畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）單片機(jī)燒水壺控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)燒水壺控制器系統(tǒng)目錄摘要- 2 -第1章 緒論- 3 -1.1 引言- 3 -第2章 燒水壺控制器的設(shè)計(jì)- 4 -2.1 單片機(jī)的概述- 4 -2.1.1 80c51系列概述- 4 -2.1.2 80c51典型產(chǎn)品資源配置- 6 -2.1.3 80c51的引腳封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)- 6 -2.1.4 控制器- 7 -2.1.5 單片機(jī)工作的基本時(shí)序- 8 -2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 9 -2.2.1 設(shè)計(jì)分析- 9 -2.2.2 at89s51芯片- 10 -2.2.3 簡(jiǎn)述ds18b20- 12 -2.2.4 硬件電路設(shè)計(jì)- 14 -2.2.5 電路原理圖- 15 -第3章 程序設(shè)計(jì)- 16 -3.

2、1程序框圖- 16 -3.2源程序- 17 -結(jié)論- 20 -致謝- 22 -摘要本系統(tǒng)是以at89s51單片機(jī)為核心的溫度控制器的設(shè)計(jì),在該設(shè)計(jì)中采用專用集成溫度傳感器ds18b20作為數(shù)據(jù)采集傳感器對(duì)電燒水壺的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)精確測(cè)量,由于ds18b20集成了數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換一體，從而更方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè),并利用數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度使本系統(tǒng)更直觀。最終實(shí)現(xiàn)熱水壺自動(dòng)燒水、保溫。關(guān)鍵詞：燒水壺 溫度傳感器 單片機(jī)第1章 緒論1.1 引言在較復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，經(jīng)常要采用分布式測(cè)控系統(tǒng)完成大量的分布參數(shù)的采集。在這類系統(tǒng)中，采用單片機(jī)作為分布式系統(tǒng)的前端采集模塊，系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠，數(shù)據(jù)采集方便靈活，

3、成本低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)。在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、飛機(jī)、航天器等均有單片機(jī)的廣泛應(yīng)用。如汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、航天測(cè)控系統(tǒng)、黑匣子等。家用電器是單片機(jī)的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域，前景十分廣闊。如空調(diào)器、電冰箱、洗衣機(jī)、電飯煲、高檔洗浴設(shè)備、高檔玩具等。燒水壺屬于西式小家電產(chǎn)品，在中國(guó)發(fā)展的歷史雖然短暫，但發(fā)展的速度非常迅猛。在中國(guó)國(guó)內(nèi)，很早就開(kāi)始電水壺行業(yè)的生產(chǎn)，生產(chǎn)時(shí)間大概有15年的時(shí)間，但主要以出口為主。電水壺最大的市場(chǎng)在歐洲。而中國(guó)國(guó)內(nèi)銷售電水壺只有10年的時(shí)間。據(jù)英國(guó)strtx公司(著名電水壺溫控器生產(chǎn)廠家)預(yù)測(cè)2009年大概有20002200萬(wàn)臺(tái)的銷售量，是世界上增長(zhǎng)速度最快的市場(chǎng)之一，增幅約30

4、%以上。電水壺產(chǎn)品相對(duì)其它小家電產(chǎn)品比較特殊，需要對(duì)液體進(jìn)行加熱，對(duì)安全性有著極高的要求。據(jù)國(guó)家質(zhì)檢總局在2006年8月份發(fā)布的質(zhì)量抽查結(jié)果顯示，有7項(xiàng)電氣安全項(xiàng)目指標(biāo)不合格，包括對(duì)觸及帶電部件的防護(hù)、輸入功率和電流、耐潮濕。非正常工作、結(jié)構(gòu)、電源連接和外部軟線、螺釘和連接。這表明，雖然電水壺雖然擁有著廣闊的市場(chǎng)前景，但質(zhì)量安全問(wèn)題也是異常突出的，如何引導(dǎo)行業(yè)向健康有序的方向發(fā)展，是這個(gè)行業(yè)當(dāng)中的人切實(shí)要考慮的問(wèn)題。 從溫控器的發(fā)展歷史上來(lái)看，自動(dòng)斷電的歷史已經(jīng)有30年的歷史，最開(kāi)始電水壺的溫控器采用發(fā)熱管加熱方式，現(xiàn)在的流行趨勢(shì)是底盤加熱方式，這種方式是一個(gè)可以將功率做得更大，并且外觀比較好

5、，360度的接口，更人性化的設(shè)計(jì)，電水壺市場(chǎng)的主流正在朝著這個(gè)方向走，在歐洲直插式的份額已不到20%，近80%的市場(chǎng)都是底盤式的。但在中國(guó)國(guó)內(nèi)這種流行趨勢(shì)的發(fā)展還需要一段時(shí)間，雖然目前在售超過(guò)50%以上都是底盤式的，但直插式的還有一定的市場(chǎng)份額，且在很長(zhǎng)一段時(shí)間里依然占據(jù)這個(gè)市場(chǎng)，由于本身電熱水壺市場(chǎng)的保有量不高，更新?lián)Q代的市場(chǎng)較小，大多數(shù)消費(fèi)者仍然會(huì)選擇價(jià)格相對(duì)較低的直插式電水壺產(chǎn)品，購(gòu)買低端電熱水壺產(chǎn)品的消費(fèi)者占據(jù)相當(dāng)大的市場(chǎng)。電水壺剛剛出道的幾年間，中國(guó)家庭傳統(tǒng)使用的電暖瓶并沒(méi)有丟棄，就是因?yàn)樵瓉?lái)電水壺除了快捷之外并沒(méi)有保溫功能，這是不符合中國(guó)人傳統(tǒng)飲水習(xí)慣的。近幾年電水壺這個(gè)西式小家電

6、產(chǎn)品入鄉(xiāng)隨俗，出現(xiàn)了具有保溫功能的電水壺，這一功能的出現(xiàn)，會(huì)讓電熱水壺得到更廣泛的認(rèn)同，獲得更大的市場(chǎng)發(fā)展?？梢詽M足泡荼，沖奶粉等需要熱水的功能需求。電水壺產(chǎn)品在未來(lái)的幾年間依然會(huì)保持著持續(xù)的增長(zhǎng)，增長(zhǎng)的前提是行業(yè)中的各個(gè)品牌不斷的技術(shù)創(chuàng)新，認(rèn)真研究消費(fèi)者的需求，真正讓這個(gè)西式小家電成為國(guó)內(nèi)消費(fèi)者不可或缺的產(chǎn)品。第2章 燒水壺控制器的設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)的概述單片機(jī)是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備共五個(gè)基本部分組成的。單片機(jī)是把包括運(yùn)算器、控制器、少量的存儲(chǔ)器、最基本的輸入輸出口電路、串行口電路、中斷和定時(shí)電路等都集成在一個(gè)尺寸有限的芯片上。通常，單片機(jī)由單個(gè)集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)

7、部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和i/o接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的cpu功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓、低功耗。可以說(shuō)，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過(guò)，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱pc機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算

8、和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開(kāi)發(fā)者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控

9、制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。它主要是作為控制部分的核心部件。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。2.1.1 80c51系列概述1、mcs-51系列（1）mcs-51是intel公司生產(chǎn)的一個(gè)單片機(jī)系列名稱。屬于這一系列的單片機(jī)有多種，如：8051/8751/8031；8052/8752/8032；80c51/87c51/80

10、c3180c52/87c52/80c32等 。（2）該系列生產(chǎn)工藝有兩種：一是hmos工藝（高密度短溝道m(xù)os工藝）。二是chmos工藝（互補(bǔ)金屬氧化物的hmos工藝）。chmos是cmos和hmos的結(jié)合，既保持了hmos高速度和高密度的特點(diǎn)，還具有cmos的低功耗的特點(diǎn)。在產(chǎn)品型號(hào)中凡帶有字母“c”的即為chmos芯片，chmos芯片的電平既與ttl電平兼容，又與cmos電平兼容。（3）在功能上，該系列單片機(jī)有基本型和增強(qiáng)型兩大類：基本型：8051/8751/803180c51/87c51/80c31增強(qiáng)型：8052/8752/803280c52/87c52/80c32（4）在片內(nèi)程序存儲(chǔ)

11、器的配置上，該系列單片機(jī)有三種形式，即掩膜rom、eprom和romless(無(wú)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器)。如：80c51有4k字節(jié)的掩膜rom；87c51有4k字節(jié)的eprom ；80c31在芯片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器。2、80c51系列80c51是mcs-51系列中chmos工藝的一個(gè)典型品種 ；其它廠商以8051為基核開(kāi)發(fā)出的cmos工藝單片機(jī)產(chǎn)品統(tǒng)稱為80c51系列。當(dāng)前常用的80c51系列單片機(jī)主要產(chǎn)品有：intel的：80c31、80c51、87c51，80c32、80c52、87c52等；atmel的：89c51、89c52、89c2051等；philips、華邦、dallas、siemens(i

12、nfineon)等公司的許多產(chǎn)品 。2.1.2 80c51典型產(chǎn)品資源配置表218051芯片一覽表2.1.3 80c51的引腳封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2280c51單片機(jī)引腳圖圖238051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖cpu：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器；ram：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)；rom：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；i/o：四個(gè)8位并行i/o口，既可用作輸入，也可用作輸出；t/c：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工uart（通用異步接收發(fā)送器）的串行i/o口，用于實(shí)現(xiàn)

13、單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高振蕩頻率為12m。2.1.4 控制器1、時(shí)鐘電路圖24 內(nèi)部時(shí)鐘接法圖 圖25 型單片機(jī)時(shí)鐘接法圖 圖26型單片機(jī)時(shí)鐘接法圖2.1.5 單片機(jī)工作的基本時(shí)序1、機(jī)器周期和指令周期：（1）振蕩周期: 也稱時(shí)鐘周期, 是指為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)的振蕩源的周期。 （2）狀態(tài)周期: 每個(gè)狀態(tài)周期為時(shí)鐘周期的 2 倍, 是振蕩周期經(jīng)二分頻后得到的。（3）機(jī)器周期: 一個(gè)機(jī)器周期包含 6 個(gè)狀態(tài)周期s1s6, 也就是 12 個(gè)時(shí)鐘周期。 在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi), cpu可以完成一個(gè)獨(dú)立的操作。 （4）指令周期:

14、它是指cpu完成一條操作所需的全部時(shí)間。 每條指令執(zhí)行時(shí)間都是有一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器周期組成。mcs - 51 系統(tǒng)中, 有單周期指令、雙周期指令和四周期指令。 2、時(shí)鐘電路引腳： xtal1：接外部晶振和微調(diào)電容的一端，在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部振蕩器的輸入端。 xtal2：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端，在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反向放大器的輸出端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)懸空。3、控制信號(hào)引腳：rst/vpd:rst是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完

15、成復(fù)位操作。rst引腳的第二功能是備用電源的輸入端。圖27復(fù)位電路連接圖ale/prog:(address latch enable/ programming)當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后，ale引腳不斷向外輸出正弦脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。cpu訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ale作為鎖存低8位地址的控制信號(hào)。此引腳的第二功能prog作為8751編程脈沖輸入端使用。psen：(program store enable)在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。ea/vpp：(enable address/voltage pulse of programming)當(dāng)ea接高電平

16、時(shí)，cpu訪問(wèn)片內(nèi)rom，并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，但當(dāng)pc（程序計(jì)數(shù)器）的值超過(guò)4k時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)ea腳接低電平時(shí)，cpu只訪問(wèn)片外rom并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。vpp是對(duì)8751片內(nèi)rom固化程序時(shí)，作為施加較高編程電壓（12v21v）的輸入端。4、輸入輸出引腳：p0p3：4個(gè)8位雙向輸入輸出端口，每個(gè)端口都有鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。4個(gè)端口都可以做輸入輸出口使用，其中，p0和p2通常用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。在這種方式下，把p0口作為地址/數(shù)據(jù)總線使用，分時(shí)輸出外部存儲(chǔ)器的地址和傳送8位數(shù)據(jù)。當(dāng)擴(kuò)充外部存儲(chǔ)器的地址為1

17、6位時(shí)，p2口作為地址總線的高8位地址使用。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.1 設(shè)計(jì)分析本系統(tǒng)采用比較流行的at89s51作為電路的控制核心,并使用集成了溫度數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換于一體的集成溫度傳感器ds18b20，控制電路部分采用熱敏電阻溫度傳感器實(shí)行對(duì)水壺溫度的連續(xù)測(cè)量與控制。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖如下： 單片機(jī)顯示電路鍵盤控制控制電路數(shù)據(jù)采集燒水壺傳感器圖28控制器設(shè)計(jì)總體框圖 2.2.2 at89s51芯片圖29at89s51單片機(jī)引腳圖選用的at89s51與同系列的at89c51在功能上有明顯的提高，最突出是的可以實(shí)現(xiàn)在線的編程。用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總的控制。其主要功能列舉如下：1、為一般控制應(yīng)用的8位單

18、片機(jī)2、晶片內(nèi)部具有時(shí)鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至33mhz）3、內(nèi)部程式存儲(chǔ)器（rom）為4kb4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）為128b5、外部程序存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至64kb6、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可擴(kuò)充至64kb7、32條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨(dú)做i/o的控制8、5 個(gè)中斷向量源9、2 組獨(dú)立的16位定時(shí)器10、1個(gè)全雙工串行通信端口11、8751及8752單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能12、單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令at89s51各引腳功能介紹：vcc：at89s51電源正端輸入，接+5v。vss：電源地端。xtal1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反向放大器輸入端。xtal2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反向放大器輸出端，一般

19、在設(shè)計(jì)上只要在xtal1和xtal2上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩個(gè)引腳與地之間加入一個(gè)20pf的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。reset：at89s51的重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，at89s51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000h處開(kāi)始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。ea/vpp：ea為英文external access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說(shuō)當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部epro

20、m中）來(lái)執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，ea引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用8751內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部eprom時(shí)，可以利用此引腳來(lái)輸入21v的燒錄高壓（vpp）。ale/prog：ale是英文address latch enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。atat89s51可以利用這支引腳來(lái)觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74ls373），將端口0的地址總線（a0a7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)閍tat89s51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí)ale引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來(lái)驅(qū)

21、動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來(lái)使用。psen：此為program store enable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（ea=0），會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，通常這支腳是接到eprom的oe腳。atat89s51可以利用psen及rd引腳分別啟用存在外部的ram與eprom，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用64k的定址范圍。port0（p0.0p0.7）：端口0是一個(gè)8位寬的開(kāi)路電極（open drain）雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，p0.0表示位0，p0.1表示位1，依此

22、類推。其他三個(gè)i/o端口（p1、p2、p3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，p0在當(dāng)作i/o用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)ls的ttl負(fù)載。如果當(dāng)ea引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器），p0就以多工方式提供地址總線（a0a7）及數(shù)據(jù)總線（d0d7）。設(shè)計(jì)者必須外加一個(gè)鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為a0a7，再配合端口2所送出的a8a15合成一組完整的16位地址總線，而定位地址到64k的外部存儲(chǔ)器空間。port2（p2.0p2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4個(gè)ls的ttl負(fù)載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。p2除了當(dāng)

23、作一般i/o端口使用外，若是在atat89s51擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)a8a15，這個(gè)時(shí)候p2便不能當(dāng)作i/o來(lái)使用了。port1（p1.0p1.7）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)ls ttl負(fù)載，同樣地，若將端口1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，p1.0又當(dāng)作定時(shí)器2的外部脈沖輸入腳，而p1.1可以有t2ex功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。port3（p3.0p3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向i/o端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)ttl負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額

24、外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋Ｆ湟_分配如下：p3.0：rxd，串行通信輸入。p3.1：txd，串行通信輸出。p3.2：int0，外部中斷0輸入。p3.3：int1，外部中斷1輸入。p3.4：t0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。p3.5：t1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入。p3.6：wr：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。p3.7：rd，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。2.2.3 簡(jiǎn)述ds18b201、ds18b20的主要特性（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5v，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。（2）獨(dú)特的單線接口方式，ds18b20在與微處理器連接時(shí)僅

25、需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊。（3）ds18b20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。（4）ds18b20在使用中不需要任何外圍元件，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)。（5）溫范圍55125，在-10+85時(shí)精度為0.5。（6）可編程的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。（7）在9位分辨率時(shí)最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（8）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以一線總線串行

26、傳送給cpu，同時(shí)可傳送crc校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。（9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。2、ds18b20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻rom、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器th和tl、配置寄存器。ds18b20的外形及管腳排列如下圖1: 圖210 ds18b20外形及引腳排列圖 ds18b20引腳定義： (1)dq為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； (2)gnd為電源地； (3)vdd為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 圖211 ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 3、ds18b20工作原理ds18b20的讀

27、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(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)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄

28、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(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。 預(yù)置計(jì)數(shù)器1預(yù)置比較低溫度系數(shù)晶振計(jì)數(shù)器2溫度寄存器高溫度系數(shù)晶振=0=0斜率累加器圖212 ds18b20測(cè)溫原理框圖 2.2.4 硬件電路設(shè)計(jì)1 主機(jī)電路的設(shè)計(jì)主機(jī)選用atmel公司的51系列單片機(jī)at89s51來(lái)實(shí)現(xiàn),利用單片機(jī)軟件編程靈活、自由度大的特點(diǎn),力求用軟件完善各種控制算法和邏輯控制。本系統(tǒng)選用的at89s51芯片時(shí)鐘可達(dá)12mhz,運(yùn)算速度快,控制功能完善。其內(nèi)部具有128字節(jié)ram,而且內(nèi)部含有4kb的flash rom 不需要外擴(kuò)展存儲(chǔ)器

29、,可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單、實(shí)用。2.2.5 電路原理圖 圖213系統(tǒng)電路原理圖第3章 程序設(shè)計(jì)3.1程序框圖開(kāi)始系統(tǒng)初始化顯示溫度設(shè)定啟動(dòng)ds1820，采集數(shù)據(jù)顯示當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)處理有中斷溫度設(shè)定？當(dāng)前溫度與設(shè)定值比較相等？終止程序圖31 主程序流程圖3.2源程序 org at 0000h ljmp start cseg at 4100h start: mov dptr, #0cfa0h movx dptr, a mov r0, 0feh loop1: djnz r0, loop1 movx a , dptr mov r4 , a cpl a mov b, #0ah div ab mov b,

30、 #04h mul ab mov b, #0ah div ab mov 50h, a xch a, b mov 51h, a start1: mov dptr, #0cfa1h movx dptr, a mov ro,#0ffh loop2: djnz r0, loop1 movx a, dptr mov r5, a cpl a mov b, #0ah div ab mov b, #04h mul ab mov b, #0ah div ab mov 53h, a xch a, b mov 54h, a mov 52h, #10 loop3: mov dptr, #0cfe9h mov a, #90h movx dptr, a mov ro, #50 mov r1, #05h mov dptr, #0cfe8h100p4: djnz r5,100p4 djnz r6,00p3 reton: cp1 p1.2 retloop5: mov r0,#51h mov r7,#03hloop6: mov a,sbufjnb psw.0, loop7jnb rb8,loop8loop9: mov ro, amov