畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）單片機(jī)多點(diǎn)水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 目 錄1 引言11.1 多點(diǎn)水溫控制系統(tǒng)功能要求11.2 總體設(shè)計(jì)電路12 主要元器件介紹12.1 主控芯片stc89c5212.2 max23252.3 lcd12864顯示器62.4 18b2082.5 74ls21與門122.6 74hc573鎖存器123 系統(tǒng)硬件構(gòu)成143.1 設(shè)計(jì)原理143.2 stc89c52最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)153.3 主從機(jī)間通信電路163.4 溫度控制電路163.5 溫度檢測(cè)電路173.6 指示電路17參考文獻(xiàn)：19附錄201引言1.1多點(diǎn)水溫控制系統(tǒng)功能要求：設(shè)計(jì)一個(gè)具有一個(gè)主機(jī)，若干個(gè)分機(jī)的水溫控制系統(tǒng)。主機(jī)與分機(jī)見采用rs232總線互聯(lián)構(gòu)成多分機(jī)通信。主機(jī)

2、可以顯示、設(shè)定每個(gè)分機(jī)的水溫，設(shè)定范圍30度100度，也可以設(shè)置溫度報(bào)警。分機(jī)把溫度數(shù)據(jù)發(fā)給主機(jī)，并對(duì)本地的水溫按主機(jī)設(shè)定的溫度進(jìn)行pid控制。制作一個(gè)主機(jī)，采用12864lcd，可以顯示16個(gè)分機(jī)的數(shù)據(jù)。實(shí)際只需制作兩個(gè)分機(jī)，但可以改變分機(jī)編號(hào)。主要功能如下：設(shè)定溫度，實(shí)時(shí)溫度顯示溫度上下限報(bào)警及設(shè)定目標(biāo)溫度的設(shè)定pid控制參數(shù)的設(shè)定從機(jī)傳數(shù)據(jù)給主機(jī)主機(jī)控制從機(jī)模塊的溫度控制1.2總體設(shè)計(jì)電路 多點(diǎn)水溫控制系統(tǒng)包括實(shí)現(xiàn)溫度控制和多機(jī)通信的單片機(jī)at89c51、報(bào)警電路、（lcd182864）、三極管輸出加熱電路、max232構(gòu)成的多機(jī)通信模塊、ds18b20溫度傳感器 2.1.單片機(jī)控制部分

3、主控芯片stc89c52stc89c521是一個(gè)低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89s51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。2.1.1 性能簡(jiǎn)介stc89c52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)

4、存儲(chǔ)器（ram），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。此外，at89s51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。圖2-1-1 stc89c52芯片引腳圖其主要功能特性： 兼容mcs-51指令系統(tǒng) 8k可反復(fù)擦寫(1000次）isp flash rom 32個(gè)雙向i/o口 4.5-5

5、.5v工作電壓 2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率0-33mhz 全雙工uart串行中斷口線 256k內(nèi)部ram 2個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級(jí)加密位 看門狗（wdt）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的isp字節(jié)和分頁(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 可以看出stc89c52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部ram，32個(gè)i/o口線，看門狗（wdt），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘。同時(shí), at89s51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e

6、方式停止cpu的工作，但允許ram，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個(gè)硬件復(fù)位。2.1.2 stc89c52引角功能說明vcc：電源電壓gnd：地p0口：p0口是一組8位漏極開路型雙向i/o口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。p1

7、口：p1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)校驗(yàn)期間，p1接收低8位地址。表1-1為p1口第二功能。表2-1-1 p1口第二功能端口引腳第二功能p1.5mosi（用于isp編程）p1.6miso（用于isp編程）p1.7sck（用于isp編程）p2口：p2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，

8、作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流i。在訪問位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行：movx ri 指令）時(shí)，p2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個(gè)訪問期間不改變。flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，p2也接收高位地址和其它控制信號(hào)。p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)p3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時(shí)，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流i。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能，p3口的第二功能如下表1-2。 表2-1

9、-2 p3口的第二功能 端口功能第二功能端口引腳第二功能rxd（p3.0）串行輸入口t0（p3.4）定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入txd（p3.1）串行輸出口t1（p3.5）定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入int0（p3.2）外中斷0wr（p3.6）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通int1（p3.3）外中斷1rd（p3.7）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。wdt益出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置sfr auxr 的 disrto 位（地址8eh）可打開或關(guān)閉該功能。disrto 位缺省為reset輸出高電平打開狀態(tài)。ale/prog：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)

10、據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目地，要注意的是：第當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ale脈沖。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位禁位后，只有一條movx 和movc指令ale才會(huì)被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale無(wú)效。psen：程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89s51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效，

11、即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，高有兩次有效的psen信號(hào)。ea/vpp：外部訪問允許。欲使cpu公訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址0000hffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。flash存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上12v的編程電壓vpp。xtal1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。 2.2max232資料簡(jiǎn)介max232芯片是美信公司專門為電腦的rs-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。

12、 2.2.1 max232引腳說明第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給rs-232串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。 其中13腳（r1in）、12腳（r1out）、11腳（t1in）、14腳（t1out）為第一數(shù)據(jù)通道。 8腳（r2in）、9腳（r2out）、10腳（t2in）、7腳（t2out）為第二數(shù)據(jù)通道。 ttl/cmos數(shù)據(jù)從t1in、t2in輸入轉(zhuǎn)換成rs-232數(shù)據(jù)從t1out、t2out送到電腦db9插頭；db9插頭的rs-232數(shù)據(jù)從r

13、1in、r2in輸入轉(zhuǎn)換成ttl/cmos數(shù)據(jù)后從r1out、r2out輸出。 第三部分是供電。15腳gnd、16腳vcc（+5v）。2.2.2 max232主要特點(diǎn) 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10v和-10v電壓v+、v- 功耗低，典型供電電流5ma 內(nèi)部集成2個(gè)rs-232c驅(qū)動(dòng)器 內(nèi)部集成兩個(gè)rs-232c接收器 高集成度，片外最低只需4個(gè)電容即可工作 符合所有的rs-232c技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 只需要單一+5v電源供電2.3 lcd12864顯示器2.3.1 12864簡(jiǎn)介帶中文字庫(kù)的128x64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)

14、體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ascii字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊?；咎匦? 低電源電壓（vdd:+3.0-+5.5v） 顯示分辨率:12864點(diǎn) 內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192個(gè)1616點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選) 內(nèi)置 128個(gè)1

15、68點(diǎn)陣字符 2mhz時(shí)鐘頻率 顯示方式：stn、半透、正顯 驅(qū)動(dòng)方式：1/32duty，1/5bias 視角方向：6點(diǎn) 背光方式：側(cè)部高亮白色led，功耗僅為普通led的1/51/10 通訊方式：串行、并口可選 內(nèi)置dc-dc轉(zhuǎn)換電路，無(wú)需外加負(fù)壓 無(wú)需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì) 工作溫度: 0 - +55 ,存儲(chǔ)溫度: -20 - +60表2-3-1 12864引腳說明：引腳名稱方向說明引腳名稱方向說明1vss-電源地11db4i數(shù)據(jù)42vdd-電源正12db5i數(shù)據(jù)53vo-驅(qū)動(dòng)電壓輸入13db6i數(shù)據(jù)64rs(cs)oh/l并行的指令、數(shù)據(jù)選通信號(hào)；串行的片選信號(hào)14db7i數(shù)據(jù)75r/w

16、(sid)oh/l并行的讀寫選擇信號(hào)；串行的數(shù)據(jù)口15psboh/l并、串行接口選擇；h:并行;l;串行6e(sclk)oh/l并行的使能信號(hào)；串行的同步時(shí)鐘16nc-空腳7db0i數(shù)據(jù)017/rsto復(fù)位；低電平有效8db1i數(shù)據(jù)118nc-空腳9db2i數(shù)據(jù)219leda-背光源正級(jí)10db3i數(shù)據(jù)320ledk-背光源負(fù)極2.3.2指令說明 模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴(kuò)充指令如下：指令表2-3-2：（re=0：基本指令）指 指 令 碼功 能令rsr/wd7d6d5d4d3d2d1d0清除顯示0000000001將ddram填滿20h,并且設(shè)定ddram的地址計(jì)數(shù)器(ac)到

17、00h地址歸位000000001x設(shè)定ddram的地址計(jì)數(shù)器(ac)到00h,并且將游標(biāo)移到開頭原點(diǎn)位置;這個(gè)指令不改變ddram 的內(nèi)容顯示狀態(tài)開/關(guān)0000001dcbd=1: 整體顯示 onc=1: 游標(biāo)onb=1:游標(biāo)位置反白允許進(jìn)入點(diǎn)設(shè)定00000001i/ds指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時(shí),設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)方向及指定顯示的移位游標(biāo)或顯示移位控制000001s/cr/lxx設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位;這個(gè)指令不改變ddram 的內(nèi)容功能設(shè)定00001dlxrexxdl=0/1：4/8位數(shù)據(jù)re=1: 擴(kuò)充指令操作re=0: 基本指令操作設(shè)定cgram地址0001ac5ac4ac3ac2

18、ac1ac0設(shè)定cgram 地址設(shè)定ddram地址0010ac5ac4ac3ac2ac1ac0設(shè)定ddram 地址（顯示位址）第一行：80h87h第二行：90h97h讀取忙標(biāo)志和地址01bfac6ac5ac4ac3ac2ac1ac0讀取忙標(biāo)志(bf)可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成,同時(shí)可以讀出地址計(jì)數(shù)器(ac)的值寫數(shù)據(jù)到ram10數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)d7d0寫入到內(nèi)部的ram (ddram/cgram/iram/gram)讀出ram的值11數(shù)據(jù)從內(nèi)部ram讀取數(shù)據(jù)d7d0(ddram/cgram/iram/gram)指令表2-3-3：（re=1：擴(kuò)充指令）指 指 令 碼功 能令rsr/wd7d6d5d4d3

19、d2d1d0待命模式0000000001進(jìn)入待命模式,執(zhí)行其他指令都棵終止待命模式卷動(dòng)地址開關(guān)開啟000000001srsr=1：允許輸入垂直卷動(dòng)地址sr=0：允許輸入iram和cgram地址反白選擇00000001r1r0選擇2行中的任一行作反白顯示，并可決定反白與否。初始值r1r000，第一次設(shè)定為反白顯示，再次設(shè)定變回正常睡眠模式0000001slxxsl=0：進(jìn)入睡眠模式sl=1：脫離睡眠模式擴(kuò)充功能設(shè)定00001clxreg0cl=0/1：4/8位數(shù)據(jù)re=1: 擴(kuò)充指令操作re=0: 基本指令操作g=1/0：繪圖開關(guān)設(shè)定繪圖ram地址0010ac60ac50ac4ac3ac3ac2

20、ac2ac1ac1ac0ac0設(shè)定繪圖ram先設(shè)定垂直(列)地址ac6ac5ac0再設(shè)定水平(行)地址ac3ac2ac1ac0將以上16位地址連續(xù)寫入即可備注;當(dāng)ic1在接受指令前,微處理器必須先確認(rèn)其內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài),即讀取bf標(biāo)志時(shí),bf需為零,方可接受新的指令;如果在送出一個(gè)指令前并不檢查bf標(biāo)志,那么在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延長(zhǎng)一段較長(zhǎng)的時(shí)間,即是等待前一個(gè)指令確實(shí)執(zhí)行完成。2.4 ds-18b20 數(shù)字溫度傳感器 ds18b20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有l(wèi)tm8877，ltm8874等等。主要

21、根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的ds18b20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。2.4.1 ds18b20工作原理 ds18b20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與ds1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s 減為750ms。 ds18b20測(cè)溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的

22、信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。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。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)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，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，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3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，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。 ds18b20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： （1）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

23、排列是：開始8位 （28h）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該ds18b20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（crc=x8+x5+x4+1）。光刻rom的作用 是使每一個(gè)ds18b20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)ds18b20的目的。 （2）ds18b20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 0.0625/lsb形式表達(dá)，其中s為符號(hào)位。 表2-4-1: ds18b20溫度值格式表 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

24、， 這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625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0.0625即可得到實(shí)際 溫度。 例如+125的數(shù)字輸出為07d0h，+25.0625的數(shù)字輸出為0191h，-25.0625的數(shù)字輸出為fe6fh，-55的數(shù)字輸出為fc90h 。 表2-4-2: ds18b20溫度數(shù)據(jù)表 （3）ds18b20溫度傳感器的存儲(chǔ)器 ds18b20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存ram和一個(gè)非易失性的可電擦除的eepram,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 th、tl和結(jié)構(gòu)寄存器。 （4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下： 表2-4-3：

25、配置寄存器結(jié)構(gòu) tmr1r011111低五位一直都是1，tm是測(cè)試模式位，用于設(shè)置ds18b20在工作模式還是在測(cè)試模式。在ds18b20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用 戶不要去改動(dòng)。r1和r0用來(lái)設(shè)置分辨率，如下表所示：（ds18b20出廠時(shí)被設(shè)置為12位） 表2-4-4： 溫度分辨率設(shè)置表 r1r0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位93.75ms 0110位187.5ms 1011位375ms 1112位750ms 高速暫存存儲(chǔ)器 高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，其分配如表5所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在 高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到

26、該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表1所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算： 當(dāng)符號(hào)位s=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)s=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。表 2是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。第九個(gè)字節(jié)是 冗余檢驗(yàn)字節(jié)。 表2-4-5： ds18b20暫存寄存器分布 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址溫度值低位 （ls byte）0溫度值高位 （ms byte）1高溫限值（th）2低溫限值（tl）3配置寄存器4保留5保留6保留7crc校驗(yàn)值8根據(jù)ds18b20的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制ds18b20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì)ds18b20進(jìn)行 復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條rom指

27、令，最后發(fā)送ram指令，這樣才能對(duì)ds18b20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主cpu將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后 釋放，當(dāng)ds18b20收到信號(hào)后等待1660微秒左右，后發(fā)出60240微秒的存在低脈沖，主cpu收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。 表2-4-6： rom指令表 指 令 約定代碼功 能讀rom33h讀ds1820溫度傳感器rom中的編碼（即64位地址） 符合 rom 55h發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 rom 編碼，訪問單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 ds1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 ds1820 的讀寫作準(zhǔn)備。 搜索 rom 0foh用于確定掛接在同一總線上 ds1820 的個(gè)數(shù)和識(shí)別

28、 64 位 rom 地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。 跳過 rom 0cch忽略 64 位 rom 地址，直接向 ds1820 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。 告警搜索命令 0ech執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。 表2-4-6： ram指令表 指 令 約定代碼功 能溫度變換44h啟動(dòng)ds1820進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時(shí)最長(zhǎng)為750ms（9位為93.75ms）。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)ram中。 讀暫存器 0beh 讀內(nèi)部ram中9字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4eh 發(fā)出向內(nèi)部ram的3、4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。 復(fù)制暫存器 48h 將ram中

29、第3 、4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到eeprom中。 重調(diào) eeprom 0b8h 將eeprom中內(nèi)容恢復(fù)到ram中的第3 、4字節(jié)。 讀供電方式 0b4h 讀ds1820的供電模式。寄生供電時(shí)ds1820發(fā)送“ 0 ”，外接電源供電 ds1820發(fā)送“ 1 ”。 2.5 74ls21芯片74ls21 為2組4輸入端與門。芯片引腳如圖5-1：圖5-1 74ls21引腳圖74ls21功能如圖表5-1表2-5-12.6 74hc573鎖存器八進(jìn)制 3 態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器74hc573 高性能硅門 cmos 器件 sl74hc573 跟 ls/al573 的管腳一樣。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn) cmos 輸出兼容

30、的；加上拉電阻，他們能和 ls/alsttl 輸出兼容。 當(dāng)鎖存使能端le為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同 步）。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。 u36755x出能直接接到 cmos，nmos 和 ttl 接口上 u25805x作電壓范圍：2.0v6.0v u20302x輸入電流：1.0ua cmos 器件的高噪聲抵抗特性 oe120vcc1d2191q2d3182q3d4173q4d5164q5d6155q6d7146q7d8137q8d9128qgnd1011le3系統(tǒng)硬件構(gòu)成3.1設(shè)計(jì)原理 本設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、鍵盤電路、液晶顯示器、加熱電路

31、和測(cè)溫電路部分組成。把從機(jī)的加熱的溫度傳給主機(jī)，主機(jī)判斷該溫度是否達(dá)到要求，再把信息（加熱/停止加熱）傳給從機(jī)執(zhí)行。原理框圖如圖3-1-1和圖-1-2所示。主機(jī)stc89c52鍵盤輸入復(fù)位電路指示燈電路晶振電路顯示電路報(bào)警電路從機(jī)電路 圖3-1-1主機(jī)原理框圖從機(jī)stc89c52復(fù)位電路主機(jī)電路晶振電路加熱電路測(cè)溫電路 圖3-1-2 從機(jī)原理框圖3.2 stc89c52最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)接法如圖3-2-1報(bào)警電路如圖3-2-2圖3-2-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖、圖3-2-2報(bào)警電路3.3主從機(jī)間通信電路 主從機(jī)間通信通過max232連接使通信距離更遠(yuǎn)其接法如圖3-3-1圖3-3-1 ma

32、x232接線圖34 溫度控制電路對(duì)于加熱10電阻的溫度控制可以采用移相控制或周波控制方式。移相控制方式是通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)控制輸出電壓，從而控制加熱對(duì)象的溫度，控制電路相對(duì)復(fù)雜，但控制精度比較高。周波控制的方式輸出電路圖如圖3-4-1所示，它實(shí)際上通過調(diào)節(jié)一定時(shí)間周期內(nèi)的供電時(shí)間比例（即交流周期波數(shù)）來(lái)控制加熱對(duì)象在本周期內(nèi)獲得的電能，從而控制其溫度。由于控制加溫的時(shí)間比例實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此周波控制方式在溫度控制系統(tǒng)中獲得比較廣泛的應(yīng)用，本系統(tǒng)確定采用周波控制方式。圖3-4-1 周波控制方式的輸出電路由圖4可知，單片機(jī)的i/0口腳輸出低電平時(shí)，控制三極管導(dǎo)通，加熱元件接通5v電壓，開始加熱，對(duì)象的溫度升高；i/o腳輸出高電平時(shí)，三極管開路，加熱元件兩端無(wú)電壓，停止加熱，對(duì)象的溫度開始下降。采用控制時(shí)間比例的具體方法如下。（1） 設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的加溫周期t，以t為周期對(duì)溫度進(jìn)行采樣，獲得溫度的測(cè)量值。（2） 根據(jù)設(shè)定值和測(cè)量值的偏差，進(jìn)行pid預(yù)算。（3） 將pid的輸出轉(zhuǎn)換為三極管的通斷時(shí)間。如果pid的輸出為0%，則三極管的接通時(shí)間為0即本周期無(wú)輸出；如果pid輸出為