帶定時(shí)功能溫度控制器

1、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書I摘 要本設(shè)計(jì)主要針對(duì)電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲(chǔ)、酒類,生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的溫度控制問(wèn)題;因此本選題的研究有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用性。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用數(shù)字集成溫度傳感器 DS18B20 溫度采集模塊，采用ATMEL 公司的 AT89S52 單片機(jī)作為控制器，DS12C887 為實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，四位數(shù)碼管作為顯示模塊，利用固態(tài)繼電器和蜂鳴器構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和報(bào)警電路，系統(tǒng)整體構(gòu)成簡(jiǎn)單廉價(jià)，可作為小型應(yīng)用的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)努力實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件部分的設(shè)計(jì)，畫出原理圖 PCB 圖；軟件部分可以實(shí)現(xiàn) 0099 度的溫度控制顯示（精 度為 1 度）同時(shí)

2、溫度過(guò)高或者定時(shí)時(shí)間到時(shí)能夠報(bào)警?？蓱?yīng)用到對(duì)化工廠、糧食存儲(chǔ)、酒類生產(chǎn)等，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：AT89S52 單片機(jī)； 時(shí)鐘芯片 DS12C887； 溫度傳感器 DS18B20河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書IIABSTRACTThe major design Targeted at the emergence of a large number of the temperature control problem. which happened in the area of the electrical force, chemicals, petroleum, metallurgy

3、, aerospace, machinery manufacturing, food storage, alcohol production . Therefore, the research topics are extremely important realistic significance and relevance. The overall design of a simple low-cost system can be used as small-scale application of the temperature monitoring system. Which is m

4、ade of the digital integrated temperature sensor DS18B20 temperature acquisition module, made of the ATMELs AT89S52 MCU as a controller, made of the DS12C887 for real-time clock module, as four of the digital display module, made of the solid state relays and a motor drive buzzer Dynamic circuit and

5、 alarm circuits. I strive to achieve through the hardware part of the design.At the same time, I painted, including schematics and PCB plans; The software can achieve 00 - 99 degrees temperature control display (accuracy of 1 degree). At the same time, the temperature or time limit to the time when

6、the alarm. It can be applied to the chemical plants, food storage, such as alcohol production, which has strong practical value.Key words: AT89S52 MCU; clock chip DS12C887; temperature sensor DS18B20河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書III目 錄1 緒論.11.1 溫度測(cè)量的必要性、應(yīng)用及發(fā)展 .11.2 定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)原理 .21.3 DS12C887 與與 AT89S52 的接口.32 系統(tǒng)方案

7、論證.52.1 系統(tǒng)技術(shù)要求 .52.2 溫度傳感器及測(cè)溫原理 .52.2.3 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu).102.2.4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS12C887.123 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).163.1 系統(tǒng)框圖 .163.2 電源部分 .163.3 單片機(jī)掉電保護(hù)電路 .163.4 主控制器的設(shè)計(jì) .183.4.1 AT89S52 簡(jiǎn)介.183.4.2 時(shí)鐘、復(fù)位及看門狗電路 .213.5 前向通道設(shè)計(jì) .233.5.1 測(cè)溫模塊 .233.5.2 實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 .253.6 后向通道的設(shè)計(jì) .263.6.1 壓縮機(jī)/加熱電阻絲驅(qū)動(dòng)電路 .263.6.2 顯示電路 .273.6.3 鍵盤輸入

8、電路 .283.6.4 報(bào)警指示電路 .28河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書IV4 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).304.1 主程序設(shè)計(jì) .304.2 鍵盤掃描子程序 .304.3 顯示子程序 .324.4 DS18B20 的讀寫程序.334.5 DS12C887 的讀寫程序.384.6 EEPROM X25045 的讀寫程序 .414.7 報(bào)警指示、溫度控制部分程序 .475 結(jié)論與展望.505.1 研究的結(jié)論與成果 .505.2 系統(tǒng)存在的問(wèn)題 .49致 謝.50參考文獻(xiàn).51附圖附圖.53河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書11 緒論1.1 溫度測(cè)量的必要性、應(yīng)用及發(fā)展溫度是生產(chǎn)生活中最

9、基本的物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開(kāi)溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲(chǔ)、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行：煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒(méi)有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒(méi)有保障?？梢?jiàn)，溫度的測(cè)量和控制是非常重要。溫度的測(cè)量是從金屬( 物質(zhì)）的熱脹冷縮開(kāi)始。水銀溫度計(jì)至今仍是各種溫度測(cè)量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

10、可是它的缺點(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)和金屬簧片溫度計(jì)，它們雖然沒(méi)有毒性，但測(cè)量精度很低，只能作為一個(gè)概略指示。在居民住宅中使用可滿足要求。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中為了配合遠(yuǎn)傳儀表指示，出現(xiàn)了許多不同的溫度檢測(cè)方法，常用的有電阻式、熱電偶式、PN 結(jié)型、輻射型、光纖式及石英諧振型等。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù)（如電阻值，熱電勢(shì)等）的變化的原理。隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。原來(lái)的溫度檢測(cè)采取對(duì)各測(cè)溫點(diǎn)取樣的人工方法，工作量大，可靠性差。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和測(cè)量技術(shù)的提高，傳統(tǒng)的人工查看溫度的方法，已逐步被

11、電子檢測(cè)溫度設(shè)備所取代。前一種方式多數(shù)采用由撥動(dòng)手動(dòng)開(kāi)關(guān)逐點(diǎn)查看溫度的方法，有些也采用自動(dòng)巡檢方式并配備小型打印機(jī)記錄溫度數(shù)據(jù)。后一種方式則可在微機(jī)機(jī)房監(jiān)測(cè)溫度情況，并能利用微機(jī)對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比。由于微處理器芯片和網(wǎng)絡(luò)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書2通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)成為自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)成為中繼基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng) DCS 后的新一代控制系統(tǒng)。它的出現(xiàn)，為徹底打破自動(dòng)化系統(tǒng)的信息孤島創(chuàng)造了條件。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的測(cè)溫自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。1.2 定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)原理在實(shí)際應(yīng)用中，定時(shí)器

12、（或計(jì)時(shí)器）隨處可見(jiàn)，利用單片機(jī)（MCU即 Microcomputer unit）來(lái)實(shí)現(xiàn)的也很多。此功能的實(shí)現(xiàn)采用單片機(jī)MCU 配合數(shù)字時(shí)鐘芯片 DS12C887 來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)很高的精度和避免掉電數(shù)據(jù)失效的弊端。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘的方法：（1）軟件時(shí)鐘：由軟件計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)。其特點(diǎn)是硬件開(kāi)銷小、成本低、外圍電路簡(jiǎn)單、占用 CPU(Central Processing Unit/中央處理器)的時(shí)間、計(jì)時(shí)精度低、走時(shí)誤差較大。（2）硬件時(shí)鐘：由硬件時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是計(jì)時(shí)精確，不占用CPU 資源，擴(kuò)展電路簡(jiǎn)單。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。 （3）GPS(Global Position Systerm)全

13、球定位系統(tǒng)時(shí)鐘：由全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)提供。其特點(diǎn)是精度高，成本高。因此,在本設(shè)計(jì)中選用第二個(gè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)精確,高效的定時(shí)功能。MCS51 系列的單片機(jī)一般有兩個(gè)內(nèi)部的 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器分別稱為 T0 和 Tl。這兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別是由兩個(gè) 8 位的 RAM 單元組成的，即每個(gè)計(jì)數(shù)器都是 16 位的計(jì)數(shù)器，最大的計(jì)數(shù)量是 65536。 那么這個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器是如何產(chǎn)生定時(shí)作用的呢?舉個(gè)例子，如果將時(shí)鐘定時(shí)到 1 分鐘，那么秒針計(jì)數(shù)到 60 次后，時(shí)鐘鬧鈴就會(huì)響。這里有個(gè)計(jì)數(shù)和定時(shí)之間的概念轉(zhuǎn)化，時(shí)間表示為秒針計(jì)數(shù)值，即秒針每一次走動(dòng)的時(shí)間正好是 ls。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書3單片機(jī)中的

14、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是復(fù)用的，計(jì)數(shù)器是記錄外部脈沖的個(gè)數(shù)，而定時(shí)器則是由單片機(jī)提供的一個(gè)非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)源。定時(shí)器是由單片機(jī)的晶振經(jīng)過(guò) 12 分頻后獲得的一個(gè)脈沖源。當(dāng)單片機(jī)的晶振為12MHz 時(shí)，計(jì)數(shù)值 1 代麥的時(shí)間就是 1us。計(jì)數(shù)器的容星是 16 位，也就是最大的計(jì)數(shù)值到 65536，因此計(jì)數(shù)計(jì)到 65536 就會(huì)產(chǎn)生溢出。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)溢出時(shí)，就會(huì)使得相關(guān)的寄存器標(biāo)志產(chǎn)生變化，單片機(jī)將由此而產(chǎn)生定時(shí)中斷，在中斷服務(wù)程序中處理定時(shí)到而需要完成的任務(wù)。DS12C887 是美國(guó) Dallas 公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片，采用 CMOS技術(shù)，與 MC146818B 和 DS1287 管腳兼容，特

15、點(diǎn)如下：（1）具有秒、分、時(shí)、星期、日、月、年計(jì)數(shù)功能，有 12 小時(shí)制和 24 小時(shí)制兩種模式。（2）可實(shí)現(xiàn)閏年調(diào)整,時(shí)間可用二進(jìn)制數(shù)和 BCD 碼表示。（3）內(nèi)部有 128 字節(jié) RAM，其數(shù)據(jù)具有掉電保護(hù)功能。（4）可以選擇 Motorola 和 Intel 總線時(shí)序,通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)多種方波輸出。（5）工作電壓為 4.55.5，工作電流為 715mA。在斷電情況下運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。（6）功耗低、外圍接口簡(jiǎn)單、精度高、工作穩(wěn)定可靠，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘場(chǎng)合中。 ds12c887 具有提供較高精度年、月、日、時(shí)、分、秒時(shí)間的功能，對(duì)其校準(zhǔn)后，在掉電情況下，10 年之內(nèi)仍

16、能準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)時(shí)，并且能與單片機(jī)直接相連。1.3 DS12C887 與 AT89S52 的接口由于 DS12C887 片內(nèi)自帶地址鎖存器，故 AD0AD7 與單片機(jī)處理器的 P0 口直接相連，將單片機(jī)的 ALE 信號(hào)連到 DS12C887 的 AS 引腳。其他的引腳與單片機(jī)的連接如下圖所示。DS12C887 內(nèi)部存儲(chǔ)器起始地址為7F00H，時(shí)間、日歷及報(bào)警信息分別存儲(chǔ)在 7F00H7F09H 單元中，狀態(tài)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書4控制寄存器 AD 的地址分別為：7F0AH, 7F0BH, 7F0CH, 7F0DH。1-1 圖 DS12C887 與 AT89S52 的接口Figure

17、1-1 DS12C887 and AT89S52 of the interfaceAD0AD7 SQWASRDWR MOTCSIRQAT89S52DS12C887P0ALERDWRP2.6INT0河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書52 系統(tǒng)方案論證2.1 系統(tǒng)技術(shù)要求(1)以 MCS-51 系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)；(2)選擇合適的測(cè)溫元件，要求精度較高；(3)選擇合適的時(shí)鐘元件，要求精度較高且能夠斷電走時(shí)； (4)能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)溫度控制；(5)用鍵盤輸入對(duì)溫度的控制值； (6)在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)按鍵設(shè)定所需溫度；(7)用八段 LED 顯示當(dāng)前被測(cè)溫度值；(8)溫度超越界限或定時(shí)時(shí)間到時(shí)

18、能夠報(bào)警；2.2 溫度傳感器及測(cè)溫原理溫度傳感器種類很多，主要分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。模擬溫度傳感器又有線性和非線性之分。不同的傳感器有各自的特點(diǎn)。在溫度測(cè)量中常用的電阻式溫度傳感器、熱電偶式、PN 結(jié)型、輻射型、光纖式及石英諧振型等。傳統(tǒng)的方法多使用模擬傳感器，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，產(chǎn)品的成本較高。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

19、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，由河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書6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、體積以及設(shè)計(jì)成本方面都有明顯的優(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。比如實(shí)際應(yīng)用時(shí)需加修正值，測(cè)溫范圍不寬，一般為-50 +l50 。雖然存在一些不足，但是充分利用微處理技術(shù)發(fā)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發(fā)展方向之一。集成化溫度傳感器如 DALL

20、AS 公司的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。2.2.1 單總線技術(shù)近年來(lái)，美國(guó)的達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司（DALLAS SEMICONDUCTOR ）推出了一項(xiàng)特有的單總線（1-wire Bus ）技術(shù)。它采用一根信號(hào)線，既可傳輸時(shí)鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。設(shè)備（主機(jī)或從機(jī)）通過(guò)一個(gè)漏極開(kāi)路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能夠釋放總線，而讓其它設(shè)備使用總線。其單總線通常要求外接一個(gè)約為 4.7k 的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時(shí)，其狀態(tài)為高電平。主機(jī)和從機(jī)之間的通信可通過(guò) 3 步完成，分別為初始化 1-wire 器件、識(shí)別 1-wire

21、 器件和交換數(shù)據(jù)。由于它們是主從結(jié)構(gòu)，只有主機(jī)呼叫從機(jī)時(shí)，從機(jī)才能應(yīng)答，因此主機(jī)訪問(wèn) 1-wire 器件都必須嚴(yán)格遵循單總線命令時(shí)序，即初始化、ROM 、命令功能命令。如果出現(xiàn)序列混亂，1-wire 器件將不響應(yīng)主機(jī)（搜索 ROM 命令，報(bào)警搜索命令除外） 。所有的單總線器件都要遵循嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。1 -wire 協(xié)議定義了復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 0 寫1、讀 0 讀 1 時(shí)序等幾種信號(hào)類型在這些信號(hào)中，除了應(yīng)答脈沖外，其它均由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)，并且發(fā)送的所有命令和數(shù)據(jù)都是字節(jié)的低位在前。單總線技術(shù)以其線路簡(jiǎn)單、硬件開(kāi)銷少、成本低廉、軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，優(yōu)勢(shì)為有著無(wú)可比擬的應(yīng)用前

22、景?；趩慰偩€的 iButton 技術(shù)能較好地解決傳統(tǒng)識(shí)別器普遍存在的攜帶不便、易損壞、易受腐蝕、易受電磁干河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書7擾等不足，可應(yīng)用于高度安全的門禁、身份識(shí)別等領(lǐng)域。其通信可靠簡(jiǎn)單，很容易實(shí)現(xiàn)。因此單總線技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，是值得關(guān)注的一個(gè)發(fā)展領(lǐng)域。有了單總線的概念，下面來(lái)了解一下數(shù)字溫度傳感器DS18B20 。2.2.2 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器選擇單線數(shù)字器件 DS18B20 ，是在經(jīng)過(guò)多方面比較和考慮后決定的，主要有以下幾方面的原因：系統(tǒng)成本：由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，新型大規(guī)模集成電路功能越來(lái)越強(qiáng)大，體積越來(lái)越小，而價(jià)格也越來(lái)越低。

23、一支 DS18B20 的體積與普通三極管相差無(wú)幾，價(jià)格只有十元人民幣左右。系統(tǒng)復(fù)雜度：由于 DS18B20 是單總線器件，一條總線上可以掛接幾十個(gè)（理論上可以掛接 248個(gè)單總線器件）DS18B2O。因此，與模擬傳感器相比，可以大大減少接線的數(shù)量，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少工程的施工量。系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)：由于引線的減少，使得系統(tǒng)接口大為簡(jiǎn)化，給系統(tǒng)的調(diào)試帶來(lái)方便；由于 DS18B20 是全數(shù)字器件，故障率低，抗干擾性強(qiáng)。DS18B20 利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量，輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的抗干擾性好、設(shè)計(jì)靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。本系統(tǒng)可以應(yīng)用在大型

24、工業(yè)及民用常溫多點(diǎn)監(jiān)測(cè)場(chǎng)合。如糧食倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、溫控過(guò)程生產(chǎn)線的溫度影像檢測(cè)、醫(yī)療與健診的溫度測(cè)試、空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)、石化、機(jī)械等。在多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測(cè)溫方法是將模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離采樣進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，而為了獲得較高的測(cè)溫精度，就必須采用措施解決由長(zhǎng)線傳輸，多點(diǎn)測(cè)量切換及放大電路零點(diǎn)漂移等造成的誤差補(bǔ)償問(wèn)題。采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線性較好。在 0100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于 1 攝氏度。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書8

25、DS18B20 的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS1820 和微控制器 AT89S52 組成的溫度測(cè)量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào),可直接與計(jì)算機(jī)連接。這樣,測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單,體積也不大,且由于 AT89C52 可以驅(qū)動(dòng)多個(gè) DSB1820,因此可以非常容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量.輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。采用溫度芯片 DS18B20 測(cè)量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化的趨勢(shì)。部分功能電路的集成，使總體電路更簡(jiǎn)潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢(shì)。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨

26、勢(shì)。DSl8B20 數(shù)字溫度計(jì)提供 12 位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。 信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出，因此從主機(jī) CPU 到 DSl8B20 僅需一條線(和地線)。DSl8B20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè) DSl8b20 在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)， 因此任意多個(gè) DSl8B20 可以存放在同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。 DSl8B20 的測(cè)量范圍從-55 到+125 增量值為 0.0625。1s(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。每一個(gè) DSl8B20 包括一個(gè)唯一的 64 位長(zhǎng)的序號(hào)，該序號(hào)

27、值存放在 DSl8B20 內(nèi)部的 ROM(只讀存貯器)中。開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類型編碼(DSl820 編碼均為 10H)。接著的 48 位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)。最后 8 位是前面 56 位的 CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))碼。DSl8B20 中還有用于貯存測(cè)得的溫度值的兩個(gè) 8 位存貯器 RAM，編號(hào)為 0 號(hào)和 1 號(hào)。1 號(hào)存貯器前四位存放溫度值的符號(hào)，如果溫度為負(fù)( )則 1 號(hào)存貯器前四位全為 1，否則全為 0。0 號(hào)存貯器用于存放溫度值的補(bǔ)碼，LSB(最低位)的 1 表示 0.0625。將存貯器中低 12 位的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)后轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以 16 就得到被測(cè)溫度值(-55125 )。河南理

28、工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書921 表溫度值及其二進(jìn)制、十六進(jìn)制對(duì)應(yīng)關(guān)系表Table 2-1 temperature and binary, hexadecimal correspondence relationTable溫度/二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+125 +25.0625+10.125+0.50-0.5-10.125-25.0625-5500000111 1101000000000001 1001000100000000 1010001000000000 0000100000000000 0000000011111111 1111100011111111 0101111011111110

29、0110111111111100 1001000007D0H0191H00A2H0008H0000HFFF8HFF5EHFE6FHFC90H2-1 表是 DS18B20 溫度采集轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在DS18B20 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)得的溫度大于或等于 0，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。溫度轉(zhuǎn)換計(jì)算方法舉例：例如當(dāng) DS18B20 采集到+125的實(shí)際溫度后，輸出為 07D0H，則：實(shí)際溫度

30、=07D0H0.0625=20000.0625=125。 DSl8B20 的引腳如圖 2-1 所示。每個(gè) DS18B20 都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線 但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)；采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書1021 圖 DS18B20 的引腳圖Figure 2-1 DS18B20Figure-pin2.2.3 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)1. DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 22 圖所示。22 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)Figure 2-2 the internal struc

31、ture of DS18B20DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：存儲(chǔ)器和控制器高速緩存存儲(chǔ)器64 位 ROM 和單線接口電源檢測(cè)8 位 CRC 生成器溫度靈敏元件低溫觸發(fā)器 TL配置寄存器高溫觸發(fā)器 TH河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書11（1）64 位激光 ROM;64 位激光 ROM 從高位到低位依次為 8 位 CRC,48 位序列號(hào)和 8 位家族代碼(28H)組成。（2）溫度靈敏元件;（3）非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL,可通過(guò)軟件寫入用戶報(bào)警上下限值。（4） 配置寄存器,配置寄存器為高速暫存存儲(chǔ)器中的第五個(gè)字節(jié)。DS18B20 在 0 工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度

32、轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值，其各位定義如 22 表所示。22 表 DS18B20 內(nèi)部 ROM 各位分配 Table 2-2DS18B20 internal ROM of the schedule其中 TM：測(cè)試模式標(biāo)志位，出廠時(shí)被寫入 0，不能改變；R0、R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對(duì)應(yīng)四種分辨率如下表所列，出廠時(shí) R0、R1 置為缺省值：R0=1，R1=1（即 12 位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。配置寄存器與分辨率關(guān)系如 23 表所示。23 表配置寄存器與分辨率關(guān)系Table 2-3 configuration register with the resolutio

33、n of relations 2. 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 24 表所示。24 表 DS18B20 內(nèi)部 RAM 字節(jié)組成表Table 2-4 bytes of RAM DS18B20 internal table配置寄存器與分辨率關(guān)系TMR1R011111R0R1溫度計(jì)分辨率/bit最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/us00993.750110187.510113751112750RAM 字節(jié)組成河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書12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(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位

34、在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如 25 表所示。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。2-5 表 DS18B20 溫度值格式表Table 2-5DS18B20 temperature format tableMSBMSB LSBLSB3222120212223242SSSSS6252422.2.4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS12C887 DS12C887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片功能豐富，可以用來(lái)直接代替 IBM PC 上的時(shí)鐘日歷芯片 DS12887，同時(shí)，它的管腳也和 MC146818B、DS12887 相兼容。 由于 DS12C887

35、能夠自動(dòng)產(chǎn)生世紀(jì)、年、月、日、時(shí)、分、秒等時(shí)間信息，其內(nèi)部又增加了世紀(jì)寄存器，從而利用硬件電路解決子“千年”問(wèn)題；DS12C887 中自帶有鋰電池，外部掉電時(shí)，其內(nèi)部時(shí)間信息還能夠保持 10 年之久；對(duì)于一天內(nèi)的時(shí)間記錄，有 12 小時(shí)制和 24 小時(shí)制兩種模式。在 12 小時(shí)制模式中，用 AM 和 PM 區(qū)分上午和下午；時(shí)間的表示方法也有兩種，一種用二進(jìn)制數(shù)表示，一種是用 BCD 碼表示；DS12C887 中帶有 128 字節(jié) RAM，其中有 11 字節(jié) RAM 用來(lái)存儲(chǔ)時(shí)間信息，4 字節(jié) RAM 用來(lái)存儲(chǔ) DS12C887 的控制信息，稱為控制寄存器，113 字節(jié)通用 RAM 使用戶使用；

36、此外用戶還可對(duì) DS12C887 進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)多種方波輸出，并可對(duì)其內(nèi)部的三路中斷通過(guò)軟件進(jìn)行屏蔽。（1）DS12C887 的引腳描述 DS12C887 的引腳排列如圖 23 所示，各管腳的功能說(shuō)明如下： 溫度低位溫度高位THTL配置保留保留保留8 位CRC河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書1323 圖 DS12C887 芯片管腳圖Figure 2-3 The chip of the DS12C887 figure-pinGND、VCC：直流電源，其中 VCC 接+5V 輸入，GND 接地，當(dāng) VCC 輸入為+5V 時(shí)，用戶可以訪問(wèn) DS12C887 內(nèi) RAM 中的數(shù)據(jù)，并可對(duì)其進(jìn)行讀、寫

37、操作；當(dāng) VCC 的輸入小于+4.25V 時(shí)，禁止用戶對(duì)內(nèi)部 RAM 進(jìn)行讀、寫操作，此時(shí)用戶不能正確獲取芯片內(nèi)的時(shí)間信息；當(dāng) VCC 的輸入小于+3V時(shí)，DS12C887 會(huì)自動(dòng)將電源發(fā)換到內(nèi)部自帶的鋰電池上，以保證內(nèi)部的電路能夠正常工作。MOT：模式選擇腳，DA12C887 有兩種工作模式，即 Motorola 模式和Intel 模式，當(dāng) MOT 接 VCC 時(shí)，選用的工作模式是 Motorola 模式，當(dāng)MOT 接 GND 時(shí)，選用的是 Intel 模式。本文主要討論 Intel 模式。SQW：方波輸出腳，當(dāng)供電電壓 VCC 大于 4.25V 時(shí)，SQW 腳可進(jìn)行方波輸出，此時(shí)用戶可以通

38、過(guò)對(duì)控制寄存器編程來(lái)得到 13 種方波信號(hào)的輸出。AD0AD7：復(fù)用地址數(shù)據(jù)總線，該總線采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，在總線周期的前半部分，出現(xiàn)在 AD0AD7 上的是地址信息，可用以選通 DS12C887內(nèi)的 RAM，總線周期的后半部分出現(xiàn)在 AD0AD7 上的數(shù)據(jù)信息。AS：地址選通輸入腳，在進(jìn)行讀寫操作時(shí)，AS 的上升沿將 AD0AD7上出現(xiàn)的地址信息鎖存到 DS12C887 上，而下一個(gè)下降沿清除 AD0AD7河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書14上的地址信息，不論是否有效，DS12C887 都將執(zhí)行該操作。DS/RD：數(shù)據(jù)選擇或讀輸入腳，該引腳有兩種工作模式，當(dāng) MOT 接VCC 時(shí)，選用 Mo

39、torola 工作模式，在這種工作模式中，每個(gè)總線周期的后一部分的 DS 為高電平，被稱為數(shù)據(jù)選通。在讀操作中，DS 的上升沿促使 DS12C887 將內(nèi)部數(shù)據(jù)送往總線 AD0AD7 上，以供外部讀取。在寫操作中，DS 的下降沿將使總線 AD0AD7 上的數(shù)據(jù)鎖存到 DS12C887 中；當(dāng)MOT 接 GND 時(shí)，選用 Intel 工作模式，在該模式中，該引腳是允許讀輸入腳，即 Read Enable。R/W：讀/寫輸入端，該管腳也有 2 種工作模式，當(dāng) MOT 接 VCC 時(shí)，R/W 工作在 Motorola 模式。此時(shí)，該引腳的作用是區(qū)分進(jìn)行的是讀操作還是寫操作，當(dāng) R/W 為高電平時(shí)為讀

40、操作，R/W 為低電平時(shí)為寫操作；當(dāng)MOT 接 GND 時(shí)，該引腳工作在 Intel 模式，此時(shí)它為允許寫輸入，即Write Enable。CS：片選輸入，低電平有效。IRQ：中斷請(qǐng)求輸入，低電平有效，該引腳有效時(shí)對(duì) DS12C887 內(nèi)的時(shí)鐘、日歷和 RAM 中的內(nèi)容沒(méi)有任何影響，僅對(duì)內(nèi)部的控制寄存器有影響，在典型的應(yīng)用中，RESET 可以直接連接 VCC，這樣可以保證 DS12C887在掉電時(shí)，其內(nèi)部控制寄存器不受影響。在 DS12C887 內(nèi)有 11 字節(jié) RAM 用來(lái)存儲(chǔ)時(shí)間信息，4 字節(jié)用來(lái)存儲(chǔ)控制信息，其具體地址及取值如 26 表所列。由表 26 可以看出：DS12C887 內(nèi)部有

41、控制寄存器的 A-B 等 4 個(gè)控制寄存器，用戶都可以在任何時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行訪問(wèn)以對(duì) DS12C887 進(jìn)行控制操作。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書1526 表 DS12C887 的存儲(chǔ)功能Table 2-6 storage function of the DS12C887取值范圍地 址功 能取值范圍十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制BCD 碼0秒059003B00591秒鬧鈴059003B00592分059003B00593分鬧鈴059003B005912 小時(shí)模式012010C AM，818C PM0112AM，8192PM424 小時(shí)模式02300170023時(shí)鬧鈴，12 小時(shí)制112010C AM，818

42、C PM0112AM，8192PM5時(shí)鬧鈴，24 小時(shí)制023001700236星期幾（星期天=1131011F01318月112010C01129年0990063009910控制寄存器 A11控制寄存器 B12控制寄存器 C河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書16MCU溫度檢測(cè)溫度控制報(bào)警、指示鍵盤、顯示適時(shí)時(shí)鐘電路復(fù)位、晶振EEPROM、看門狗系統(tǒng)電源13控制寄存器 D50世紀(jì)099NA19，203 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)框圖(如 3-1 圖示) 31 圖系統(tǒng)框圖Figure 3-1 system diagram3.2 電源部分電源部分采用傳統(tǒng)的降

43、壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，四部分結(jié)構(gòu).變壓器將 220v 市電降壓為 12v 交流電,再通過(guò)四個(gè)整流二極管 D2,D3,D4,D5 整流,將交流電變?yōu)橹绷麟?再經(jīng)過(guò)濾波電容 E3 將電流的紋波濾掉,最后通過(guò)三端集成穩(wěn)壓器 LM7805 輸出穩(wěn)定的 5v 電壓.電源部分如圖 32 所示。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書17圖 32 電源部分原理圖Figure 3-2 power of the principle3.3 單片機(jī)掉電保護(hù)電路 通常，在數(shù)字鐘、打鈴儀、某些定時(shí)器和日歷鐘等類型的單片機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)主電源 DC5V 失去時(shí)，我們稱之為掉電。掉電之后，單片機(jī)會(huì)停止工作，時(shí)鐘會(huì)停止往前走，這種結(jié)

44、果在許多場(chǎng)合往往是不希望的，為了保證單片機(jī)在主電壓失去時(shí)仍然能夠保持運(yùn)行，人們就利用干電池對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行供電。 當(dāng)電池經(jīng)過(guò)保護(hù)時(shí)間的使用之后，就需要補(bǔ)充電能，目的是下一次保護(hù)時(shí)能夠投入保護(hù)工作。所以，又有一個(gè)如何給電池充電的問(wèn)題。歸納一下：就是電池在主電源正常供電時(shí)，需要由主電源對(duì)其進(jìn)行充電；當(dāng)主電源失去一時(shí)，又由電池放電以保持單片機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。 圖 33 是掉電保護(hù)電路。(VCC = 6V). 33 圖掉電保護(hù)電路Figure 3-3 brownout protection circuit河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書18當(dāng)主電源正常時(shí)，單片機(jī)由VCC5V電源供電，此時(shí)，VCC5V

45、 電源通過(guò) D1 和R1 ，對(duì)保護(hù)用電池進(jìn)行充電，以保證電池電量的充足。適當(dāng)選擇 R1 的大小，可以保證充電電流和充電時(shí)間都比較合理。 調(diào)頻FM發(fā)射話筒制作套件 例如：需要對(duì) 3V6 * 60mAH 的電池充電，充電時(shí)間選擇在 8 小時(shí)左右，我們就選擇充電電流為 8 mA，R1 （6V - 0.6）/ 8（0.6 是串連二極管的導(dǎo)通壓降） 。與電池并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管是防止電池過(guò)充電用的。 放電路徑是：電池通過(guò) R1+R2 ，對(duì)單片機(jī)供電端口進(jìn)行供電，供電電流通過(guò) R1+R2 之后，會(huì)有壓降，到達(dá)單片機(jī)的 VCC 端口時(shí)，電壓就會(huì)比 3V6 低，一般會(huì)在 2V-2V5 左右，不要企圖在這個(gè)時(shí)候提高

46、單片機(jī)的供電電壓，這樣反而會(huì)適得其反，令單片機(jī)仍然工作于正常供電狀態(tài)。對(duì)各單片機(jī)生產(chǎn)公司的各種單片機(jī)，這個(gè)低供電電壓會(huì)有某些差別，調(diào)整電阻 R2，在保證單片機(jī)能夠保持運(yùn)行的情況下，耗用電流越小越好。3.4 主控制器的設(shè)計(jì)3.4.1 AT89S52 簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)采用 ATMEL 公司的 8 位單片機(jī) AT89S52, AT89S52 片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀 Flash 程序存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用 ATMEL 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

47、，功能強(qiáng)大；圖 3 AT89S52 引腳排列圖 AT89S52 單片機(jī)可為提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。AT89S52 的引腳排列圖如下：河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書19 34 圖 AT89S52 的引腳排列圖Figure 3-4 AT89S52 pin diagram AT89S52 有 40 個(gè)引腳（如圖 34 所示），32 個(gè)雙向輸入/輸出（I/O）端口，除 P0 口外，其它端口均帶有內(nèi)部上拉電阻，其中 P1 口具有鎖存功能。P1 口的 P1.5、P1.6、P1.7 及 Reset（9 腳）為 ISP（在系統(tǒng)編程）口，可對(duì) MCU 進(jìn)行在系統(tǒng)編程；P1.0、P1.1 口與內(nèi)部定時(shí)器

48、2配合可作為捕獲/比較輸入口；P3 口均具有第二功能，分別為：串行口（RXD、TXD）、外中斷口（INT0、INT1）、兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器（T0、T1）,讀寫控制口（RD、WR）；內(nèi)部具有雙數(shù)據(jù)指針，這為數(shù)據(jù)在不同存儲(chǔ)區(qū)的存取操作帶來(lái)了的方便；同時(shí) AT89S52 的時(shí)鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi) RAM 被凍結(jié)，時(shí)鐘停振，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運(yùn)行。VCC : 電源GND: 地P0 口：P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O

49、口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P0 端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(lái)接河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書20收指令字節(jié)；在程序校驗(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(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) 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

50、，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）和定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如 3-1 表所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。3-1 表 P1 引腳的特殊功能表Figure 3-1 P1-pin of the special function引腳號(hào)第二功能P1.0T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編

51、程用）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(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P2 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)，被外部拉河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書21低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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)，

52、P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3 口：P3 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(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 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）。P3 口亦作為AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如 3-2 表所示。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些控制信號(hào)。3-2 表 P3 引腳的特殊功能表Figure 3-2 P3-pin of the special function引腳號(hào)第二功能P3.0RXD（串行輸

53、入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0(外部中斷 0)P3.3INT0(外部中斷 0)P3.4T0（定時(shí)器 0 外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器 1 外部輸入）P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)RST: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書22單片機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無(wú)效。DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)

54、器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為 8EH 的 SFR的第 0 位置 “1” ，ALE 操作將無(wú)效。這一位置 “1” ，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或 MOVC 指令時(shí)有效。否則，ALE 將被微弱拉高。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程

55、序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng) AT89S52 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN 將不被激活。EA/VPP:訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA 必須接 GND,為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA 應(yīng)該接 VCC。在 flash 編程期間，EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端;XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端;3.4.2 時(shí)鐘、復(fù)位及看門狗電路為了提高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾性能，可外擴(kuò)電源監(jiān)控電路、看門狗、系統(tǒng)監(jiān)控芯片等。本

56、設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單的手動(dòng)復(fù)位電路,這種手動(dòng)復(fù)位利用電容 E1 的充電來(lái)實(shí)現(xiàn).當(dāng)加電時(shí),電容 E1 充電,電路有電流通過(guò),構(gòu)成回路,在電阻 R1 上產(chǎn)生壓降,引腳 RESET 為高電平當(dāng)電容充滿電后,電路相當(dāng)于斷開(kāi),RESET電位與地相同,復(fù)位結(jié)束.也可以通過(guò)按鍵 SW1 實(shí)現(xiàn)復(fù)位,按下鍵后,通過(guò)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書23R1 和 R2 形成回路,使 RESET 端產(chǎn)生高電平.按鍵的時(shí)間決定了復(fù)位的時(shí)間.可見(jiàn)復(fù)位的時(shí)間與充電的時(shí)間有關(guān),充電時(shí)間越長(zhǎng),復(fù)位時(shí)間越長(zhǎng),一般使引腳 RESET 保持 10ms 以上的高電平,單片機(jī)便可以可靠的復(fù)位。AT89S52 內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器,用于構(gòu)

57、成振蕩器,引腳 XTAL1和 XTAL2 分別是放大器的輸入端和輸出端.在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨結(jié)晶體或陶瓷諧振器,就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器,其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器.外接晶振時(shí),C1,C2 指通常選擇為 30pF 左右;外接陶瓷諧振器時(shí),C1,C2 約為 47PF.對(duì)頻率有微調(diào)作用,震蕩頻率范圍是 1.212MHz.為了減少寄生電容,更好的保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作,諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝的與單 片及芯片靠近.內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二分頻的觸發(fā)器,其輸出信號(hào)是單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào). 時(shí)鐘電路如 35 圖35 圖 時(shí)鐘電路 36 圖 X25045 引腳圖Figu

58、re 3-5 clock circuit Figure 3-6 X25045 figure-pin看門狗及數(shù)據(jù)保護(hù)電路采用美國(guó) Xicor 公司的生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化 8 腳集成電路，它將 EEPROM、看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個(gè)芯片之內(nèi)，大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對(duì)印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機(jī)外圍芯片。 X25045 引腳如圖 36 所示其引腳功能及與 MCU 接口電路（如圖37）： CS：片選擇輸入；SO：串行輸出，數(shù)據(jù)由此引腳逐位輸出； SI：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫入 X25045； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明

59、書24SCK：串行時(shí)鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出 WP：寫保護(hù)輸入。當(dāng)它低電平時(shí)，寫操作被禁止；Vss：地； Vcc：電源電壓；RESET：復(fù)位輸出。 圖 37 復(fù)位及 EEPROM 接口電路Figure 3-7 reset and EEPROM interface circuit3.5 前向通道設(shè)計(jì)3.5.1 測(cè)溫模塊DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 “一線總線”接口的溫度傳感器。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)建引入全新概念?，F(xiàn)場(chǎng)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

60、現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V-5.5V 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。 DS18B20 可以程序設(shè)定9-12 位的分辨率，精度為0.5C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中,掉電后依然保存。（1）DS18B20 的引腳說(shuō)明（如圖 38）河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書25圖 38 DS18B20 的引腳說(shuō)明Figure 3-8 DS18B20 pin noteDQ 為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND 為電源地；VDD 為外接