基于單片機(jī)的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名_學(xué) 號(hào) _ 所屬院（系） 電子信息工程 _指 導(dǎo) 教 師 _ 基于單片機(jī)的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要容，是衡量倉庫管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。本文采用較為實(shí)用和先進(jìn)的單片機(jī)控制技術(shù)，運(yùn)用溫度傳感器和濕度傳感器對(duì)溫濕度的敏感性設(shè)計(jì)的一種基于多路信號(hào)輸入的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)。它直接影響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問題是加強(qiáng)倉庫溫度與濕度的監(jiān)測工作。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)為微控制器，STC89C52負(fù)責(zé)采集室溫度、自動(dòng)防雨以與手動(dòng)調(diào)節(jié)功能。通過溫度傳

2、感器組成的測控系統(tǒng)，間隔的測量室的溫度，并將溫度和日期時(shí)間經(jīng)LCD液晶顯示出來。當(dāng)遇到雨天，單片機(jī)控制系統(tǒng)通過雨滴傳感器的信號(hào)，自動(dòng)的進(jìn)行關(guān)天窗動(dòng)作。同時(shí)為了人性化的設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)還設(shè)有手動(dòng)控制按鈕，可以通過手動(dòng)按鈕控制窗子的開關(guān)。本多功能窗的設(shè)計(jì)本著安全、方便、節(jié)能、人性化的原則進(jìn)行，可使現(xiàn)代生活顯著提高。關(guān)鍵詞：STC89C52單片機(jī)，智能天窗，防雨，溫度采集Design of the warehouse temperature and humidity detection system based on single chip microcomputerAbstractMoisturepr

3、oof, mouldproof, anticorrosion, explosion-proof is the important content of the warehouse daily work, is an important index of warehouse management quality. It directly affects reserves of life and reliability. This article is using more practical and advanced MCU control technology, using the tempe

4、rature sensor of temperature and humidity sensor sensitivity design based on a multi -channel signal input warehouse temperature detection system. To ensure the daily work smoothly, the main issue was to strengthen the temperature and humidity in the warehouse monitoring work. The design system uses

5、 STC89C52 as microcontroller.STC89C52 is responsible for the collection of indoor temperature, automatically anti-rain and manual adjustment function. Measure the indoor temperature in the interval, and displays the temperature and the date and time on the LCD though the control system which compose

6、d of the temperature sensor. When faced with rain, the MCU control system will automatically close the window by the raindrop sensor signal. Meanwhile, in order to user-friendly design, the system also has a manual control button to control the window switch. This system can achieve three functions

7、include automatically anti-rain, the indoor temperature collecting, manually control and automatically control switch. The system will solve the corresponding problem in real life. The design of this multi-function window will be in line with the principles of safe, convenient, energy saving, user-f

8、riendly, and it will make modern life significantly improved.Key Words:STC89C52 microcontroller,Intelligent window,Anti-rain,Temperature collecting目 錄摘要IAbstractII第1章緒論- 1 -1.1 選題的意義- 1 -1.2 課題的國外研究狀況- 1 -1.3 課題的目的任務(wù)和要求- 3 -第2章設(shè)計(jì)方案論證- 5 -2.1溫度檢測方案- 5 -2.2 倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案- 5 -第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)- 7 -3.1 總體設(shè)計(jì)- 7

9、-3.2 各單元電路設(shè)計(jì)- 7 -3.2.1 控制單元設(shè)計(jì)- 7 -3.2.2 檢測單元設(shè)計(jì)- 18 -3.2.3 顯示單元設(shè)計(jì)- 24 -第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)- 27 -4.1 總體設(shè)計(jì)- 27 -4.2 各部分子程序- 29 -4.2.1 溫濕度檢測程序- 29 -4.2.2 電機(jī)控制系統(tǒng)- 29 -4.2.3 LCD顯示程序設(shè)計(jì)- 30 -第5章系統(tǒng)調(diào)試- 33 -5.1 硬件調(diào)試- 33 -5.2 軟件調(diào)試- 34 -5.3 整體調(diào)試- 35 -結(jié)論- 39 -參考文獻(xiàn)- 41 -致- 43 -附錄- 45 - 63 - / 71第1章 緒 論1.1 選題的意義 科學(xué)合理的實(shí)用倉庫是當(dāng)今

10、我國與全世界物資儲(chǔ)存的一項(xiàng)重要任務(wù)，若使用、管理不當(dāng)，使重要物資受潮，或需低溫儲(chǔ)藏的物資受高溫環(huán)境影響，將會(huì)造成無法估計(jì)的損失。最典型的一個(gè)例子就是糧食儲(chǔ)備基地的倉庫實(shí)用。眾所周知，糧食的儲(chǔ)存需要合適的濕度和溫度，若管理不當(dāng)，糧食受潮發(fā)霉或生蟲，將會(huì)造成大量的糧食浪費(fèi)。糧食管理中最重要的就是溫度和濕度的變化控制，沒有合理科學(xué)的檢測系統(tǒng)，就無法談科學(xué)的控制系統(tǒng)。現(xiàn)在，我國在糧倉建設(shè)上己實(shí)現(xiàn)規(guī)化，但是檢測手段一直未能實(shí)現(xiàn)同步現(xiàn)代化。我國許多儲(chǔ)備糧庫每年都因測控設(shè)備的不完善而導(dǎo)致部分糧食霉變，許多大型儲(chǔ)備糧庫的測控設(shè)備仍需高價(jià)進(jìn)口，因此國家準(zhǔn)備在未來的幾年對(duì)全國所有的糧庫進(jìn)行翻新和改造工作，要求規(guī)糧

11、庫管理，實(shí)現(xiàn)糧庫管理現(xiàn)代化。 影響儲(chǔ)糧安全的最主要因素是糧堆的大氣條件(相對(duì)濕度和溫度的日變化和季節(jié)變化)，這就要求能有一種有效的、低成本的儀表來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測控制功能，使得管理人員能夠方便有效地進(jìn)行監(jiān)控操作。本課題即以上述問題為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)倉庫溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅能采集倉庫的溫、濕度值，而且能夠迅速做出相應(yīng)的處理。1.2 課題的國外研究狀況在現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場，隨著科技的進(jìn)步和自動(dòng)化發(fā)展，溫濕度檢測系統(tǒng)在某些行業(yè)中要求越來越高，特別是在大中型倉庫管理系統(tǒng)中，由于溫濕度過高或過低引起的倉庫儲(chǔ)藏物本身的水分過高或連續(xù)的高濕天氣將導(dǎo)致儲(chǔ)藏物新代加快而放出熱量，放熱引起的溫升又是代進(jìn)一步加劇以至發(fā)霉變質(zhì)

12、，因此倉庫必須重視對(duì)空氣溫濕度精確的而又方便的實(shí)時(shí)檢測，長期以來，由于受經(jīng)濟(jì)條件限制，我國倉庫環(huán)境較差，而且管理落后。 倉庫管理的重點(diǎn)之一就是要經(jīng)常檢查溫度變化，以便與時(shí)發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)藏物發(fā)熱點(diǎn)，減少損失。然而，堆積物的熱傳遞又是那樣的緩慢，使人感知極差，需要管理人員經(jīng)常進(jìn)入悶熱、嗆人的倉庫觀察溫、濕度，不斷進(jìn)行翻倉、加濕、通風(fēng)和降溫設(shè)備來控制溫濕度，這樣不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。這種繁重的體力勞動(dòng)，不僅對(duì)人體有極大的傷害，而且不科學(xué)、不與時(shí)。所以，倉庫儲(chǔ)藏物蟲蛀、霉變的情況時(shí)有發(fā)生。我國的儲(chǔ)藏物現(xiàn)均集中存放在地方或國家的倉庫中。按照國家儲(chǔ)藏物保護(hù)法，必須定期抽樣檢查糧食的溫

13、、濕度，以確保儲(chǔ)藏質(zhì)量。這就迫切需要溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)來控制倉庫。 近年來，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，是檢測系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域得到廣泛引用，因此，倉庫溫濕度檢測技術(shù)的研究在軟、硬件等方面都得到了一定的發(fā)展。1) 硬件技術(shù)早期倉庫溫濕度檢測主要采用溫度計(jì)量算法，它是將溫度計(jì)放入特定的插桿中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)插入倉庫的多個(gè)測溫點(diǎn)，工作人員定期拔出讀數(shù)，決定采取相應(yīng)的措施。這種方法由于溫度計(jì)精度、人工讀數(shù)的人為因素等原因，溫度檢測不僅速度慢而且精度低，抽樣不徹底，局部糧食溫度過高不易被與時(shí)發(fā)現(xiàn)，局部糧食發(fā)霉變質(zhì)引起大面積壞掉的情況時(shí)有發(fā)生。隨著科技的發(fā)展，溫、濕度檢測系統(tǒng)有了

14、很大的改善和提高，系統(tǒng)在布線上采用矩陣式布線技術(shù)，簡化了數(shù)據(jù)采集部分的線路；在傳感器方面應(yīng)用了熱電偶、半導(dǎo)體等器件；在數(shù)據(jù)傳輸方面減少了傳輸線的根數(shù)，采用串行傳輸方式，他可對(duì)倉庫的各個(gè)測試點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測，檢測的速度、精度大大提高，但由于電阻傳感器靈敏度低，使檢測精度不夠理想。 然后倉庫使用單片機(jī)進(jìn)行溫濕度檢，并采用各種手段提高數(shù)據(jù)傳輸與檢測速度，通過軟硬件技術(shù)的結(jié)合，檢測的精度和可靠性有較大提高，能滿足一般中小型倉庫的需要。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和微處理器芯片的發(fā)展，為了簡化倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并降低成本，各公司的科研機(jī)構(gòu)開始致力于相關(guān)領(lǐng)域的探索，是的倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化成為

15、可能。其中，美國達(dá)拉斯公司推出的單總線接口協(xié)議采用單根信號(hào)線，既可傳輸數(shù)據(jù)又可傳輸時(shí)鐘，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因此單總線技術(shù)具有線路簡單，硬件開銷小，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。該公司所生產(chǎn)的單總線器件具有無需另附電源、在測試點(diǎn)直接將模擬信號(hào)數(shù)字化等特點(diǎn)，一方面減少了系統(tǒng)環(huán)節(jié)，另一方面也保證了系統(tǒng)的精度。同時(shí)各公司開發(fā)的可視化軟件開發(fā)工具，更是向著效率高、功能強(qiáng)大的方向努力，從而為獲得良好的用戶界面奠定了基礎(chǔ)。國外倉庫的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的很成熟，高科技的數(shù)字傳感器廣泛應(yīng)用于倉庫溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)。這種傳感器采用微控制器與半導(dǎo)體集成電路的最新技術(shù)，在一個(gè)芯片上集成了溫度檢測芯片、數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片、計(jì)

16、算機(jī)接口芯片，存儲(chǔ)芯片等，除完成溫度檢測功能外，還可完成預(yù)置圍溫度、報(bào)警、多路A/D轉(zhuǎn)換、溫度補(bǔ)償?shù)裙δ?。由于?shù)字溫度傳感器直接輸出數(shù)字量，從而解決了溫度信號(hào)長距離傳輸問題與傳輸過程中因干擾和衰減而導(dǎo)致的精度降低等問題。目前，國出現(xiàn)了豐富的數(shù)字傳感器配套產(chǎn)品，如中繼器、分線器、插接器、遠(yuǎn)程控制模塊等。數(shù)字傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)已成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的三大基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。2) 軟件技術(shù)近年來，各種計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)平臺(tái)有了很大發(fā)展，特別是基于Windows環(huán)境下的Delphi、Power Builder、Visual Basic、Visual C+的不斷升級(jí)，數(shù)據(jù)功能增

17、強(qiáng)，能夠使用ODBC驅(qū)動(dòng)程序訪問各種數(shù)據(jù)系統(tǒng)，并可使用ADO、DAO等各種應(yīng)用程序開發(fā)接口，操縱數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，管理數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫對(duì)象與結(jié)構(gòu)方便地對(duì)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行顯示、打印、查詢、自動(dòng)控制等操作，為高性能的測控軟件設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。1.3 課題的目的任務(wù)和要求1. 本設(shè)計(jì)的具體任務(wù)我們?cè)O(shè)計(jì)了以AT89C52單片機(jī)為中央控制器的智能窗。該智能窗能通過傳感電路不斷循環(huán)檢測室濕度、溫度經(jīng)處理后傳入單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，然后與由預(yù)先設(shè)置的參數(shù)臨界值相比較,從而作出開/關(guān)窗 的判斷,再結(jié)合窗狀態(tài)檢測電路所檢測到的當(dāng)前窗狀態(tài),再輸出脈沖信號(hào)調(diào)整步進(jìn)電機(jī)，完成下雨自動(dòng)關(guān)窗等。2. 本設(shè)計(jì)的要求1)完成該

18、課題必須重點(diǎn)研究單片機(jī)控制、溫濕度采集、復(fù)位電路等關(guān)鍵問題和理論。2)研究方案的設(shè)計(jì)、研究方法和手段要合理，符合理論。第2章 設(shè)計(jì)方案論證2.1溫度檢測方案 方案一：溫度檢測采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制成的測溫元件；現(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻；其主要的特點(diǎn)為精度高、測量圍大、便于遠(yuǎn)距離測量。濕度檢測使用濕敏電阻。方案二：在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問題、多點(diǎn)測量切換誤差問題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問題等技術(shù)問題，才能夠達(dá)到較高的測量精度。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號(hào)較強(qiáng)，模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)

19、生測量誤差，影響測量精度。因此，在溫度測量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問題的最有效方案，新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測溫效果。DS18B20工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡單。 綜合來看方案二測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便，所以選用第二種方案。2.2 倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 方案一 ：直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用最廣泛的就是H型全橋式電路，這種驅(qū)動(dòng)電路可以很方便實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動(dòng)。圖2.1 H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路橋式驅(qū)動(dòng)電路的4只開關(guān)管都工作在

20、斬波狀態(tài)，S1、S2為一組，S3、S4 為另一組，兩組的狀態(tài)互補(bǔ)，一組導(dǎo)通則 另一組必須關(guān)斷。當(dāng)S1、S2導(dǎo)通時(shí)，S3、 S4關(guān)斷，電機(jī)兩端加正向電壓，可以實(shí) 現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動(dòng)；當(dāng)S3、S4導(dǎo) 通時(shí)，S1、S2關(guān)斷，電機(jī)兩端為反向電壓，電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動(dòng)。在窗戶動(dòng)作的過程中，我們要不斷地使電機(jī)在四個(gè)象限之間切換，即在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間切換，也就是在S1、S2導(dǎo)通且S3、Q4關(guān)斷，到S1、S2關(guān)斷且S3、 S4導(dǎo)通，這兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。在這種 情況下，理論上要求兩組控制信號(hào)完全互補(bǔ)，但是，由于實(shí)際的開關(guān)器件都存在開通和關(guān)斷時(shí)間，絕對(duì)的互補(bǔ)控制邏輯必然導(dǎo)致上下橋臂直通短路，比如在上橋臂關(guān)斷的過程

21、中，下橋臂導(dǎo)通了。上橋臂導(dǎo)通上下直通下橋臂導(dǎo)通圖2.2 窗戶橋臂導(dǎo)通示意圖因此，為了避免直通短路且保證各個(gè)開關(guān)管動(dòng)作之間的協(xié)同性和同步性，兩組控制信號(hào)在理論上要 求互為倒相的邏輯關(guān)系，而實(shí)際上卻必須相差一個(gè)足夠的死區(qū)時(shí)間，這個(gè)矯正過程既可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，即在上下橋臂的兩組控制信號(hào)之間增加延時(shí)，也可以通過軟件實(shí)現(xiàn)。方案二：倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)是以AT89C52系列單片機(jī)為核心構(gòu)成的檢測系統(tǒng)。本課題提出了一種可以應(yīng)用于中小型糧倉的溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 對(duì)倉庫溫濕度檢測系統(tǒng)的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，相應(yīng)的硬件電路和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，并做出控制系統(tǒng)，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的目的：溫度升高到超過預(yù)設(shè)值時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)閉窗戶；

22、若下雨窗外的濕度傳感器會(huì)感應(yīng)到并把窗戶關(guān)閉；通過按鍵可以設(shè)置自動(dòng)開啟窗戶時(shí)間與自動(dòng)關(guān)閉窗戶時(shí)間，到設(shè)定時(shí)間會(huì)自動(dòng)關(guān)閉或開啟窗戶；可以設(shè)置根據(jù)溫濕度控制窗戶開關(guān)與根據(jù)時(shí)間開啟、關(guān)閉窗戶功能。綜合來看AT89C52具有強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，體積小，電路設(shè)計(jì)簡單等優(yōu)點(diǎn)，故選用方案二。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)（1）顯示室溫與時(shí)間：通過溫度傳感器組成的測控系統(tǒng)，間隔的測量室的溫度，并將溫度和日期時(shí)間經(jīng)LCD液晶顯示出來。（2）自動(dòng)防雨：平時(shí)不能與時(shí)關(guān)窗、出門在外也總有忘記關(guān)窗的時(shí)候，遇到下雨時(shí)，雨滴傳感器檢測到下雨信息，單片機(jī)控制板控制電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，窗門自動(dòng)關(guān)閉，使倉庫里免遭雨水侵撓。（3）自動(dòng)開關(guān)窗與手、

23、自動(dòng)切換：明媚的早上,單片機(jī)根據(jù)設(shè)定的開窗時(shí)間控制板自動(dòng)打開窗戶，更新室空氣；傍晚太陽落下時(shí)窗子自動(dòng)關(guān)閉。且為了人性化的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)還可采用按鍵電路實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制與自動(dòng)控制的切換。系統(tǒng)由最初的實(shí)驗(yàn)階段到產(chǎn)品的形成過程中，其基本的功能框架如下：顯示單元STC89C52雨滴檢測電路按鍵電路溫度采集電路電機(jī)電路圖3.1 系統(tǒng)框圖3.2 各單元電路設(shè)計(jì)3.2.1 控制單元設(shè)計(jì) 1.STC89C52單片機(jī)芯片圖3.2 MCU核心電路本設(shè)計(jì)中采用了STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-Flash Programmable and Eras

24、able Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，該器件采用STC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M C S-5 1指令集和輸出管腳相兼容。與傳統(tǒng)的51單片機(jī)相比較，STC89C52單片機(jī)具有較大的存儲(chǔ)器空間并且可以支持串口直接下載程序，免去了購買價(jià)格昂貴的專門編程器來燒寫程序，使得開發(fā)成本得到很好控制。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片晶振與時(shí)鐘電路。另外，stc89c52可降至0hz靜

25、態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，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，ram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。圖3.3 STC89C52芯片引腳圖1)、STC89C52芯片引腳說明 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源GND(Pin20)：接地線外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片振蕩電路的輸出端控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(

26、Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從部程序存儲(chǔ)器讀指令?？删幊梯斎?輸出引腳（32根）STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8

27、位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7l P0端口（P0.0P0.7，3932引腳）：P0口是一個(gè)漏極開路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。l P1端口（P1.0P1.7，18引腳）：P1口是一個(gè)帶部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫入1時(shí)，通

28、過部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛胁可侠娮?，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流(I/L )。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）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），具體如下表所示。 在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能：p1.0 t2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出p1.1 t2ex（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）p1.5 mosi（在線系統(tǒng)編程用）p1.6 miso（在線系統(tǒng)編程用）p1.7 sck（在線系統(tǒng)編程用）l P2端

29、口（P2.0P2.7，2128引腳）：P2口是一個(gè)帶部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL邏輯電平輸入。對(duì)p2端口寫入1時(shí)，通過部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。P2作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛胁康纳侠娮?，那些被外部信?hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問外部程序存儲(chǔ)器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“MOVX DPTR”指令）時(shí)，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“MOVX R1”指令）時(shí)，P2口引腳上的容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中的P2寄存器的容），在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。在對(duì)Flash ROM編程和

30、程序校驗(yàn)期間，P2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。l P3端口（P3.0P3.7，1017引腳）：P3是一個(gè)具有部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)p3端口寫入“1”時(shí)，通過部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛胁康纳侠娮?，那些被外部信?hào)拉低的引腳會(huì)輸入一個(gè)電流(I/L )。p3口亦作為STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口也接收一些控制信號(hào)。引腳號(hào)第二功能：P3.0 rxd(串行輸入口)P3.1 txd(串行輸出口)P3.2 into(外中斷0)P3.

31、3 int1(外中斷1)P3.4 to(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)P3.5 t1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)P3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)P3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)l RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。l ALE/PROG當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)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)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。l 對(duì)flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。l 如有必

32、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。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。l 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)STC89C52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，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。l EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000h-ffffh），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

33、，復(fù)位時(shí)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。l 如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行部程序存儲(chǔ)器的指令。l flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程允許電源VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓VPP。2)、STC89C52主要功能如下表所示表3.1 STC89C52的主要功能特性主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能2. DS1302時(shí)

34、鐘電路本電路采用DS1302時(shí)鐘芯片，DS1302主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通的32768Hz晶振，兩個(gè)電源Vcc1與Vcc2接電源VDD，這樣如果沒有交流電的供電也可以由可充電電池供電，起了掉電保護(hù)，防止數(shù)據(jù)丟失。2腳X1（晶振引腳）與3腳X2（晶振引腳）接32768Hz的晶振，DS1302的7腳CLK（串行時(shí)鐘輸入引腳）與單片機(jī)的P1.5相連，6腳I/O（數(shù)據(jù)輸入輸出引腳）與單片機(jī)的P1.6相連，5腳RET（復(fù)位引腳）與單片機(jī)的P1.7相連。DS1302與單片機(jī)的連接僅需要3條線：CE引腳、SCLK串行時(shí)鐘引腳、I/O串行

35、數(shù)據(jù)引腳，Vcc2為備用電源，外接32.768kHz晶振，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。圖3.4 時(shí)鐘電路原理圖現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如DS1302、 DS1307、PCF8485等。這些電路的接口簡單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。本文介紹的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。D

36、S1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。它可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通32.768kHz晶振。 Ø 1）、DS1302芯片的引腳說明圖3.5 DS1302芯片的引腳圖Vcc1 、VCC2（8、1）：其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電

37、。X1、X2（2、3）：X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST（5） ：RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc>2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O (6) ：串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)

38、。SCLK(7) ：時(shí)鐘輸入端。 Ø 2）、DS1302芯片的工作原理DS1302的控制字節(jié)DS1302 的控制字如圖3.12所示。控制字節(jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫操作，位1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。 圖3.6 DS1302的控制字節(jié)數(shù)據(jù)輸入輸出(I/O)在控制指令字輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的

39、下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。 DS1302的寄存器DS1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放數(shù)據(jù)為BCD碼形式,其日歷、時(shí)間寄存器與其控制字見表3.2。 表3.2 DS1302的日歷、時(shí)間寄存器與其控制字寄存器名命令字取值圍各位容寫操作讀操作76543210秒寄存器80H81H00-59CH10SECSEC分鐘寄存器82H83H00-59010MINMIN小時(shí)寄存器84H85H01-12或00-2312/24010/APHRHR日期寄存器86H87H01-28,29,30,310010DATEDATE月份寄存器88H8

40、9H01-12000IQMMONTH周日寄存器8AH8BH01-0700000DAY年份寄存器8CH8DH00-9910YEARYEAR此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器與與RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器容。DS1302與RAM相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。DS1302與CPU

41、的連接DS1302與CPU的連接需要三條線，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。實(shí)際上，在調(diào)試程序時(shí)可以不加電容器，只加一個(gè)32.768kHz 的晶振即可。只是選擇晶振時(shí)，不同的晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入DS18B20，同時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度。只要占用CPU一個(gè)口線即可。DS1302 存在時(shí)鐘精度不高，易受環(huán)境影響，出現(xiàn)時(shí)鐘混亂等缺點(diǎn)。DS1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄。這種記錄對(duì)長時(shí)間的連續(xù)測控系統(tǒng)結(jié)果的分析與對(duì)異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找具有重要意義。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時(shí)采樣或定時(shí)采樣，沒有具

42、體的時(shí)間記錄，因此，只能記錄數(shù)據(jù)而無法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時(shí)間；若采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且，某些測控系統(tǒng)可能不允許。但是，如果在系統(tǒng)中采用時(shí)鐘芯片DS1302，則能很好地解決這個(gè)問題。3.復(fù)位電路單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)中復(fù)位電路使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)下，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，無論是在控制系統(tǒng)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用如圖3.10所示的復(fù)位電路，該電路既可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位，又可以按鍵復(fù)位。1）復(fù)位操作復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為00

43、00H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行或操作出錯(cuò)使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表3.3所示。表3.3 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000H2）復(fù)位信號(hào)與其產(chǎn)生RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的電路邏輯如圖3.7

44、所示：RST/VPD復(fù)位電路片內(nèi)RAM施密特觸發(fā)器D2VCCD11VSS圖3.7 復(fù)位信號(hào)的電路邏輯圖整個(gè)復(fù)位電路包括芯片、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位與按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。其中按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位圖3.8 復(fù)位電路 上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3.8（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即

45、接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3.8（b）所示；按鍵脈沖復(fù)位是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3.8（c）所示。本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位方式。圖3.9 單片機(jī)復(fù)位電路其它模塊通過P0、P1、P2和P3四組I/O口與單片機(jī)控制系統(tǒng)相接，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制系統(tǒng)的總調(diào)度任務(wù)。3.2.2 檢測單元設(shè)計(jì)1. DS18B20溫度采集電路DS18B20測溫系統(tǒng)具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)。DS18B20溫度采集電路有三種不同供電方式： 寄生電源供電方式、寄生電源強(qiáng)上拉供電方式、外部電源供

46、電方式。1）DS18B20寄生電源供電方式圖3.10 寄生電源供電方式在寄生電源供電方式下，DS18B20從單線信號(hào)線上汲取能量：在信號(hào)線DQ處于高電平期間把能量儲(chǔ)存在部 電容里，在信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來再給寄生電源（電容）充電。 要想使DS18B20進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由 于每個(gè)DS18B20在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達(dá)到1mA，當(dāng)幾個(gè)溫度傳感器掛在同一根I/O線上進(jìn)行多點(diǎn)測溫時(shí)，只靠4.7K上拉電阻就無法提供足夠的 能量，會(huì)造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。 因此，圖3.10電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測溫情況下使用，

47、不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。并 且工作電源VCC必須保證在5V，當(dāng)電源電壓下降時(shí)，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會(huì)使溫度誤差變大。2）DS18B20寄生電源強(qiáng)上拉供電方式圖3.11 DS18B20寄生電源強(qiáng)上拉供電方式寄生電源強(qiáng)上拉供電方式電路圖改進(jìn)的寄生電源供電方式如圖3.11所示，為了使DS18B20在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到 E2存儲(chǔ)器操作時(shí)，用MOSFET把I/O線直接拉到VCC就可提供足夠的電流，在發(fā)出任何涉與到拷貝到E2存儲(chǔ)器或啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換的指令后，必須在最 多10S把I/O線轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉狀態(tài)。在強(qiáng)上拉方式下可以解決電流供應(yīng)不走的問題，因此也適合于多點(diǎn)

48、測溫應(yīng)用，缺點(diǎn)就是要多占用一根I/O口線進(jìn)行強(qiáng)上拉切換。3）DS18B20的外部電源供電方式 圖3.12 DS18B20外部電源供電方式在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證 轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè)DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)測溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空 ，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85。 本設(shè)計(jì)中DS18B20溫度采集電路采用外部電源供電方式。圖3.13溫度采集電路原理圖2 .DS18B20溫度傳感器芯片美國Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化

49、溫度傳感器DS1820 是世界上第一片支持 "一線總線"接口的溫度傳感器，在其部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件與轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路。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)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的數(shù)字溫度傳感器DS18B20 體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)，可充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測溫效果。（1）DS18B20的主要特性 1）適應(yīng)電壓圍更寬，電壓圍：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

50、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。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)測溫。4）DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件與轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路。5)溫圍55+125，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)高精度測溫。7)在9位分辨率時(shí)最多在 93.75ms把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，

51、以"一 線總線"串行傳送給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的外形和部結(jié)構(gòu) 圖3.14 DS18B20的封裝與引腳圖DS18B20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芯片引腳說明： 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）。（3）DS18B20的工作原理DS18B20的讀寫時(shí)序和測溫原理與DS1820一樣

52、，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測溫原理如圖3.4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)溫度寄存器中

53、的數(shù)值即為所測溫度。圖3.9中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，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。該裝置信號(hào)線高的時(shí)候，部電容器 儲(chǔ)存能量通由1線通信線路給片子供電，而且在低電平期間為片子供電直至下一個(gè)高電平的到來重新充電。 DS18B20的電源也可以從外部3V-5 .5V的電壓得到。 DS18B20采用一線通信接口。因?yàn)橐痪€通信接口，必須在先完成ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 讀ROM， ROM匹配， 搜索ROM， 跳過ROM，

54、 報(bào)警檢查。這些指令操作作用在沒有一個(gè)器件的64位光刻ROM序列號(hào)，可以在掛在一線上多個(gè)器件選定某一個(gè)器件，同時(shí)，總線也可以知道總線上掛有有多少，什么樣的設(shè)備。若指令成功地使DS18B20完成溫度測量，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS18B20的存儲(chǔ)器。一個(gè)控制功能指揮指示DS18B20的演出測溫。測量結(jié)果將被放置在DS18B20存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀容的片上存儲(chǔ)器。溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL都有一字節(jié)EEPROM 的數(shù)據(jù)。如果DS18B20不使用報(bào)警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫TH,TL指令以與配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能的指令完

55、成。通過緩存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀，寫都是從最低位開始。斜率增加器器預(yù)置比較 低溫度系數(shù)震蕩器計(jì)數(shù)器1預(yù)置Tx=0溫度寄存器 高溫度系數(shù)震蕩器計(jì)數(shù)器2=0 圖3.15 DS18B20的測溫原理框圖DS18B20有六條控制命令，指令約定代碼操作說明如下：l 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換；l 讀暫存器 BEH 讀暫存器9位二進(jìn)制數(shù)字；l 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)；l 復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中；l 重新調(diào)E2RAM B8H 把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)；l 讀電源供電方式 B4H 啟動(dòng)DS1

56、8B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPU。DS18B20的溫度讀?。篋S18B20在出廠時(shí)以配置為12位，讀取溫度時(shí)共讀取16位，所以把后11位的2進(jìn)制轉(zhuǎn)化為10進(jìn)制后在乘以0.0625便為所測的溫度，還需要判斷正負(fù)。前5個(gè)數(shù)字為符號(hào)位，當(dāng)前5位為1時(shí)，讀取的溫度為負(fù)數(shù)；當(dāng)前5位為0時(shí)，讀取的溫度為正數(shù)。16位數(shù)字?jǐn)[放是從低位到高位。3.2.3 顯示單元設(shè)計(jì)1. LCD1602液晶顯示電路顯示電路設(shè)計(jì)采用的是液晶LCD1602來顯示實(shí)時(shí)日期時(shí)間、溫度等容。P0口作為數(shù)據(jù)口連接LCD1602的714口，來傳輸數(shù)據(jù)與指令，由于P0口帶負(fù)載能力差，故需接上拉電阻。P2.5接LCD1602的4腳RS（數(shù)據(jù)/命令選擇端），P2.6接LCD1602的5腳R/W（讀寫選擇端），P2.7接LCD1602的6腳E（使能信號(hào)）。電位器用來調(diào)節(jié)LCD1602的亮度。圖3.16 芯片LCD1602LCD1602各引腳說明：第1腳：VS