單片機(jī)燒水壺控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、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 -3.1程序框圖- 16 -

2、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，成本低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)。

3、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%以上。電水壺產(chǎn)品相對(duì)

4、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)要考慮的問題。 從溫控器的發(fā)展歷史上來看，自動(dòng)斷電的歷史已經(jīng)有30年的歷史，最開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，360度的接口，更人

5、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)使用的電暖瓶并沒有丟棄，就是因?yàn)樵瓉黼娝畨爻丝旖葜獠]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)西式小家電產(chǎn)品入鄉(xiāng)隨俗，出現(xiàn)了具

6、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)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功

7、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，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，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)算和控制。因?yàn)樗w積小，

8、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?，F(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)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(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)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與

9、數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(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，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(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；80C51/87C51/80C3180C52/87

10、C52/80C32等 。（2）該系列生產(chǎn)工藝有兩種：一是HMOS工藝（高密度短溝道MOS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)器的配置上，該系列單片

11、機(jī)有三種形式，即掩膜ROM、EPROM和ROMLess(無片內(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(Infineon)等公司

12、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)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微

13、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: 它是指CPU完成一條操

14、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)，就可以完成復(fù)位操作。RST引腳

15、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接高電平時(shí)，CPU訪問片內(nèi)RO

16、M，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。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16位時(shí)，P2口作為地址

17、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位單片機(jī)2、晶片內(nèi)部具有時(shí)

18、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A(yù)T89S51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，一般在設(shè)計(jì)上只要在XTAL

19、1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EPROM中）來執(zhí)行程序。因此

20、在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲(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)锳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，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸

21、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，依此類推。其他三個(gè)I/O端

22、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)成輸入端口來使用。P2除了當(dāng)作一般I/O端口使用外

23、，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外特殊功能，包括串行通

24、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?。其引腳分配如下：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)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微

25、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)，以一線總線串行傳送給CPU，同時(shí)可傳

26、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的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與DS

27、1820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

28、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。 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,可使系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更為

29、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, #04H MUL A

30、B 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 DP

31、TR, 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 R1, 51HCJNE R1, #1EH,LPDJNZ 52H,KPCLR P1.7MOV 52H,#02HMOV R0,#OOHLJMP WAITKP:SETB P1.7MOV R0, #00HLJMP

32、WAIT LP: DJNZ R7, WAITCLR PSW.5LJMP WAITLOOP7: JB RB8 , LOOP8 LJMP LOOP9LOOP8: SETB PSW.5 LJMP WAIT DL0: MOV A,R0 ACALL TABEL MOVX DPTR,A INC R0 DJNZ R1,DL0 ACALL DEL1 BJ: MOV A,R4 SUBB A,R5 JC JR RC: SETB P1.0 LJMP STARTTABEL: INC A MOVC A,A+PC DEL1: MOV R6,#255 DEL2: MOV R7,#255 DEL3: NOP DJNZ R7,

33、 DEL3 DJNZ R6, DEL2 RET DB 3FH,06H,58H,4FH,66H,60H DB 7DH,07H,7FH,40H END結(jié)論本系統(tǒng)就是利用了AT89S51芯片的I/O引腳。系統(tǒng)采用美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的單片機(jī)AT89S51，以及其它芯片（如： DS18B20）來設(shè)計(jì)燒水壺控制器，實(shí)現(xiàn)了熱水壺自動(dòng)燒水、保溫。并通過AT89S51來控制溫度傳感器DS18B20芯片的輸出口設(shè)置溫度與電壓之間的轉(zhuǎn)換和控制。并實(shí)現(xiàn)在七段數(shù)碼管上的溫度顯示；系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便。 系統(tǒng)不足：系統(tǒng)的抗干擾能力不強(qiáng)，電路容易受高電壓、大電流的影響。參考文獻(xiàn)1周潤(rùn)景，袁偉亭，景曉松,Proteus在MCS-51&ARM7系統(tǒng)中的應(yīng)用百例M,北京：電子工業(yè)出版社，2006,2502582曾方，電力電子技術(shù)M,西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20043付植桐，尹常永，電子技術(shù)M,北京：高等教育出版社，20044王俊峰，薛鴻德，現(xiàn)代遙控技術(shù)及應(yīng)用M,北京：人民郵電出版社，20055周潤(rùn)景，張麗娜，基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真M,北京：北京航空航天大學(xué)出版社致謝通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，獲