基于單片機(jī)的溫度巡檢裝置設(shè)計(jì)

1、看步7處2興課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）題 目：基于單片機(jī)的溫度巡檢裝置設(shè)計(jì)學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)院專業(yè)班級(jí)： 13 級(jí)機(jī)電一體化專業(yè) 3班指導(dǎo)教師：邱榮華學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：31312030321日 期： 2015 年12月27日摘要八路數(shù)字溫度巡檢儀能夠?qū)崿F(xiàn)在安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、能源節(jié)約等方面的重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有良好的應(yīng)用前景。本設(shè)計(jì)介紹了基于單片機(jī)的八路數(shù)字溫度巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和軟硬件實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中采用了溫度傳感器DS18B20!行溫度檢測(cè)。當(dāng)溫度超過(guò)測(cè)量范圍時(shí)，由發(fā)光二極管閃動(dòng)進(jìn)行超限提示。該系統(tǒng)主要由六個(gè)模塊組成，分別為 STC89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、LED 數(shù)碼管

2、輸出模塊、按鍵輸入模塊、溫度傳感檢測(cè)模塊、電源模塊、通信模塊。正常運(yùn)行時(shí)，其測(cè)溫范圍是-55C125C,設(shè)計(jì)中給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖及程序，并在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)STC89C51,溫度彳感器 DS18B20 LED數(shù)碼管I西安工程大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄第1章概述 11.1 溫度巡檢儀發(fā)展背景 11.2 溫度巡檢裝置工作原理 11.3 設(shè)計(jì)要求及任務(wù) 21.3.1 設(shè)計(jì)要求21.3.2 設(shè)計(jì)任務(wù)2第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 32.1 系統(tǒng)組成及工作原理 32.1.1 系統(tǒng)組成 32.1.2 工作原理 32.2 方案的選擇4第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 53.1 硬件總

3、體設(shè)計(jì) 53.2 溫度傳感模塊 53.2.1 數(shù)字溫度傳感器DS18B20 53.2.2 DS18B20勺通彳S協(xié) 73.3 單片機(jī)控制模塊 83.3.1 AT89S52 芯片簡(jiǎn)介 83.3.2 AT89S5刻能特Tt描述 93.4 串口通信模塊 .93.5 數(shù)碼管顯示模塊 .10第4章主程序的軟件結(jié)構(gòu) .114.1 主程序結(jié)構(gòu)圖114.2 主程序清單 13總結(jié) .17參考文獻(xiàn) 18附錄 19I西安工程大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章概述1.1 溫度巡檢儀發(fā)展背景隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、 壓力、流量、流速和開(kāi)關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。尤其在冶金工業(yè)、化工

4、 生產(chǎn)、電力 工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類 加熱爐、熱處理 爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)與控制。但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò) 程中，溫度的測(cè)量環(huán) 境惡劣，常伴有巨大的撞擊力或高溫氣體的高速流動(dòng)，測(cè) 量技術(shù)難度非常大。由于 許多工業(yè)產(chǎn)品對(duì)溫度范圍要求非常嚴(yán)格，因?yàn)閷?duì)溫度 的控制好壞直接會(huì)影響到產(chǎn)品 質(zhì)量的高低。因此，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)溫度不 僅要不斷地測(cè)量，而且還要進(jìn)行控 制。特別是遇到溫度超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，系統(tǒng)會(huì) 進(jìn)行報(bào)警。在溫度巡檢儀沒(méi)有普及運(yùn)用之前，溫度計(jì)測(cè)溫被人們運(yùn)用在大多數(shù) 溫度測(cè)量場(chǎng)合。由于其本身的結(jié)構(gòu)和功能所限，它只能對(duì)一些要求精度不高的 地方進(jìn)行較粗略 檢測(cè)，然而

5、需要嚴(yán)格控溫的場(chǎng)合則沒(méi)有辦法檢測(cè)，最終影響到 了生產(chǎn)效率及效率。 所以，溫度計(jì)在工業(yè)上的應(yīng)用必將由溫度巡檢儀替代。但是，就目前市場(chǎng)上看，銷售的大都是單路測(cè)量的溫度檢測(cè)儀器，具存在溫度信息傳遞不及時(shí)、精度不夠等缺點(diǎn)，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫度變化及時(shí)做出決定。 在這樣的市場(chǎng)需求背景下，采用一種效率和自動(dòng)化水平更高、更新的測(cè)量手段， 是溫度測(cè)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。1.2 溫度巡檢裝置工作原理八路溫度巡檢儀首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集就是將一般的物理量通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換 成模擬量，在經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量供給CPUft行處理。詳細(xì)來(lái)說(shuō)就是能 監(jiān)測(cè)并采集多路的溫度信號(hào)，通過(guò)溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出電壓，

6、 A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,從而得到與溫度信號(hào)具有一定關(guān)系的數(shù)字 量，單片機(jī)采集這些數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行一定的信號(hào)調(diào)理、軟件算法、以及標(biāo)度變換， 從而得到一定量的溫度值，再將這一溫度值通過(guò)顯示的方式顯示出來(lái)，然后通過(guò) 按鍵或定時(shí)的控制實(shí)現(xiàn)巡檢，就得到了一個(gè)八路溫度巡檢儀的系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比， 具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍 廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或 科研實(shí)驗(yàn)室使用。目的是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的溫度傳感與溫度控制進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)單片機(jī)用于工業(yè)生產(chǎn)的溫度傳感與溫度控制技術(shù)的方法。本畢業(yè)設(shè)計(jì)介紹了溫度計(jì)的測(cè)量和控制之間的關(guān)系：檢測(cè)是控制

7、的基礎(chǔ)和 前提，而檢測(cè)的精度必須高于控制的精確度， 否則無(wú)從實(shí)現(xiàn)控制的精度要求。 不 僅如此，檢測(cè)還涉及國(guó)計(jì)民生各個(gè)部門，可以說(shuō)在所以科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域無(wú)時(shí)不在進(jìn) 行檢測(cè)?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展是密切相關(guān)的。現(xiàn)代化的檢測(cè)手段能 達(dá)到的精度、靈敏度及測(cè)量范圍等，在很大程度上決定了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展達(dá)到的水平越高， 又為檢測(cè)技術(shù)、傳感器技術(shù)提供了新的 前提手段。目前溫度計(jì)的發(fā)展很快，從原始的玻璃管溫度計(jì)發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電 阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、數(shù)字溫度計(jì)、電子溫度計(jì)等等。目前的溫度計(jì)中傳感 器是它的重要組成部分，它的精度靈敏度基本決定了溫度計(jì)的精度、測(cè)量范圍、 控制范圍和

8、用途等。傳感器應(yīng)用極其廣泛，目前已經(jīng)研制出多種新型傳感器。 但 是，作為應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)系統(tǒng)要求選用適宜的傳感器，并與自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)連接起來(lái)，從而構(gòu)成性能優(yōu)良的監(jiān)控系統(tǒng)。1.3 設(shè)計(jì)要求與任務(wù)1.3.1 設(shè)計(jì)要求：檢測(cè)8個(gè)點(diǎn)的溫度，溫度范圍：50C-120C； 采用LED0環(huán)顯示檢測(cè)的8路溫度值；通過(guò)按鍵自由設(shè)定溫度報(bào)警們限值，當(dāng)溫度超過(guò)門限值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出 聲、光報(bào)警；實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)串行通信。1.3.2 設(shè)計(jì)任務(wù)：溫度測(cè)量原理及溫度傳感器選型； 溫度巡檢裝置硬件設(shè)計(jì)、仿真； 溫度巡檢裝置軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試。第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 系統(tǒng)組成及工作原理2.1.1 系統(tǒng)組成在系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中，主要

9、以選擇測(cè)溫電路的方案為主，測(cè)溫電路的方案選擇 可以直接的影響到測(cè)得溫度值的準(zhǔn)確性和要求達(dá)到的精度問(wèn)題，測(cè)溫電路要求能把環(huán)境溫度通過(guò)傳感器把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為我們所需要的電壓信號(hào)或電流信號(hào)，把得到相應(yīng)的電信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換，在通過(guò)單片機(jī)的控制 和程序的處理最后得到準(zhǔn)確的溫度值，實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)。所以在測(cè)溫電路中我們 進(jìn)行了認(rèn)真的分析和最后方案的確定。如下框圖所示：2.1.2 工作原理八路溫度巡檢儀首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集就是將一般的物理量通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成模擬量，在經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字量供給 CPU!行處理。詳細(xì)來(lái)說(shuō)就是 能監(jiān)測(cè)并采集多路的溫度信號(hào)，通過(guò)溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成

10、電壓信號(hào)輸出電 壓，A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而得到與溫度信號(hào)具有一定關(guān)系的 數(shù)字量，單片機(jī)采集這些數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行一定的信號(hào)調(diào)理、軟件算法、以及標(biāo)度 變換，從而得到一定量的溫度值，再將這一溫度值通過(guò)顯示的方式顯示出來(lái)，然 后通過(guò)按鍵或定時(shí)的控制實(shí)現(xiàn)巡檢，就得到了一個(gè)八路溫度巡檢儀的系統(tǒng)。2.2 方案的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，提出三種設(shè)計(jì)方案：方案一：采用STC89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)控制核心， 具片內(nèi)自帶8kB大 小的Flash ROM,燒寫進(jìn)去的HEX文件大小最大能達(dá)到20KB左右。信號(hào)采集3西安工程大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電路選擇的是八 個(gè)含有Pt100的電橋電路，可以采集八個(gè)點(diǎn)的溫

11、度值；而選擇的TM7705模數(shù)轉(zhuǎn)換元 件內(nèi)含差放電路，所以采集到的模擬信號(hào)可以直接輸 送給TM7705進(jìn)行處理。對(duì)于 八個(gè)點(diǎn)傳輸過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)，要通過(guò)八選一數(shù)據(jù) 選擇器進(jìn)行選擇，即每個(gè)模擬信號(hào)對(duì)應(yīng)一個(gè)通道，此八選一數(shù)據(jù)選擇器選用HCF4051BE在顯示單元中，選擇五位數(shù)碼管分別顯示通道號(hào)、正負(fù)號(hào)、溫度值； 而在控制單元中，需要通過(guò)按鍵控制單通道溫度查詢和顯示的過(guò)程。整個(gè)系統(tǒng)中，單片機(jī)晶振選用12MHz, TM7705的時(shí)鐘線要接到單片機(jī)的ALE端，以便 產(chǎn)生2MHz的時(shí)鐘。單片機(jī)的P0 口為數(shù)碼管的段 碼，P2 口為位選。P3.0為 A/D數(shù)據(jù)輸入端，采用串行通信方式 0進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀入。方案二

12、：?jiǎn)纹瑱C(jī)依然選用 STC89C51作為系統(tǒng)控制核心，而 AT89S52單 片機(jī)也是可以選用的。信號(hào)采集電路是選用八個(gè)并接于單線總 線的 數(shù)字 溫 度傳 感 器DS18B20進(jìn)行八個(gè)點(diǎn)的溫度采集，它可以不通過(guò)放大 整形和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路而直接接在單片機(jī)上。顯示單元中選用液晶顯示器LCD1602控制單元與方案一中相同。方案三：?jiǎn)纹瑱C(jī)選用STC89C51信號(hào)采集電路與方案一中相同。 但在此方 案中，信號(hào)放大電路選用rail-to-rail運(yùn)算放大器，使輸出電壓上限可以達(dá)到電源電壓，而下 限可以達(dá)到0V。同時(shí)，加入濾波電容對(duì)影響信號(hào)采集的空 氣中的高頻信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用ADC0809芯片，對(duì)

13、模擬信號(hào)進(jìn)行 處理?？刂茊卧c方案一相同。對(duì)比觀察上述三種方案，方案一中鋁熱電阻(Pt100)溫度傳感器具有精度高，測(cè)溫范圍廣，一般可測(cè)-200C650C,在工業(yè)測(cè)溫上應(yīng)用廣泛，而且可以通過(guò)引線將鋁電阻置于需要測(cè)量溫度的環(huán)境中， 滿足不同點(diǎn)不同溫度測(cè)量的需求。同時(shí)，TM7705解決了對(duì)采集到的模擬信號(hào)進(jìn) 行放大和數(shù)字處理， 而不需要另外增加信號(hào)放 大濾波電路。 方案二中，所用 到的數(shù)字溫度傳感器性能較強(qiáng)，價(jià)格上比Pt100便宜很多。而且 電路搭構(gòu)簡(jiǎn)單 易行，節(jié)約了許多外圍電路空間。LCD1602顯示功能強(qiáng)大，但沒(méi)有數(shù) 碼管顯示 快捷方便。 方案三比方案一在信號(hào)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換兩個(gè)單元中有所不同，

14、其電 路設(shè)計(jì)比方 案一繁瑣。綜合考慮，最終選擇方案一。方案二有其優(yōu)勢(shì)所在，但 在工業(yè)測(cè)溫中，方案一 應(yīng)用面更寬廣，經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高，比方案二有更廣泛的市 場(chǎng)需求和更好的發(fā)展前景。第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)單元電路的設(shè)計(jì)分為以下5個(gè)部分：1、溫度傳感模塊；2、單片機(jī)控制模塊；3、LED顯示模塊；4、二極管及蜂鳴器報(bào)警模塊；5、MAX23及輸模塊3.2 溫度傳感模塊溫度傳感模塊主要的器件就是數(shù)字溫度傳感器，它對(duì)被控溫度進(jìn)行采樣， 傳輸給控制器。根據(jù)設(shè)計(jì)要求（溫度測(cè)量范圍- 50C-120C）,所以本課題設(shè)計(jì)采用的是數(shù)字溫度傳 感器 DS18B20。3.2.1 數(shù)字溫度傳感器 DS18

15、B20技術(shù)性能描述1 .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)微處理器與DS18B20的雙向通訊。2 .測(cè)溫范圍 一55C+125C,固有測(cè)溫分辨率0.5 C。3 .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，最多只 能并聯(lián)8個(gè)，如果數(shù)量過(guò)多，會(huì)使供電電源電壓過(guò)低，從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn) 定，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫4 .工作電源：35V/DC5 .在使用中不需要任何外圍元件6 .測(cè)量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送DS18B201實(shí)現(xiàn)單總線測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件， 它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。主 要包括：寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROMff口單總

16、線接口、存放中間數(shù)據(jù)的 高速暫存器RAM用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定溫度上下限值的THKTL觸發(fā)器、存儲(chǔ)與控制 邏輯、8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器等七部分。電源檢測(cè)64七 ROM 和 甄 接口圖3-1 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖存儲(chǔ)器和控制S溫度靈敏元件高端蜓器TH3.2.2 DS18B20的通信協(xié)議數(shù)字式溫度傳感器和模擬傳感器最大的區(qū)別，是將溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字 信號(hào)，然后通過(guò)串行通信的方式輸出。因此掌握 DS18B2的通信協(xié)議是使用該器 件的關(guān)鍵。所有的DS18B2器件要求采用嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖；寫“ 0”、寫“1”時(shí)隙；讀 “0

17、”、和讀“1”時(shí)隙。與DS18B2的通信，是通過(guò)操作時(shí)隙完成單總線上的數(shù) 據(jù)傳輸。發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)時(shí)，都是字節(jié)的低位在前，高位在后。每個(gè)通信 周期起始于微控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖，其后緊跟 DS18B2發(fā)出的應(yīng)答脈沖，在寫 時(shí)隙期間，主機(jī)向DS18B2器件寫入數(shù)據(jù)，而在讀時(shí)隙期間，主機(jī)讀入來(lái)自DS18B20 的數(shù)據(jù)。在每一個(gè)時(shí)隙總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。當(dāng)主機(jī)將單總線DOl邏輯高（空閑狀態(tài)）拉為邏輯低時(shí)，即啟動(dòng)一個(gè)寫時(shí)隙。 所有的寫時(shí)隙必須在60P.s至120P. s內(nèi)完成，且在每個(gè)循環(huán)之間至少需要1us的 恢復(fù)時(shí)間。在寫0時(shí)隙期間，微控制器在整個(gè)時(shí)隙中將總線拉低；而寫1時(shí)隙期間， 微控制器將總線

18、拉低，然后在時(shí)隙起始后15P. s之內(nèi)釋放總線。3.3 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊的核心是 STP89S51K片，單片機(jī)STP89S51 合執(zhí)行器模塊輸 出高、低電平實(shí)現(xiàn)溫度控制，并且，可以把傳感器的采樣溫度值顯示在數(shù)碼管上。 3.3.1 STP89S51 芯片簡(jiǎn)介單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處 理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM只讀存儲(chǔ)器ROM多種I/O 口和中斷 系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬 多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)。今后單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，將是進(jìn)一步

19、向多功能、高性能、低電壓、低功耗、 低價(jià)格、存儲(chǔ)容量擴(kuò)大和增強(qiáng)I/O功能及結(jié)構(gòu)兼容等方面發(fā)展。STP89C51是一種 帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable andErasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。 單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以十分 容易進(jìn)行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期。同時(shí)，在系統(tǒng)工作過(guò)程中，能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響信息的保存。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造， 與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MC

20、S-51指令集 和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的STP89C51是一種高效微控制器。STP89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制 系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。3.3.2 STP89S51功能特性描述STP89S5的弓I腳有40個(gè)弓|腳，與MCS-51兼容，4行節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器可 進(jìn)行1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)可保留10年，全靜態(tài)工作頻率0Hz-24Hz,三級(jí)程序存 儲(chǔ)器鎖定，128 Bytes位內(nèi)部RAM 32個(gè)雙向輸入可編程I/O 口，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)，5個(gè) 中斷源，以及可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘 電路。

21、另外，AT89S51可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。 空閑模式下，CPUf止工作,允許RAM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 掉電保護(hù)方式下，RAMJ容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到 下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。其接線圖如3-3所示：P10 P11P12 PBP14P15P16 P17FSTP3CFjI IXD FM不而 F弄EiPj4 TOPjj T1 P38FTR F3 T五口 XTAL2 XT-XL1 GNDc0123ul567aE>: 6543210此皿孫瓢即PCMpflpwwE皿SEP2P2P2皿P2也P2P2的五五2726石24RJ V

22、CC|1 I圖3-3 STP89S51的接線圖3.4 串口通信模塊由于單片機(jī)輸出的電壓為 05V的直流電壓，PC機(jī)讀取的電壓為-15V到 +15V,所以PC機(jī)與單片機(jī)之間的通信需要電平轉(zhuǎn)換。 本設(shè)計(jì)采用MAX232E片的 PC機(jī)和單片機(jī)串行通信接口電路。PC機(jī)與單片機(jī)之間可以由 RS-232C RS-422或RS-423等接口相連，在 PC 機(jī)系統(tǒng)內(nèi)都裝有異步通信適配器，利用它可以實(shí)現(xiàn)異步串行通信。該適配器的核 心元件是可編程的Intel 8250芯片，它使PC有能力與其他具有標(biāo)準(zhǔn)的 RS-232C 接口的計(jì)算機(jī)或設(shè)備進(jìn)行通信。而MCS-51單片機(jī)本身具有一個(gè)全雙工的串行口 , 因此只要配以電

23、平轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)電路、隔離電路就可組成一個(gè)簡(jiǎn)單可行的通信接 口。同樣，PC機(jī)和單片機(jī)之間的通信也分為雙機(jī)通信和多機(jī)通信。PC機(jī)和單片機(jī)最簡(jiǎn)單的連接是零調(diào)制三線經(jīng)濟(jì)型。這是進(jìn)行全雙工通信所必 須的最少線路。因?yàn)镸CS-5俾片機(jī)輸入、輸出電平為TTL電平，而PC機(jī)配置的 是RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口，二者的電氣規(guī)范不同，所以要加電平轉(zhuǎn)換電路。常用的有 MC1488 MC1489f口 MAX232如圖3-4給出了采用 MAX2325片的PC機(jī)和單片機(jī) 串行通信接口電路，與PC機(jī)相連采用9芯標(biāo)準(zhǔn)插座。uF圖3-4串行通信接口電路TitleNu mberRS-232cM使用最早、應(yīng)用最多的一種異步通信總線標(biāo)準(zhǔn)，

24、它是美國(guó)電子工ize2 4-May -20 05G:PROTEL 睜CHA業(yè)協(xié)會(huì)（Electronic Industries Association ） 1962年公布的，196處最后一ADate:次修訂而成。其中RS!Recommended Stande的縮寫，232是標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識(shí)號(hào)，CFle: 123示最后一次修訂。RS-232ct送的波特率（bir/s ）規(guī)定為19200, 9600, 4800,2400, 600, 300, 150, 110, 75, 50。RS-232CR口總線的傳送距離一般不超過(guò)15米。RS-232是在TTL電路出現(xiàn)之前研制白1因此，不能和 TTL電平直接相連,使用

25、時(shí)必須加上適當(dāng)?shù)慕涌陔娐罚駝t將使 TTL電路燒毀，這一點(diǎn)使用時(shí)要特別 注意。在本系統(tǒng)中,RS-232用三線連接法，這是一種簡(jiǎn)單的 RS-232C®接方式， 只需2、3交叉連接線以及信號(hào)地線。本系統(tǒng)使用的RS-232是9針的接口，它所使用的是標(biāo)準(zhǔn)的 RS23班平。所以 它是與電平轉(zhuǎn)換芯片相接的。MAX232E片是美信公司專門為電腦的 RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路，使 用+5v單電源供電。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：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

26、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（R1OU T、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。（本設(shè)計(jì)用的是第二數(shù)據(jù)通道）DP9南頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMO數(shù)據(jù)后從R1OUT R2OUT俞出。電腦的DP25S頭有兩個(gè)RS-232通道，而我們用來(lái)作寫頻器就只需 一個(gè)通道就行啦。所以一通道的11、12、13、14腳就全空腳啦。我們只用了第 二通道的4只腳。第三部分就是供電：15腳DN

27、G 16腳VCC（+5v）。其實(shí)美信公司生產(chǎn)的用于 RS-232接口的芯片有好多好多。有各種各樣的封裝，有只有一個(gè)通道的，也有 多通道的，有底耗電的，也有耐 15kv高壓的。其中MAX3233E®用+3v電源、 +-15kvESD保護(hù)、而且省去了電荷泵的 4只電容。3.5 數(shù)碼管顯示模塊數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。按發(fā)光二極管 單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。例如：共陽(yáng)極數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí) 應(yīng)將公共極COMI到+5V,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)， 相應(yīng)字段就 點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。數(shù)碼管要正常顯示，就 要用驅(qū)動(dòng)電路

28、來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼， 從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù) 碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)是利用人 的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn) 亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)， 不會(huì)有閃 爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，但動(dòng)態(tài)顯示能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。因此，本系統(tǒng)采用了數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。LG5641A曲MC的電路如下圖所示：第4章主程序的軟件結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)軟件的主程序主要是不斷地進(jìn)行溫度讀取，溫度處理，溫度顯示，溫度比較，采用遙控器來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警溫度的設(shè)置， 測(cè)量點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度顯示。主程序

29、設(shè) 計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要模塊由系統(tǒng)初始化，計(jì)數(shù)器初始化模塊，遙控器模 塊，溫度讀取模塊，顯示模塊，掉電保護(hù)模塊，溫度處理模塊及溫度報(bào)警模塊組 成。系統(tǒng)初始化模塊主要是對(duì)系統(tǒng)的初始化， 實(shí)現(xiàn)18B20的初始化，定時(shí)器初始 化。計(jì)數(shù)器初始化模塊對(duì)定時(shí)器 T0及T1作初始化，T0主要用于蜂鳴器報(bào)警， T1主要用于遙控器的掃描程序。遙控器掃描模塊是通過(guò)掃描輸出判斷是哪一個(gè)鍵按下，該模塊主要完成報(bào)警 溫度設(shè)置，溫度選擇顯示。溫度讀取模塊主要由18B20進(jìn)行溫度測(cè)量和溫度轉(zhuǎn)換。溫度顯示模塊主要顯示實(shí)時(shí)溫度和設(shè)置溫度顯示。溫度比較模塊主要是實(shí)時(shí)溫度和設(shè)置溫度的比較，實(shí)現(xiàn)報(bào)警。4.1主程序結(jié)構(gòu)圖13圖4

30、-1主程序流程圖4.2主程序清單：#include<reg51.h>#define Addr_channel P1八路通道地址端口typedef unsigned char uchar;用關(guān)鍵字宏定義，其效率高typedef unsigned int uint;sbit DRDY=P3A2;sbit DP=P0A7;/*內(nèi)存單元定義*/code以節(jié)省內(nèi)存單元/4位列掃描控制字uchar code seg710=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;/0-9 段碼譯碼數(shù)組uchar code scan_con5=0xef,

31、0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xefuint data ad_data8=0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000;/8 個(gè)通道 AD 數(shù)據(jù)內(nèi)存單元/4個(gè)顯示單元和1個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元uint_data ad_data_buff3=0x0000,0x0000,0x0000;uchar data dis5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00;/*延時(shí)1ms函數(shù)*/減運(yùn)算以節(jié)省代碼存儲(chǔ)空間void delay1ms(uint t)uint i,j;for(i=t;i&

32、gt;0;i-)for(j=120;j>0;j-);/*對(duì)八位數(shù)據(jù)進(jìn)行倒序處理函數(shù)*/uchar reverse_order(uchar old_dat)uchar i,new_dat;new_dat=old_dat&0x01;for(i=0;i<7;i+)new_dat<<=1;old_dat>>=1;new_dat|=(old_dat&0x01);return new_dat;取要轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最底位/將最低位左移一次數(shù)據(jù)的第二位移到最底位/*向AD7705寫一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)*/void Write_AD_reg(uchar dat)SBUF=d

33、at;while(!TI);TI=0;等待發(fā)送完成西安工程大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)(論文)/* 從AD7705讀出兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),/返回彳K為unsigned int類型AD 轉(zhuǎn)換值 */uint Read_AD_reg()ucha門ow8,high8;uint AD_out;SCON=0x00;Write_AD_reg(0x1C);while(DRDY);REN =1;while(!RI);RI =0;high8=SBUF;while(!RI);RI =0;low8=SBUF;REN =0;high8=reverse_order(high8);low8 =reverse_order(low8);AD

34、_out=high8;AD_out<<=8;AD_out|=low8;return AD_out;/* 對(duì) AD7705 初始化 void AD_Init(void)讀數(shù)據(jù)通道0x38為低電平時(shí)讀取數(shù)據(jù)接收使能等待接收完/對(duì)讀回的高8位倒序*/用串行數(shù)據(jù)輸入時(shí)一定要將數(shù)據(jù)進(jìn)行倒序處理Write_AD_reg(0X04);/寫0X20到通信寄存器，選擇通道 ANI(+)和ANI(-),下一個(gè)寄存器指向時(shí)鐘寄存 器。.倒序:0X04Write_AD_reg(0X30);寫0X0C到時(shí)鐘寄存器，接2M時(shí)鐘，時(shí)鐘二分頻，輸出跟新率50Hz. 倒序:0X30Write_AD_reg(0x08

35、); 寫0x10到通信寄存器，到通信寄存器，下一個(gè)寄存器指向設(shè)置寄存器.倒序:0X08/ Write_AD_reg(0x62); 寫0x46到設(shè)置寄存器，自動(dòng)校準(zhǔn)，單極性,gain=1;緩沖模式，F(xiàn)ASYNC=0.倒 序:0X62/ Write_AD_reg(0x6E); /寫0x76到設(shè)置寄存器，自動(dòng)校準(zhǔn)，單極性，gain=64;緩沖模式，F(xiàn)ASYNC=0.倒 序:0X6E/*Write_AD_reg(0x76); 寫0x6e到設(shè)置寄存器，自動(dòng)校準(zhǔn)，單極性，gain=32;緩沖模式，F(xiàn)ASYNC=0.倒 序:0X76溫度采函數(shù) */ void AD_samp(void) uchar i,m,n;uchar j=0;int k;Addr_channel=j;for(i=0;i<8;i+)ad_data_buff0=Read_AD_reg();/在此也可以做中值濾波處理 ad