畢業(yè)設(shè)計--- 數(shù)字溫度計的設(shè)計與制作

1、<p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　1．1 數(shù)字溫度計總體設(shè)計方案</p><p><b>　　1．1．1 方案一</b></p><p>　　由于本設(shè)計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片

2、機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。</p><p><b>　　1．1．2 方案二</b></p><p>　　這里考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換，就可

3、以滿足設(shè)計要求。</p><p>　　從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。</p><p>　　1．2 方案二的總體設(shè)計框圖</p><p>　　溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖1所示，控制器采用單片機AT89S51，溫度傳感器采用DS18B20，用3位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。</p&g

4、t;<p>　　圖1　總體設(shè)計方框圖</p><p>　　圖 數(shù)顯溫度計設(shè)計電路原理圖</p><p><b>　　元器件列表</b></p><p><b>　　1．3 主控制器</b></p><p>　　單片機AT89S51具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就

5、能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電</p><p><b>　　1．4 顯示電路</b></p><p>　　顯示電路采用3位共陽LED數(shù)碼管，從P3口RXD,TXD串口輸出段碼。</p><p>　　第二章 電路器件的描述</p><p>　　2．1 單片機AT89S51芯

6、片的結(jié)構(gòu)和性能</p><p>　　AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位微處理器，片內(nèi)含4kbytes 的可系統(tǒng)編程的Flash 只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash 程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，ATMEL公司的功能強大，低價位AT89S51單片

7、機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p>　　2．1．1 主要性能參數(shù)</p><p>　　? 8031 CPU與MCS-51 兼容</p><p>　　? 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán))</p><p>　　? 全靜態(tài)工作：0Hz-24KHz</p><p

8、>　　? 三級程序存儲器保密鎖定</p><p>　　? 128*8位內(nèi)部RAM</p><p>　　? 32條可編程I/O線</p><p>　　? 兩個16位定時器/計數(shù)器</p><p><b>　　? 6個中斷源</b></p><p><b>　　? 可編程串行通道<

9、;/b></p><p>　　? 低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　? 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p>　　2．1．2 功能特性概述</p><p>　　AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16 位定時/計數(shù)器，一個5

10、向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。</p><p>　　2．1．3 引腳功能說明</p><p>　　·

11、;VCC：供電電壓。</p><p><b>　　·GND：接地。</b></p><p>　　·P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，

12、P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　·P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　·P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉

13、電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高

14、八位地址信號和控制信號。</p><p>　　·P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（

15、串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p>

16、<p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　·RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　·ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在F

17、LASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><

18、;p>　　·/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　·/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)

19、部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　·XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　·XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　2．1．4　　看門狗定時器（WDT）說明</p><p>　　WDT是為了解決CPU

20、程序運行時可能進入混亂或死循環(huán)而設(shè)置，它由一個14bit計數(shù)器和看門狗復(fù)位SFR（WDTRST）構(gòu)成。外部復(fù)位時，WDT默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要打開WDT，用戶必須按順序?qū)?1EH和0E1H寫到WDTRST寄存器（SFR地址為0A6H），當(dāng)啟動了WDT，它會隨晶體振蕩器在每個機器周期計數(shù)，除硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位外沒有其它方法關(guān)閉WDT，當(dāng)WDT溢出，將使RST引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖。</p><p>　　掉電時期

21、，晶體振蕩停止，WDT也停止。掉電模式下，用戶不能再復(fù)位WDT。有兩種方法可退出掉電模式：硬件復(fù)位或通過激活外部中斷。當(dāng)硬件復(fù)位退出掉電模式時，處理WDT可象通常的上電復(fù)位一樣。當(dāng)由中斷退出掉電模式則有所不同，中斷低電平狀態(tài)持續(xù)到晶體振蕩穩(wěn)定，當(dāng)中斷電平變?yōu)楦呒错憫?yīng)中斷服務(wù)。為防止中斷誤復(fù)位，當(dāng)器件復(fù)位，中斷引腳持續(xù)為低時，WDT并未開始計數(shù)，直到中斷引腳被拉高為止。這為在掉電模式下的中斷執(zhí)行中斷服務(wù)程序而設(shè)置。為保證WDT在退出掉電模

22、式時極端情況下不溢出，最好在進入掉電模式前復(fù)位WDT。</p><p>　　2．1．5 程序存儲器的加密</p><p>　　AT89S51 可使用對芯片上的3 個加密位LB1 、LB2 、LB3 進行編程（P）或不編程（U）來得到如下表所示的功能。</p><p>　　當(dāng)加密位LB1被編程時，在復(fù)位期間，EA端的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機上電后一直沒有復(fù)位，

23、則鎖存起的初始值是一個隨機數(shù)，且這個隨機數(shù)會一直保存到真正復(fù)位為止。為使單片機能正常工作，被鎖存的EA電平值必須與該引腳當(dāng)前的邏輯電平一致。此外加密位只能通過整片擦除的方法清除。</p><p>　　2．1．6 空閑模式</p><p>　　在空閑工作模式狀態(tài)，CPU保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。空閑模式

24、可由任何允許的中斷請求或硬件復(fù)位終止。</p><p>　　需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來終止空閑工作模式時，CPU通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個機器周期（24個時鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止CPU訪問片內(nèi)RAM，而允許訪問其它端口。為了避免在復(fù)位結(jié)束時可能對端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對端口或外部存儲器

25、的寫入指令。</p><p>　　2．1．7 掉電模式</p><p>　　在掉電模式下，振蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的方法是硬件復(fù)位或由處于使能狀態(tài)的外中斷INT0和INT1激活。復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM中的內(nèi)容，在Vcc恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效，且必須保持一

26、定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。</p><p>　　表13-1 空閑和掉電期間外部引腳狀態(tài)</p><p>　　2．2 溫度傳感器工作原理</p><p>　　DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)

27、方式。</p><p>　　2．2．1 DS18B20的性能特點</p><p>　　·獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；</p><p>　　·多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；</p><p><b>　　·無須外部器件；</b></p>

28、<p>　　·可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0~5.5V；</p><p><b>　　·零待機功耗；</b></p><p>　　·溫度以9或12位數(shù)字量讀出；</p><p>　　·用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置；</p><p>　　·報警搜索命令識

29、別并標(biāo)志超過程序限定溫度的器件；</p><p>　　·負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作;</p><p>　　DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：</p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　64位ROM的結(jié)構(gòu)開始８位是產(chǎn)品類型的

30、編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后８位是前面56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報警上下限。</p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存ＲＡＭ和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為８字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖3所示。頭２個字節(jié)包含測得的溫度信息，第３和第４字節(jié)ＴＨ和ＴＬ

31、的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第５個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。低５位一直為１，ＴＭ是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設(shè)置為０，用戶要去改動，R1和Ｒ0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。</p><p>　　圖3 　DS18B

32、20字節(jié)定義</p><p>　　由表1可見，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。</p><p>　　高速暫存ＲＡＭ的第６、７、８字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯１。第９字節(jié)讀出前面所有８字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。</p><p>　　當(dāng)DS18

33、B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第１、２字節(jié)。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃／LSB形式表示。</p><p>　　當(dāng)符號位Ｓ＝０時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)符號位Ｓ＝１時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。表2

34、是一部分溫度值對應(yīng)的二進制溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TＬ字節(jié)內(nèi)容作比較。若Ｔ＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時測量溫度并進行報警搜索。</p><p>　　表1 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時間表</p><p>　　在6

35、4位ROM的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（CRC）。主機ROM的前56位來計算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。</p><p>　　2．2．2 DS18B20的測溫原理</p><p>　　器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器１；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)

36、生的信號作為減法計數(shù)器２的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器１、溫度寄存器中，計數(shù)器１和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。</p><p>　　減法計數(shù)器１對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器１

37、的預(yù)置值減到０時，溫度寄存器的值將加１，減法計數(shù)器１的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器１重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到０時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。</p><p>　　另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概

38、念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。</p><p>　　表2　部分溫度對應(yīng)值表</p><p>　　2．2．3 DS18B20與單片機的接口電路</p><p>　　圖4 DS18B20與單片機的接口電路</p><p

39、>　　DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖4 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。</p><p>　　當(dāng)DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10us。采

40、用寄生電源供電方式時VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。</p><p>　　2. 3 時鐘信號電路與復(fù)位電路的分析</p><p>　　單片機的時鐘信號用來為單片機芯片內(nèi)部各種微機提供時間基準(zhǔn)。復(fù)位是使單片機或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的初始狀態(tài)。單片機的工作就是從復(fù)位開始的。其電路特點及作用如下：</p><p>　　2．3．1

41、 AT89S51的時鐘電路</p><p>　　AT89S51單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端，如果在引腳XTAL1和XTAL2兩端跨接上晶體振蕩器(晶振)或陶瓷振蕩器就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩電路，該振蕩器電路的輸出可直接送入內(nèi)部時序電路。AT89S51單片機的時鐘可由兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。 本設(shè)計采用的是內(nèi)部時鐘方式，其電路圖如

42、下：</p><p>　　外接晶振（陶瓷振蕩器）時，C1、C2的值通常選擇為30pF（40pF）左右；C1、C2對頻率有微調(diào)作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在1.2MHz ～ 12MHz之間選擇。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機引腳XTALl 和XTAL2靠近。由于內(nèi)部時鐘方式外部電路接線簡單，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中大多采用這種方式。內(nèi)部時鐘方式產(chǎn)生的時鐘信號的頻

43、率就是晶振的固有頻率，常用fsoc來表示。如選擇12MHz 晶振，則 fsoc=12×106Hz。</p><p>　　2．3．2 AT89S51的復(fù)位電路</p><p>　　AT89S51單片機的第9腳（RST）為復(fù)位引腳，系統(tǒng)上電后，時鐘電路開始工作，只要RST 引腳上出現(xiàn)大于兩個機器周期時間的高電平即可引起單片機執(zhí)行復(fù)位操作。在實際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是

44、上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位。</p><p>　?。?）上電復(fù)位電路。最簡單的上電復(fù)位電路由電容和電阻串聯(lián)構(gòu)成，如圖2.11所示。    上電瞬間，由于電容兩端電壓不能突變，RST引腳電壓端為VR為VCC，隨著對電容的充電， RST引腳的電壓呈指數(shù)規(guī)律下降，到t1時刻，VR降為3.6V，隨著對電容充電的進行，VR最后將接近0V。RST引腳的電壓變化如圖2.1

45、2所示。為了確保單片機復(fù)位，t1必須大于兩個機器周期的時間，機器周期取決于單片機系統(tǒng)采用的晶振頻率，圖2.11中，R不能取得太小，典型值 8.2kΩ；t1與RC 電路的時間常數(shù)有關(guān)，由晶振頻率和R可以算出C的取值。</p><p>　　（ 2 ）上電復(fù)位和按鍵復(fù)位組合電路     圖2.13上電復(fù)位和按鍵復(fù)位組合電路，R2的阻值一般很小，只有幾十歐姆，當(dāng)按下復(fù)位按鍵后，電

46、容迅速通過R2放電，放電結(jié)束時的VR為（R1*Vcc）/（R1+R2），由于R1遠大于R2，VR 非常接近VCC，使RST引腳為高電平，松開復(fù)位按鍵后，過程與上電復(fù)位相同。 本設(shè)計采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位組合電路</p><p>　　2. 4 系統(tǒng)整體硬件電路</p><p>　　系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報警調(diào)整電路，單片機主板電路等，<

47、;/p><p>　　2．4．1 主板電路</p><p>　　圖5 單片機主板電路</p><p>　　圖5中有三個獨立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計的上下限報警設(shè)置，圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時LED數(shù)碼管將沒有被測溫度值顯示，這時可以調(diào)整報警上下限，從而測出被測的溫度值。</p><p>　　圖5 中的按健復(fù)位

48、電路是上電復(fù)位加手動復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復(fù)位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)復(fù)位。</p><p>　　2．4．2 顯示電路</p><p>　　顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點就是使用口資源比較少，只用p3口的RXD,和TXD,串口的發(fā)送和接收，四只數(shù)碼管采用74LS164右移寄存器驅(qū)動，顯示比較清晰。</p><p>&

49、lt;b>　　圖6 溫度顯示電路</b></p><p>　　第三章 系統(tǒng)程序的設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。</p><p><b>　　3．1 主程序</b></p><p>　　主程序的主要功能是負(fù)

50、責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程圖如上圖所示。</p><p>　　3．2 讀出溫度子程序</p><p>　　讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時需進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖8示</p><p><b&

51、gt;　　圖8讀溫度流程圖</b></p><p>　　3．3 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序</p><p>　　溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms，在本程序設(shè)計中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如下圖，圖9所示</p><p>　　圖9 溫度轉(zhuǎn)換流程圖</p><

52、;p>　　3．4 計算溫度子程序</p><p>　　計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖10所示。</p><p>　　3．5 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖11。</

53、p><p>　　圖10　計算溫度流程圖 　　 圖11　顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖</p><p>　　3．6 系統(tǒng)的調(diào)試過程</p><p>　　當(dāng)操作者按下或松開按鍵時，按鍵會產(chǎn)生機械抖動。這種抖動發(fā)生在按下或松開的瞬間，一般持續(xù)幾到幾十毫秒，抖動時間隨按鍵的結(jié)構(gòu)不同而不同。在掃描鍵盤過程中，必須想辦法消除按鍵抖動，否則會引起錯誤。</p&

54、gt;<p>　　在鍵盤掃描中，應(yīng)當(dāng)防止一次鍵而有多個對應(yīng)鍵輸入的情況。這種情況的發(fā)生是由于鍵掃描速度與鍵處理速度較快，當(dāng)按下的鍵還未松開時，鍵掃描程序和鍵處理程序已執(zhí)行了多遍。這樣，由于程序執(zhí)行和按鍵動作不同步而造成按一次鍵有多個值輸入的錯誤狀態(tài)。為避免發(fā)生這種情況，必須保證按一次鍵。</p><p>　　Cpu只對改鍵作一次處理。為此，在掃描程序中不僅要檢測是否有按鍵按下，在有鍵按下的情況下，作

55、一次鍵處理，而且在鍵處理完畢之后，還應(yīng)檢測按下的鍵是否松開，只有當(dāng)按下的鍵松開以后，程序才往下執(zhí)行。這樣每按一個鍵，之作一個鍵處理，使兩者達到同步，消除按一次按鍵有多次鍵值輸入的錯誤情況。</p><p>　　第四章 控制源程序清單</p><p>　　DS18B20溫度計采用3位LED共陽數(shù)碼管顯示測溫值，顯示精度0.1℃,測溫范圍-55~+125℃。用單片機AT89S51，12HZ晶

56、振。</p><p><b>　　數(shù)字溫度計程序清單</b></p><p>　　S1OK　 EQU 5FH</p><p>　　TEMPUTER　 EQU 39H</p><p>　　TEMPH EQU 5EH</p><p>　　TEMPL　EQU 5DH</p>&

57、lt;p>　　MS50　 EQU 5CH</p><p>　　SIGN 　 EQU 5BH</p><p>　　S1 BIT P1.0</p><p>　　S2 BIT P1.1</p><p>　　S3 BIT P1.2</p><p>　　S4 BIT P1.3</p>

58、;<p>　　ORG 0000H</p><p>　　LJMP MAIN</p><p>　　ORG 000BH</p><p>　　LJMP 　TOIT</p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　MAIN: MOV SP, #60H</p><

59、;p>　　MOV TMOD, #01H</p><p>　　MOV TH0, #3CH</p><p>　　MOV TL0, #0B0H</p><p><b>　　SETB ET0</b></p><p><b>　　SETB TR0</b></p><p

60、><b>　　SETB EA</b></p><p>　　MOV TEMPH, #30</p><p>　　MOV TEMPL, #9</p><p>　　MOV TEMPUTER, #15 ;溫度最始值</p><p>　　MOV S1OK, #00H</p><p>　　

61、MOV SIGN, #00H</p><p>　　MOV 38H, #0BH</p><p>　　MOV 37H, #0CH</p><p>　　MOV 36H, #0BH</p><p>　　ACALL DISP</p><p><b>　　ACALL T1S</b></p

62、><p>　　*****************************************</p><p><b>　　主程序</b></p><p>　　START: JB S1, NET1</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　JB S1, NET1<

63、;/p><p>　　JNB S1, $</p><p><b>　　INC SIGN</b></p><p>　　MOV A, SIGN</p><p>　　CJNE A, #1, TIAO</p><p>　　ACALL TIAOTL</p><p>　　TIAO:CJNE

64、 A, #2, NET1</p><p>　　MOV SIGN, #0</p><p>　　ACALL TIAOTH</p><p>　　; *****************************************</p><p>　　NET1: MOV A, S1OK</p><p>　　CJNE A

65、, #1, START</p><p>　　MOV A, TEMPUTER</p><p>　　SUBB A, TEMPH</p><p>　　JNB ACC.7, ALEM</p><p>　　MOV A, TEMPUTER</p><p>　　SUBB A, TEMPL</p>&

66、lt;p>　　JB ACC.7, ALEM</p><p>　　SETB P2.1</p><p>　　ACALL WENDU</p><p>　　ACALL DISP</p><p>　　MOV S1OK, #00H</p><p>　　AJMP START</p><p&g

67、t;　　ALEM: MOV 36H, #0CH</p><p>　　MOV 37H, #0CH</p><p>　　MOV 38H, #0CH</p><p>　　CLR P2.1</p><p>　　ACALL DISP</p><p><b>　　ACALL T1S</b>&l

68、t;/p><p>　　LCALL WENDU</p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　MOV S1OK, #00H</p><p>　　SJMP START</p><p>　　;*****************************************</p><

69、p>　　TIAOTL:MOV 50H, TEMPUTER</p><p>　　MOV 37H, TEMPL</p><p>　　ACALL BIN_BCD</p><p>　　ACALL DISP</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　ACALL T12MS</p>

70、;<p>　　ACALL T12MS</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　MOV 36H, #0AH</p><p>　　MOV 37H, #0AH</p><p>　　MOV 38H, #0AH</p><p>　　ACALL DISP</p>&l

71、t;p>　　ACALL T12MS</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　JB S2, ADD1</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　JB S

72、2, ADD1</p><p>　　JNB S2, $</p><p><b>　　INC TEMPL</b></p><p>　　MOV A, TEMPL</p><p>　　CJNE A, #100, ADD1</p><p>　　MOV TEMPL, #0</p>&l

73、t;p>　　ADD1: JB S3, ADD2</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　JB S3, ADD2</p><p>　　JNB S3, $</p><p><b>　　DEC TEMPL</b></p><p>　　MOV A, TEMPL&l

74、t;/p><p>　　CJNE A, #00 , ADD2</p><p>　　MOV TEMPL,#100</p><p>　　ADD2: JB S4, TIAOTL</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　JB S4, TIAOTL</p><p><b>

75、;　　JNB S4, $</b></p><p>　　MOV TEMPUTER, 50H</p><p>　　LJMP START</p><p><b>　　; 高位調(diào)整</b></p><p>　　; *****************************************</p>

76、<p>　　TIAOTH:MOV 50H, TEMPUTER</p><p>　　MOV 37H, TEMPH</p><p>　　ACALL　 BIN_BCD</p><p>　　ACALL　 DISP</p><p>　　ACALL　 T12MS</p><p>　　ACALL　 T12MS

77、</p><p>　　ACALL　 T12MS</p><p>　　ACALL　 T12MS</p><p>　　MOV 　 36H, #0AH</p><p>　　MOV 　37H, #0AH</p><p>　　MOV　 38H, #0AH</p><p>　　ACALL 　DIS

78、P</p><p>　　ACALL 　T12MS</p><p>　　ACALL　 T12MS</p><p>　　ACALL　 T12MS</p><p>　　ACALL 　T12MS</p><p>　　JB 　 S2, ADD11</p><p>　　ACALL T12MS</p&

79、gt;<p>　　JB S2, ADD11</p><p>　　JNB S2, $</p><p><b>　　INC TEMPH</b></p><p>　　MOV A, TEMPH</p><p>　　CJNE A, #100, ADD11</p><p>　　MOV

80、TEMPH, #0</p><p>　　ADD11: JB S3, ADD22</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　JB S3, ADD22</p><p>　　JNB S3, $</p><p><b>　　DEC TEMPH</b></p>

81、<p>　　MOV A, TEMPH</p><p>　　CJNE A, #00 , ADD22</p><p>　　MOV TEMPH,#100</p><p>　　ADD22: JB S4, TIAOTH</p><p>　　ACALL T12MS</p><p>　　JB S4, TIAOTH&

82、lt;/p><p><b>　　JNB S4, $</b></p><p>　　MOV TEMPUTER, 50H</p><p>　　LJMP START</p><p><b>　　; 一秒定時中段</b></p><p>　　; *********************

83、********************</p><p>　　TOIT: PUSH PSW</p><p>　　PUSH ACC</p><p>　　MOV TH0, #3CH</p><p>　　MOV TL0, #0B0H</p><p>　　INC MS50</p>&l

84、t;p>　　MOV A, MS50</p><p>　　CJNE A, #14H, RETURN</p><p>　　MOV S1OK, #1</p><p>　　MOV MS50, #00H</p><p>　　RETURN:POP ACC</p><p><b>　　POP

85、PSW</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　; *****************************************</p><p><b>　　;溫度總子程序</b></p><p>　　; *********************

86、********************</p><p>　　wendu: ACALL INIT_1820</p><p>　　ACALL RE_CONFIG</p><p>　　ACALL GET_TEMPER</p><p>　　ACALL TEMPER_COV</p><p><b>

87、　　RET</b></p><p>　　*****************************************</p><p>　　;DS18B20初始化程序</p><p>　　; *****************************************</p><p>　　INIT_1820:</p

88、><p><b>　　SETB P2.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　CLR P2.0</b></p><p>　　MOV R0,#06BH</p><p>　　MOV R1,#03H</p>

89、<p><b>　　TSR1:</b></p><p>　　DJNZ R0,TSR1 ; 延時</p><p>　　MOV R0,#6BH</p><p>　　DJNZ R1,TSR1</p><p><b>　　SETB P2.0</b></p><p><

90、;b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOV R0,#25H</p><p><b>　　TSR2:</b></p><p>　　JNB P

91、2.0,TSR3</p><p>　　DJNZ R0,TSR2</p><p>　　LJMP TSR4 ; 延時</p><p><b>　　TSR3:</b></p><p>　　SETB 20H.1 ; 置標(biāo)志位,表示DS1820存在</p><p><b>　　LJMP TSR5&

92、lt;/b></p><p><b>　　TSR4:</b></p><p>　　CLR 20H.1 ; 清標(biāo)志位,表示DS1820不存在</p><p><b>　　LJMP TSR7</b></p><p><b>　　TSR5:</b></p>&l

93、t;p>　　MOV R0,#06BH</p><p>　　MOV R1,#03H</p><p>　　TSR6:DJNZ R0,TSR6 ; 延時</p><p>　　MOV R0,#6BH</p><p>　　DJNZ R1,TSR6</p><p>　　TSR7:SETB P2.0</p>&

94、lt;p><b>　　RET</b></p><p>　　;**************************************************</p><p>　　重新寫DS18B20暫存存儲器設(shè)定值</p><p>　　;* ***********************************************

95、*</p><p>　　RE_CONFIG:JB 20H.1,RE_CONFIG1 ; </p><p>　　若DS18B20存在,轉(zhuǎn)RE_CONFIG1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　RE_CONFIG1:</p><p>　　MOV A,#0CCH ; 發(fā)SK

96、IP ROM命令</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　MOV A,#4EH ; 發(fā)寫暫存存儲器命令</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　MOV A,#00H ; TH(報警上限)中寫入00H</p><p>　　LCALL WRITE_1820

97、</p><p>　　MOV A,#00H ; TL(報警下限)中寫入00H</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　MOV A,#1FH ; 選擇9位溫度分辨率</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p><b>　　RET</b>&l

98、t;/p><p>　　; *****************************************</p><p><b>　　讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值</b></p><p>　　; *****************************************</p><p>　　GET_TEMPER:</

99、p><p>　　SETB P2.0 ; 定時入口</p><p>　　LCALL INIT_1820</p><p>　　JB 20H.1,TSS2</p><p>　　RET ; 若DS18B20不存在則返回</p><p><b>　　TSS2:</b></p><p>　

100、　MOV A,#0CCH ; 跳過ROM匹配</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　MOV A,#44H ; 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　LCALL INIT_1820</p><p>　　MOV A,#0CCH ; 跳

101、過ROM匹配</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　MOV A,#0BEH ; 發(fā)出讀溫度命令</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　LCALL READ_18200</p><p>　　MOV 37H,A ; 將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存</p

102、><p><b>　　RET</b></p><p>　　*****************************************</p><p>　　; 寫DS18B20的程序</p><p>　　; *****************************************</p><

103、;p>　　WRITE_1820:</p><p><b>　　MOV R2,#8</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　WR1:CLR P2.0</p><p><b>　　NOP</b></p><p>&l

104、t;b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　RRC A</b></p><p>　　MOV P2.0,C</p><p>　　MOV R

105、3,#35</p><p><b>　　DJNZ R3,$</b></p><p><b>　　SETB P2.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R2,WR1</p><p><b>　　SE

106、TB P2.0</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　***********************************************************************************</p><p>　　; 讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個字節(jié)

107、的溫度數(shù)據(jù)</p><p>　　; **********************************************************************************</p><p>　　READ_18200:</p><p>　　MOV R4,#2 ; 將溫度高位和低位DS18B20中讀 </p><p>

108、;　　RE00:MOV R2,#8</p><p>　　RE01:CLR C</p><p><b>　　SETB P2.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>

109、;　　CLR P2.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　SETB P2.0</b></p>&

110、lt;p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOV C,P2.0</p><p>　　MOV R3,#35</p><p><b>　　RE20:</b></p><p>　　DJNZ R3

111、,RE20</p><p><b>　　RRC A</b></p><p>　　DJNZ R2,RE01</p><p><b>　　MOV @R1,A</b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　DJNZ R4,RE0

112、0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　********************************************************</p><p>　　將從DS18B20中讀出的溫度數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換</p><p>　　; **************************

113、******************************</p><p>　　TEMPER_COV:</p><p>　　MOV A,#0F0H</p><p>　　ANL A,36H ; 舍去溫度低位中小數(shù)點</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p><b>

114、;　　MOV 37H,A</b></p><p><b>　　MOV A,36H</b></p><p>　　JNB ACC.3,TEMPER_COV1 ; 四舍五入去溫度值</p><p><b>　　INC 37H</b></p><p>　　TEMPER_COV1:</p&g

115、t;<p><b>　　MOV A,35H</b></p><p>　　ANL A,#07H</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ADD A,37H</p><p>　　MOV 37H,A ; 保存變換后的溫度數(shù)據(jù)</p><p&

116、gt;　　LCALL BIN_BCD</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　; *********************************************************</p><p>　　; 將16進制的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成壓縮BCD碼</p><p>　　; 38H中放百

117、位，37十位，36個位</p><p>　　; **********************************************************</p><p><b>　　BIN_BCD:</b></p><p>　　MOV 39H,37H</p><p>　　MOV A,37H<

118、/p><p>　　MOV B,#100</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV 38H,A</p><p>　　MOV 37H,B</p><p>　　XCH A,B</p><p>　　MOV B,#1

119、0</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV 37H,A</p><p>　　MOV 36H,B</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DISP: SETB RS0</p><

120、p>　　MOV R0, #36H</p><p>　　MOV R7, #3</p><p>　　LOOPP:MOV A, @R0</p><p>　　MOV DPTR, #TAB</p><p>　　MOVC A, @A+DPTR</p><p>　　MOV SBUF, A</p>

121、<p>　　JNB TI, $</p><p><b>　　CLR TI</b></p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　DJNZ R7, LOOPP</p><p><b>　　CLR RS0</b></p>

122、<p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB: DB 11H, 0D7H, 32H, 92H, 0D4H, 98H, 18H, 0D1H, 10H, 90H ,0FFH, 070H, 0FEH</p><p><b>　　; 延時子程序</b></p><p>　　T12MS: SETB

123、 RS1</p><p>　　MOV R7, #18H</p><p>　　TM: MOV R6, #0FFH</p><p>　　TM6: DJNZ R6, TM6</p><p>　　DJNZ R7, TM</p><p><b>　　CLR RS1</b></p&g

124、t;<p><b>　　RET</b></p><p><b>　　; 開機延時程序</b></p><p>　　T1S: SETB RS1</p><p>　　MOV R6, #3</p><p>　　LSP:ACALL T12MS</p><p>　　

125、DJNZ R6, LSP</p><p><b>　　CLR RS1</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　第五章 結(jié)束語</p><p><b>　　畢業(yè)

126、設(shè)計的切身認(rèn)識</b></p><p>　　經(jīng)過將近一月的時間，在老師的指點及同組人員的共同努力下，終于設(shè)計出一套具有可行性的數(shù)顯溫度計的設(shè)計與制作的控制系統(tǒng)。在本次畢業(yè)設(shè)計中，不論從理論知識還是從實際操縱中都學(xué)到了不少知識，而且好多都是課本中學(xué)不到的。這期間我深刻的體會到，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽耍拍苷嬲恼莆?，只學(xué)習(xí)理論知識是遠遠不夠的。當(dāng)然理論知識也很重要，因為它對實踐有很大的指導(dǎo)作用

127、，只有在正確的理論指導(dǎo)下，才能設(shè)計出合乎實際要求的硬件電路。通過本次設(shè)計，學(xué)會了高效率的查閱資料、運用工具書、利用網(wǎng)絡(luò)查找資料。而且同組同學(xué)相互幫助，取長補短，共同努力，最后順利完成了數(shù)顯溫度計的設(shè)計。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)三年所學(xué)知識的一次綜合運用和檢閱，同時也對自學(xué)能力提出很高的要求。雖然本次設(shè)計順利完成了，但我覺得自己的理論知識掌握的不夠扎實，有很多不足和欠缺的地方，希望老師多多批評指正。在