下來(lái)分別介紹各個(gè)接口：(1) P0口 8位并行、雙向、開漏輸出的I/O口，作為輸出時(shí)可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。該口內(nèi)無(wú)上拉電阻，由兩個(gè)MOS管串接，既可斷開漏極輸出又可處于高阻狀態(tài)，因此成為雙向、漏極開路I/O口。對(duì)片外存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，該口作為低8位地址線和數(shù)據(jù)線復(fù)用。對(duì)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該口接收指令的字節(jié)代碼，而對(duì)程序進(jìn)行校檢時(shí)該口輸出指令的字節(jié)代碼，程序校檢時(shí)需外接10K的上拉電阻。該口作為通用的I/O口使用時(shí)，需要外接上拉電阻。作為輸入口使用時(shí)，需對(duì)每個(gè)引腳寫入1成為高阻抗輸入口，這時(shí)該口為準(zhǔn)雙向I/O口。(2) P

38、1口 具有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，當(dāng)編程和校驗(yàn)程序時(shí)定義為低8位的地址線。作為輸入時(shí)需要先將每個(gè)引腳置成1。同時(shí)還是定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2捕捉重裝操作的控制信號(hào)。(3) P2口 具有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。訪問(wèn)片外16位地址的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)。該口作為高8位地址線。而當(dāng)只需要8位地址線時(shí)，該口將輸出特殊功能存放器P2中的內(nèi)容。編程和校驗(yàn)程序時(shí)，該口接收高字節(jié)地址和一些控制信號(hào)。(4) P3口 具有內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。做為普通I/O口的輸入使用時(shí)，應(yīng)該先將該口的的引腳置1。除此之外P3口還提供了一些第

39、二功能，如表2-2所示：表2-2 AT89S52單片機(jī)P3口的第二功能引腳第二功能說(shuō)明P0RXD串行數(shù)據(jù)接收P1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P2外部中斷0請(qǐng)求P3外部中斷1請(qǐng)求P4T0定時(shí)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入P5T1定時(shí)器1外部事件計(jì)數(shù)輸入P6外部RAM寫選通P7外部RAM讀選通.2 外部晶振引腳 XTAL1：芯片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生的輸入端。XTAL2：芯片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。3 高精度的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20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(wèn)世的。目前智能溫度傳感器已經(jīng)成為集成溫度傳感器中最具活力和開展的一種新產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳

40、感器、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器(或存放器)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)存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。按照串行總線來(lái)劃分，有單線總線(1-Wire)、二線總線(含I2C度0.625度，典型產(chǎn)品有DS1820、DS18B20、DS18S20。 DS18B20的性能特點(diǎn)DS18B20是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司應(yīng)用單總線技術(shù)的一種改良型智能溫度傳感器，可廣泛的用于工業(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，例如多路溫度測(cè)控儀、中央空調(diào)、大型冷庫(kù)、恒溫裝置等。下面是它的主要技術(shù)特性：1支持多節(jié)點(diǎn)，使分布式的測(cè)溫系統(tǒng)的線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)便，硬

41、件開銷大為減少。2采用單總線專用技術(shù)，既可通過(guò)串行口線，也可通過(guò)其它I/O口線與微機(jī)接口，無(wú)須經(jīng)過(guò)其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值(9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位)。3可以通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，具有超低功耗工作方式。4測(cè)溫范圍為。5溫度轉(zhuǎn)換精度912位可變，能夠直接將溫度轉(zhuǎn)換成16位二進(jìn)制數(shù)的方式串行輸出，12位精度轉(zhuǎn)換時(shí)間最大為750ms。6具有獨(dú)特的單線接口方式，即微處理器與其接口時(shí)僅需要占用一位I/O端口。7具有電源反保護(hù)電路。當(dāng)電源電壓的極性接反時(shí)，能保護(hù)DS18B20不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但此時(shí)芯片無(wú)法正常工作。5.5V。當(dāng)UDD5.5V時(shí)，在10度+85度范圍內(nèi)，可確保測(cè)量誤差不超過(guò)度，在-55度+

42、125度范圍內(nèi)，最大測(cè)量誤差也不超過(guò)2。9適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)。因?yàn)樗菙?shù)字形式的輸出，而且只占用一個(gè)I/O端口，所以它特別適合于微處理器控制的各種溫度測(cè)控系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可靠性。DS18B20具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用接口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題：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DS18B20進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否那么將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。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(guò)50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總

43、線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通信距離可達(dá)150m。4 DS18B20的結(jié)構(gòu)每片DS18B20都含有一個(gè)唯一的64位ROM編碼，頭八位是產(chǎn)品系列碼，接著的是48位產(chǎn)品序列號(hào)，最后8位是循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。所以DS18B20能夠連接在同一數(shù)據(jù)線上而不會(huì)造成混亂。這為溫度的測(cè)量帶來(lái)了極大的方便。溫度傳感器的轉(zhuǎn)換結(jié)果以16位二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存放在暫存存儲(chǔ)中，如果測(cè)量的溫度值高于溫度報(bào)警器TH或低于TL中的值那么DS18B20內(nèi)部的報(bào)警標(biāo)志位就被置位。表示測(cè)量溫度超出了DS18B20的溫度轉(zhuǎn)換位數(shù)，可以選擇9到12位，分別對(duì)應(yīng)的測(cè)溫分辨率為，。不過(guò)溫度轉(zhuǎn)換的位數(shù)越大轉(zhuǎn)換的時(shí)間也越長(zhǎng)。12位精度的最大轉(zhuǎn)

44、換時(shí)間為750ms。溫度轉(zhuǎn)換位數(shù)的改變是通過(guò)設(shè)置存放器的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。溫度報(bào)警觸發(fā)器和設(shè)置存放器都由非易失性電可擦寫存儲(chǔ)器組成，設(shè)置值可以通過(guò)相應(yīng)命令寫入，一旦寫入后不會(huì)因?yàn)榈綦姸鴨适?。 DS18B20的測(cè)溫原理DS18B20采用三腳封裝或8腳封裝。本文選用的三腳封裝。封裝圖如圖2-4所示。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)下成高電平。VCC是可供選用的外部+5V電源端，不用時(shí)需接地。GND為地。內(nèi)部主要由7局部組成：(1)寄生電源；(2)溫度傳感器；(3)64位激光(laser)ROM與單線接口；(4)告訴暫存器，即便箋式RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)；

45、(5)TH觸發(fā)存放器，分別用來(lái)存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上、下限tH、tL值；(6)存儲(chǔ)與控制邏輯；(7)8位循環(huán)冗余效驗(yàn)碼(CRC)發(fā)生器。圖2-4 DS18B20三腳封裝圖DS18B20內(nèi)部測(cè)溫電路框圖如圖2-5所示。圖2-5 內(nèi)部測(cè)溫電路框圖低溫度系數(shù)振蕩器用于產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率f0，高溫度系數(shù)振蕩器那么相當(dāng)于T/f轉(zhuǎn)換器，能將被測(cè)溫度t轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)f0圖中還隱含著技術(shù)門，當(dāng)技術(shù)門翻開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖f0進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。技術(shù)門的開啟有時(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度所對(duì)應(yīng)的技術(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器、溫度存放器中。在技術(shù)門關(guān)閉之前假設(shè)

46、計(jì)數(shù)器已減至零，溫度存放器中的數(shù)值就增加0.5度。然后，計(jì)數(shù)器依斜率累加器的狀態(tài)進(jìn)入置入新的數(shù)值，再對(duì)時(shí)鐘計(jì)數(shù)，然后減至零，溫度存放器值又增加0.5度。只要技術(shù)門仍未關(guān)閉，就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度存放值到達(dá)被測(cè)溫度值。 DS18B20的命令格式DS18B20的命令是靠嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)支撐的。為了保證數(shù)據(jù)可靠的傳送，同一時(shí)刻單總線上只能有一個(gè)控制信號(hào)或數(shù)據(jù)。進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)一定要符合單總線協(xié)議。主機(jī)對(duì)某一測(cè)控對(duì)象操作時(shí)，一般有以下幾個(gè)過(guò)程：初始化信號(hào)、發(fā)ROM命令、發(fā)RAM命令、數(shù)據(jù)發(fā)送。1初始化。基于1-Wire總線上的所有傳輸過(guò)程都是以初始化開始的，主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖，從機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖。應(yīng)答脈沖

47、使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。2ROM命令。在主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖之后，就可以發(fā)出ROM命令。這些命令與各個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一64位ROM代碼相關(guān)，允許主機(jī)在1-Wire總線上連接多個(gè)從機(jī)設(shè)備，指定操作某個(gè)從機(jī)設(shè)備。這些命令還允許主機(jī)能夠檢測(cè)到總線上有多少個(gè)從機(jī)設(shè)備及其設(shè)備類型，或者有沒(méi)有從機(jī)設(shè)備處于報(bào)警狀態(tài)。共有五種ROM命令，它們分別是：讀ROM，搜索ROM，匹配ROM，跳過(guò)ROM，報(bào)警搜索。對(duì)于只有一個(gè)溫度傳感器的單點(diǎn)系統(tǒng)，跳過(guò)ROM(SKIP ROM)命令特別有用，主機(jī)不必發(fā)送64位序列號(hào)，從而節(jié)約了大量時(shí)間。對(duì)于1-Wire總線的多點(diǎn)系統(tǒng)，通常先把每一個(gè)溫度傳感器DS18B20

48、的64位序列號(hào)測(cè)出，要訪問(wèn)某一個(gè)附屬節(jié)點(diǎn)時(shí)，發(fā)送匹配ROM命令MATCH ROM，然后發(fā)送64位序列號(hào)，這時(shí)可以對(duì)指定的附屬節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作。3DS18B20功能命令主機(jī)發(fā)出ROM命令，以訪問(wèn)某個(gè)指定的DS18B20后，接著就可以發(fā)出DS18B20支持的某個(gè)功能命令。這些命令允許主機(jī)寫入或讀出DS18B20的暫存器，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換以及判斷從機(jī)的供電方式。DS18B20的功能命令有：溫度轉(zhuǎn)換，寫暫存器，讀暫存器，拷貝暫存器，讀電源供電方式。主機(jī)發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，DS18B20采集溫度并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，結(jié)果保存在暫存器的字節(jié)0和字節(jié)1。寫暫存器命令，主機(jī)把3個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)按照從LSB到MSB的順序?qū)懭氲?/p>

49、暫存器的TH，TL和匹配存放器中?？截悤捍嫫髅顚捍嫫髦械腡H，TL和匹配存放器的值保存到EPROM中。讀存放器命令將讀取暫存器中的9個(gè)字節(jié)的數(shù)值，其中最后一個(gè)字節(jié)是循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC，用于檢驗(yàn)讀取數(shù)據(jù)的有效性。其工作流程圖見(jiàn)圖2-6。主機(jī)對(duì)DS18B20發(fā)送ROM和RAM命令前，必須先對(duì)其進(jìn)行初始化，因?yàn)橹挥挟?dāng)DS18B20溫度傳感器應(yīng)答準(zhǔn)備好以后，主機(jī)才能可以發(fā)操作命令進(jìn)行操作。ROM命令代碼及其含義：ReadROM(33H)：如果只有一片DS18B20，可以用此命令讀出其序列號(hào)，假設(shè)在線DS18B20多于一個(gè)，將發(fā)生沖突。Match ROM(55H)：多個(gè)DS18B20在線時(shí)，用此命令

50、匹配一個(gè)給定序列號(hào)的DS18B20，此后的ROM命令就針對(duì)該DS18B20。Skip ROM(CCH)：此命令執(zhí)行后的RAM命令將針對(duì)所有在線的DS18B20。Search ROM(F0H)：用此命令讀出所有在線的DS18B20的序列號(hào)。Alarm Search(ECH)：當(dāng)有溫度報(bào)警時(shí)用以讀出報(bào)警DS18B20的序列號(hào)。RAM命令代碼及其含義：Write Scratchpad(4EH)：寫報(bào)警溫度和設(shè)置存放器的內(nèi)容到便箋式存儲(chǔ)器中。Read Scratchpad(BEH)：讀取便箋式存儲(chǔ)器中的內(nèi)容。Copy scratchpad(48H)：將存儲(chǔ)器中報(bào)警溫度和設(shè)置存放器的內(nèi)容拷貝到EEPRO

51、M中去。Convert T(44H)：?jiǎn)?dòng)在線的DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。Recall E2(B8H)：將EEPROM中的內(nèi)容拷貝到便箋式存儲(chǔ)器中Read Power Supply(B4H)：在此命令發(fā)送后的每一個(gè)讀數(shù)間隙，指出電源模式。圖2-6 DS18B20的工作流程 1-Wire總線信號(hào)時(shí)序1-Wire單總線是Maxim全資子公司Dallas的一項(xiàng)專有技術(shù)與目前多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通信方式：如SPI/IC/MICROWIRE不同它采用單根信號(hào)線既傳輸時(shí)鐘又傳輸數(shù)據(jù)而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的它具有節(jié)省I/O口線資源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單本錢低廉便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。所有的1-Wire總線器件要求采用嚴(yán)格

52、的信號(hào)時(shí)序，以保證數(shù)據(jù)的完整性。DS18B20共有6種信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫0、寫1、讀0和讀1。所有這些信號(hào)，除了應(yīng)答脈沖以外，都由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)。并且發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。1復(fù)位脈沖和應(yīng)答脈沖。1-wire總線上的所有通信都是以初始化序列開始。主機(jī)輸出低電平，保持低電平時(shí)間至少480us，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著主機(jī)釋放總線，4.7k的上拉電阻將1-Wire總線拉高，延時(shí)1560us，并進(jìn)入接收模式(Rx)。接著DS18B20拉低總線60240us，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，假設(shè)為低電平，再延時(shí)480us。2寫時(shí)隙。寫時(shí)隙包括寫0時(shí)隙和寫1時(shí)隙。所有寫時(shí)隙至少需要60

53、us，且在2次獨(dú)立的寫時(shí)隙之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間，兩種寫時(shí)隙均起始于主機(jī)拉低總線。寫1時(shí)隙：主機(jī)輸出低電平，延時(shí)2us，然后釋放總線，延時(shí)60us。寫0時(shí)隙：主機(jī)輸出低電平，延時(shí)60us，然后釋放總線，延時(shí)2us。3讀時(shí)隙1-Wire總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)隙時(shí)，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)隙，以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有讀時(shí)隙至少需要60us，且在2次獨(dú)立的讀時(shí)隙之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。每個(gè)讀時(shí)隙都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線1us。主機(jī)在讀時(shí)隙期間必須釋放總線，并且在時(shí)隙起始后的15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。典型的讀時(shí)隙過(guò)程為：主機(jī)輸出低電平延時(shí)2us

54、，然后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式延時(shí)12us，然后讀取1-Wire總線當(dāng)前的電平，然后延時(shí)50us。4 本章小結(jié)本章首先介紹了AT89S52單片機(jī)的根本結(jié)構(gòu)，其中包括AT89S52單片機(jī)的主要特征、存儲(chǔ)器的根本結(jié)構(gòu)I/O接口電路、引腳功能以及程序指令系統(tǒng)的流程。其次介紹了溫度傳感器DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、測(cè)溫原理、及該傳感器的工作流程。通過(guò)對(duì)這些主要元件的了解為以后的的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)打下了根底。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)開發(fā)設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)或者設(shè)計(jì)或者設(shè)計(jì)一種智能化的儀器，首先要明白做什么然后才是怎么做。目標(biāo)任務(wù)即系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的功能以及指標(biāo)。應(yīng)用的場(chǎng)合不同具體的要求也會(huì)不同。其次是根據(jù)功能以及技術(shù)

55、指標(biāo)的要求，確定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案包括單片機(jī)的選擇、重要環(huán)節(jié)關(guān)鍵器件的選型、技術(shù)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)、硬件設(shè)計(jì)功能的劃分等。3.1 方案設(shè)計(jì) 根據(jù)課題要求系統(tǒng)的硬件分為：按鍵局部、數(shù)碼管顯示局部、AT89S52單片機(jī)作為數(shù)據(jù)采集處理模塊局部和繼電器作為控制局部。各個(gè)模塊之間的功能關(guān)系如圖3-4所示：圖3-4 功能關(guān)系圖 控制與報(bào)警模塊本系統(tǒng)的關(guān)鍵器件：?jiǎn)纹瑱C(jī)、溫度傳感器、固態(tài)繼電器。由上面第二章介紹可知單片機(jī)和溫度傳感器選定為AT89S52和DS18B20。接下來(lái)介紹固態(tài)繼電器原理和確定方法。 原理及性質(zhì)介紹繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸

56、出回路)“自動(dòng)開關(guān)。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、平安保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。低壓控制系統(tǒng)中采用的控制繼電器，大局部為電磁式。如電壓、電流繼電器，中間繼電器以及相當(dāng)一局部的時(shí)間繼電器等，都屬于電磁式繼電器。電磁繼電器一般由電磁鐵、銜鐵、彈簧片、觸點(diǎn)等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開觸點(diǎn))吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)(常閉觸點(diǎn))吸合。這樣吸合、釋放，從而到達(dá)了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于

57、繼電器的“常開、常閉觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)。 選擇方法固態(tài)繼電器在系統(tǒng)中屬于關(guān)鍵器件，其穩(wěn)定和可靠是實(shí)現(xiàn)控制的前提。選擇一般有以下幾個(gè)步驟：1根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定工作時(shí)固態(tài)繼電器的電壓、電流。固態(tài)繼電器的電壓和電力根據(jù)負(fù)載的電壓和電流確定。如加熱棒的工作電壓為36V、1A，那么固態(tài)繼電器的電壓、電流為36V、1A。2確定固態(tài)繼電器的額定電壓或電流。額定電壓、電流一般取工作電壓的25倍，具體情況酌情選擇。3確定固態(tài)繼電器的類型。固態(tài)繼電器有直流固態(tài)繼電器和交流固態(tài)繼電器，根據(jù)控制電壓是直流或交流確定。4確定輸入

58、控制信號(hào)。由于單片機(jī)的輸出信號(hào)(即固態(tài)繼電器的輸入控制信號(hào))，所以固態(tài)繼電器輸入控制信號(hào)為5V信號(hào)。最后根據(jù)上述要求順序選擇適合實(shí)驗(yàn)要求的繼電器。達(dá)林頓管是將兩只以上的三極管的集電極連在一起，而把第一只三極管的發(fā)射極直接接到第二只三極管的基極，并以此類推而接，最后引出E、B、C三個(gè)電極。圖3-5是兩只三極管組成的達(dá)林頓管，它等效一個(gè)的新的三極管。圖3-5 達(dá)林頓與三極管等效電路達(dá)林頓管就是兩個(gè)三極管接在一起，極性只認(rèn)前面的三極管。具體接法如下，以兩個(gè)相同極性的三極管為例，前面為三極管集電極跟后面三極管集電極相接，前面為三極管射極跟后面三極管基極相接，前面三極管功率一般比后面三極管小，前面三極管

59、基極為達(dá)林頓管基極，后面三極管射極為達(dá)林頓管射極，用法跟三極管一樣，放大倍數(shù)是兩個(gè)三極管放大倍數(shù)的乘積。達(dá)林頓管的特點(diǎn)是：放大系數(shù)比普通三極管大很多。達(dá)林頓管除具有很高的放大系數(shù)外，還具有較高的輸入阻抗，以及熱穩(wěn)定性好，開關(guān)速度快和簡(jiǎn)化電路的特點(diǎn)。達(dá)林頓管又稱復(fù)合管，它將兩只三極管適當(dāng)?shù)倪B接在一起。這等效三極管的放大倍數(shù)是二者之積。在電子學(xué)電路設(shè)計(jì)中，達(dá)林頓接法常用于功率放大器和穩(wěn)壓電源中。達(dá)林頓電路有四種接法：NPN+NPN，PNP+PNP，NPN+PNP，PNP+NPN。前兩種是同極性接法，后二種是異極性接法。NPN+NPN的同極性接法：B1為B，C1C2為C，E1B2接在一起，那么E2為

60、E。這里也說(shuō)一下異極性接法。以NPN+PNP為例。設(shè)前一三極管T1的三極為C1B1E1，后一三極管T2的三極為C2B2E2。達(dá)林頓管的接法應(yīng)為：C1B2應(yīng)接一起，E1C2應(yīng)接一起。等效三極管CBE的管腳，C=E2，B=B1，E=E1(即C2)。等效三極管極性，與前一三極管相同。即為NPN型。DIODE為續(xù)流二極管，可以為繼電器在斷電瞬間產(chǎn)生的反相電動(dòng)勢(shì)提供泄放回路，保護(hù)達(dá)林頓管不至于損壞。在這根底上還可以增加限流電阻和發(fā)光二極管構(gòu)成報(bào)警電路。報(bào)警電路有很多種方法，運(yùn)用繼電器我們同樣可以到達(dá)報(bào)警的目的，本文本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、簡(jiǎn)單的原那么來(lái)設(shè)計(jì)電路。而蜂鳴器的電路簡(jiǎn)單應(yīng)用廣泛所以我最終選取了蜂鳴器來(lái)