畢業(yè)論文--基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)(含外文翻譯）

1、<p>　　基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個領域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術。單片機在溫度檢測方面得到廣泛應用。本文將介紹一種基于單片機控制的數(shù)字溫度計，提出一種基于單片機并采用數(shù)字化溫度測控系統(tǒng)應用于室溫檢測的設計方案，該方案是利用溫

2、度傳感器將室內溫度的變化，變換成電壓的變化，其值由單片機處理，最后由單片機去控制數(shù)字顯示器，顯示室內的實際溫度。該系統(tǒng)具有溫度上、下限報警功能。</p><p>　　本文從硬件和軟件兩方面詳細敘述了基于AT89C51的溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)以DS18B20為溫度檢測裝置，并附加了溫度顯示和超溫報警功能。溫度采集傳感器DS18B20直接以單線連接的方式進行信號傳輸，采用數(shù)字化數(shù)據(jù)傳送方式大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。因此

3、，數(shù)字化單總線器件DS18B20適合于各種環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。它在測溫精度、轉換時間、傳輸距離、分辨率等方面較以前的溫度傳感器都有了很大的改進，系統(tǒng)具有結構簡單，運行可靠，誤差小，且成本低廉等特點。本文還對AT89C51及DS18B20進行了詳細的敘述，并對系統(tǒng)原理進行了仔細分析。</p><p>　　關鍵詞　單片機；傳感器；溫度測量</p><p>　　Based on single-c

4、hip temperature detection system</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the progress and development, single-chip technology has spread to our lives, work; research in various fields

5、 has become a relatively mature technology. Single-chip temperature testing is widely used. This article will introduce the single-chip microcomputer-based control of a digital thermometer, and a single-chip digital-base

6、d temperature measurement and control system used in the design of room temperature detection program, which is the use of the indoor temperature sensor to temperatu</p><p>　　In this paper, both hardware and

7、 software described in detail the temperature AT89C51-based detection system to DS18B20 device for temperature detection and temperature display and an additional over-temperature alarm function. Acquisition sensors temp

8、erature DS18B20 connect directly to the way one-way signal transmission, the use of digital data transmission system greatly enhanced the anti-interference. Therefore, the number of single-bus device DS18B20 environment

9、suitable for all kinds of te</p><p>　　Keywords Single-chip;Sensor;Temperature measurement</p><p>　　不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　

10、摘要……I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 國外溫度測量技術的發(fā)展情況1</p><p>　　1.3 國內溫度測量技術的發(fā)展情況2<

11、;/p><p>　　1.4 論文研究內容2</p><p>　　第2章 傳感器及相關器件介紹4</p><p>　　2.1 溫度傳感器的選擇4</p><p>　　2.1.1 DS18B20溫度傳感器簡介4</p><p>　　2.1.2 DS18B20的性能特點5</p><p>　　2

12、.1.3 DS18B20的管腳排列5</p><p>　　2.1.4 DS18B20的內部結構6</p><p>　　2.1.5 DS18B20的測溫原理8</p><p>　　2.1.6 DS18B20的時序9</p><p>　　2.1.7 DSl8B20使用中的注意事項10</p><p>　　2.2

13、單片機概述10</p><p>　　2.2.1 AT89C51芯片主要性能11</p><p>　　2.2.2 AT89C51芯片的內部結構框圖12</p><p>　　2.2.3 AT89C51 芯片的引腳說明12</p><p>　　2.2.4 使用AT89C51編程時需注意事項16</p><p>　　

14、2.3 顯示電路的組成器件17</p><p>　　2.3.1 LED顯示器的介紹17</p><p>　　2.3.2 74LS164芯片的介紹17</p><p>　　2.4 本章小結19</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件電路設計21</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件電路構成21</p>

15、;<p>　　3.1.1 系統(tǒng)整體電路及測溫原理21</p><p>　　3.1.2 DS18B20的控制方法23</p><p>　　3.1.3 顯示電路的連接25</p><p>　　3.2 系統(tǒng)主要技術指標26</p><p>　　3.3 本章小結26</p><p>　　第4章 系統(tǒng)軟件

16、的設計27</p><p>　　4.1 主程序設計27</p><p>　　4.2 測溫子程序28</p><p>　　4.3 顯示子程序29</p><p>　　4.4 本章小結29</p><p><b>　　結論30</b></p><p><b&g

17、t;　　致謝31</b></p><p><b>　　參考文獻32</b></p><p><b>　　附錄A33</b></p><p><b>　　附錄B38</b></p><p><b>　　附錄C41</b></p&g

18、t;<p><b>　　附錄D42</b></p><p>　　千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　課題背景<

19、;/b></p><p>　　在工農業(yè)生產(chǎn)中，溫度檢測及其控制占有舉足輕重的地位，隨著現(xiàn)代信息技術的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn) ，能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)已經(jīng)應用于諸多領域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件、多路模擬開關、A/D轉換器及單片機等組成的系統(tǒng)。傳統(tǒng)方法精度不高，不穩(wěn)定、成本高等問題，又需要后續(xù)信號處理電路 ，而且熱敏電阻的可靠性相對較差 ，測量溫度的準確度低 ，檢測系統(tǒng)的精度

20、差。要達到較高的測量精度需要很好的解決引線誤差補償問題、多點測量切換誤差問題和放大電路零點漂移誤差等問題，使溫度檢測復雜化。模擬信號在長距離傳輸過程中，抗電磁干擾時令設計者傷腦筋的問題，對于多點溫度檢測的場合，各被檢測點到監(jiān)測裝置之間引線距離往往不同，此外，各敏感元件參數(shù)的不一致，這些都是造成誤差的原因，并且難以完全清除。</p><p>　　今天，我們的生活環(huán)境和工作環(huán)境有越來越多稱之為單片機的小電腦在為我們服

21、務。單片機在工業(yè)控制、尖端武器、通信設備、信息處理、家用電器等各測控域的應用中獨占鰲頭。時下，家用電器和辦公設備的智能化、遙控化、基于單片機的溫度測控系統(tǒng)在室內的設計與實現(xiàn)模糊控制化己成為世界潮流，而這些高性能無一不是靠單片機來實現(xiàn)的。單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質量。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，為自動化和各

22、個測控領域中必不可少且廣泛應用的器件，尤其在日常生活發(fā)揮越來越大的作用。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工農業(yè)生產(chǎn)及生活中常會遇到的問題?；诖?，本課題圍繞應用于室內的基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)展開應用研究工作[1]。</p><p>　　國外溫度測量技術的發(fā)展情況</p><p>　　溫度檢測技術的關鍵是溫度傳感器，傳感器是一種把非電量轉變的電信號的器件，而檢測儀表在模擬電路情況下，一般

23、是包括傳感器、檢測點取樣設備及放大器(進行抗干擾處理及信號傳輸)，當然還有電源及現(xiàn)場顯示部分(可選擇)，電信號一般分連續(xù)量、離散量兩種，實際上還可分成模擬量、開關量、脈沖量等，模擬信號傳輸采用統(tǒng)一信號。數(shù)字化過程中，檢測儀表變化比較大，經(jīng)過幾個階段，近來多采用ASIC專用集成電路，而且把傳感器和微處理器及網(wǎng)絡接口封裝在一個器件中，完成信息獲取、處理、傳輸、存貯等功能。在自動化儀表中經(jīng)常把檢測儀稱為變送器。隨著國內外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢

24、測技術也有了不斷的進步，目前的溫度檢測使用的方法種類繁多，應用范圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法：利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計；利用熱電效應技術制成的溫度檢測元件；利用熱阻效應技術制成的溫度計；利用熱輻射原理制成的高溫計；利用聲學原理進行溫度測量；利用紅外測溫技術。近年來，在溫度檢測技術領域，多種新的檢測原理與技術的開發(fā)應用，已經(jīng)取得了重大進展。新一代溫度檢測元件正在不斷出現(xiàn)和完善化，例如：晶體管溫度檢測元件，集成電路溫度檢測元件，

25、核磁共振溫度檢測</p><p>　　國內溫度測量技術的發(fā)展情況</p><p>　　因為傳感器用于各行各業(yè)，加之這些年來，家用電器、汽車、信息產(chǎn)業(yè)三方面的飛速發(fā)展，對傳感器需求大增，所以傳感器制造業(yè)發(fā)展很快，形成獨立的產(chǎn)業(yè)，這就拉動了工業(yè)設備，特別是半導體、設備制造業(yè)的發(fā)展，所以中國特別關注傳感器產(chǎn)業(yè)。 傳感器產(chǎn)品品種多，采用的科學原理多，技術密集，具有多樣性、邊緣性、綜合性和技藝性，需

26、要多學科、多種高新技術配合，雖然具有高附加效益，但本身價格不高，所以要推動傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是有難度的。 </p><p>　　國內溫度檢測技術的發(fā)展方向主要集中在以下幾個方面：擴展測溫范圍、擴大測溫對象、發(fā)展新型產(chǎn)品、適應特殊環(huán)境下的測溫、顯示數(shù)字化和標定自動化。根據(jù)以上情況根，國內溫度儀表制造商將向以下幾方面發(fā)展：繼續(xù)生產(chǎn)量大面廣的傳統(tǒng)的溫度檢測元件，如:熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等；加強新原理、新材料、新加工

27、工藝的開發(fā)，如近來已經(jīng)開發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度檢測器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測器等；向智能化、集成化、適用化方向發(fā)展，新產(chǎn)品不僅要具有檢測功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機向智能化方向發(fā)展，向機電一體化方向發(fā)展。但總的來說，國內的技術還是落后國外技術一節(jié)。例如，在烘爐內溫度檢測問題上，我國采用的一般是定點測量，即在爐壁上留出測量孔，傳感器通過測量孔伸到爐膛內，對溫度進行測量。這種測量方法的缺點一是測

28、量孔多了將影響烘爐的保溫性能，二是它測量的溫度，在烘爐長度區(qū)間分布上，不是連續(xù)的量和存在測量死區(qū)，另外它無法測量烘爐內產(chǎn)品自身的溫度。我國在此方而的技術與國外相比有很大的差距。雖然我國在理論方面緊跟國外的步伐，但研究的方向是針對專門的行業(yè)，技術的應用沒有普遍性。</p><p><b>　　論文研究內容</b></p><p>　　本文主要研究的內容是基于單片機的溫度

29、檢測系統(tǒng)設計，通過對溫度傳感器的介紹以及對多點溫度測量的系統(tǒng)設計工作的研究，實現(xiàn)以單片機為控制器的室內環(huán)境溫度實時檢測系統(tǒng)。論文主要研究的內容包括：溫度傳感器、單片機、顯示系統(tǒng)，使整個溫度檢測系統(tǒng)能夠對室內的溫度進行采集，將采集的信號傳輸?shù)絾纹瑱C，再由顯示電路顯示環(huán)境的實際溫度。并可以通過比較，對環(huán)境的溫度是否超過溫度限制進行分析。如果超過我們設定的溫度限制，溫度報警系統(tǒng)將進行報警，提醒人們進行控制。這種設計方案實現(xiàn)了溫度實時測量、顯示

30、和超溫報警。該系統(tǒng)抗干擾能力強，具有較高的測量精度，安裝簡單方便，性價比高，可維護性好。這種溫度測控系統(tǒng)可應用于對溫度有要求的實驗室，實現(xiàn)對溫度的實時控制，是一種比較智能、經(jīng)濟的方案，是一個具有較高精度、能夠實現(xiàn)遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)，以滿足小型環(huán)境溫度監(jiān)測需要的系統(tǒng)。相對于其他的溫度檢測系統(tǒng)，本課題注意了溫度檢測系統(tǒng)的性能的提高，注重溫度檢測的遠程化，合理考慮系統(tǒng)的制作成本和使用的方便性。</p><p>　　

31、傳感器及相關器件介紹</p><p><b>　　溫度傳感器的選擇</b></p><p>　　測量溫度的關鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展主要大體經(jīng)過了三個階段，第一階段為傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)，第二階段為模擬集成溫度傳感器/控制器，第三階段為智能溫度傳感器。</p><p>　　模擬集成傳感器是采用硅半導體集成工藝而制成的，因

32、此亦稱硅傳感器或單片成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世紀80年代問世的，它是將溫度傳感器集成在一個芯片上，可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單。它是目前在國內外應用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有AD59O、AD592、TMP17、LM135等。模

33、擬集成溫度控制器主要包括溫控開關和可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增強型集成溫度控制器(例如TC652/653)中還包含了D轉換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處[5]。但它自成系統(tǒng)，工作時并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別。</p><p>　　智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術、計算機技術和自動測

34、試技術(ATE)的結晶。目前，國際上已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內部都包含溫度傳感器、刀D轉換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器 (CPU)、隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器 (ROM)。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。目前，國際上

35、新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化和網(wǎng)絡化的方向飛速發(fā)展。智能溫度傳感器DS18B20正是朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。</p><p>　　基于以上，本文選定DS18B20溫度傳感器為應用芯片。</p><p>　　DS18B20溫度傳感器簡介</p><p>

36、　　DS18B20是美國DALLAS半導體公司繼DS1820之后最新推出的一種數(shù)字化單總線器件，屬于新一代適配微處理器的改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，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)方式。可以分別在93.75ms和750ms內完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DSl8B20讀出的信息或寫入DSl8B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身

37、也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用 DS18B20可使系統(tǒng)結構更趨簡單，可靠性更高。同時其一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入了全新的概念。DS18B20一線總線數(shù)字化溫度傳感器支持一線總線接口，測量溫度范圍為-55℃-125℃，在-10℃-85℃范圍內，精度為土0.5℃?，F(xiàn)場溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳輸，用符號擴展的16位數(shù)字方式串行輸出，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性

38、。因此，數(shù)字化單總線器件DS18B20適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如:環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。它在</p><p>　　DS18B20的性能特點</p><p>　　DS18B20的性能特點如下：</p><p>　　1.采用DALLAS公司獨特的單線接口方式:DS18B20與微處理器連接時。</p><p>　　需

39、要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。</p><p>　　2.在使用中不需要任何外圍元件。</p><p>　　3.可用數(shù)據(jù)線供電，供電電壓范圍：+3.0到+5.5V，零待機功耗。</p><p>　　4.測溫范圍：-55℃到+l25℃。固有測溫分辨率為0.5℃。當在-10℃到+85℃圍內，可確保測量誤差不超過0.5℃，在-55℃到+125℃范圍內

40、，測量誤差也不過2℃。</p><p>　　5.通過編程可實現(xiàn)9-12位的數(shù)字讀數(shù)方式。</p><p>　　6.用戶可自設定非易失性的報警上下限值。</p><p>　　7.支持多點組網(wǎng)功能，多個DSI8B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。</p><p>　　8.負壓特性，即具有電源反接保護電路。當電源電壓的極性反接時，能保DS1

41、8B20不會因發(fā)熱而燒毀。但此時芯片無法正常工作。</p><p>　　9.DS18B20的轉換速率比較高，進行9位的溫度轉換僅需93.75ms。</p><p>　　10.適配各種單片機或系統(tǒng)。</p><p>　　DS18B20的管腳排列</p><p>　　DS18B20采用3腳PR-35封裝或8腳SOIC封裝。其管腳排列如圖2-1所示

42、。</p><p>　　I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端(即單線總線)，它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態(tài)下呈高電平。UDD是可供選用的外部電源端，不用時接地，GND為地，NC空腳。</p><p>　　圖2-1 DS18B20管腳圖</p><p>　　DS18B20的內部結構</p><p>　　DS1SB20的內部結構框圖如下圖所示，它主

43、要包括7部分：</p><p>　　1.寄生電源；2.溫度感器；3.64位激光(loser)ROM與單線接口；4.高速暫存器，即便筏式RAM，用于存放中間數(shù)據(jù)；5.TH觸發(fā)寄存器和TL觸發(fā)寄存器，分別用來存儲用戶設定的溫度上下限值；6.存儲和控制邏輯；7.8位循環(huán)冗余校驗碼(CRC)發(fā)生器。</p><p>　　圖2-2 DS18B20內部結構圖</p><p>　

44、　64位ROM的結構開始8位是產(chǎn)品類型的編號，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的結構為8字節(jié)的存儲器。頭2個字節(jié)包含測得的溫度信息，

45、第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數(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，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設0，用戶要去改動，R1和R0決定溫度轉換的精度位數(shù)，來設置分辨率。</p><p>　

46、　表2-1 DS18B20字節(jié)定義</p><p>　　DS18B20溫度轉換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉換時間越長。因此，在實際應用中要將分辨率和轉換時間權衡考慮。</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>　　

47、當DS18B20接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉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[7]。</p><p>　　當符號位S＝0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位S＝1時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算

48、十進制數(shù)值。表2-2是一部分溫度值對應的二進制溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　表2-2 DS18B20溫度轉換時間表</p><p>　　DS18B20完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內容作比較。若T>TH或T<TL，則將該器件內的報警標志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令做出響應。因此，可用多只DS18B20同時測量溫度并進行報警搜索。</p&

49、gt;<p>　　在64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>　　DS18B20的測溫原理是這樣的,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)生的信號作為減

50、法計數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當計數(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和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數(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)，當減法計數(shù)器1的預置值減到0

51、時，溫度寄存器的值將加1，減法計數(shù)器1的預置值將重新被裝入，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)器的預置值，只要計數(shù)器門仍未關閉就重復上述過程，直到溫度寄存器值大致等于被測溫度值。</p><p>　　另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此

52、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)[10]。</p><p>　　表2-3　一部分溫度對應值表</p><p>　　DS18B20的測溫原理</p><p>　　DS18B20的測溫原理如圖2-4所示。</p><p>　　圖2

53、-4 DS18B20測溫原理圖</p><p>　　圖中低溫度系數(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)晶振的振蕩頻率隨溫度變化而明顯改變，所生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(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℃所對應的基

54、數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在-55℃所對應的一個基數(shù)值。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)，當減法計數(shù)器1的預置值減到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2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性

55、，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。</p><p>　　DS18B20的時序</p><p>　　由于DS18B20采用的是1-Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，單線通信功能是分時完成的，有嚴格的時序概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行

56、。操作協(xié)議為：初始化DS18B20(發(fā)復位脈沖)、發(fā)ROM功能命令、發(fā)存儲器操作命令、處理數(shù)據(jù)。</p><p>　　DS18B20的讀時序分為讀0時序和讀l時序兩個過程。DS18B20的讀時序是從主機把單總線拉低之后，在15us之內就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。DS18B20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程，但對寫

57、0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在 15us到45us之間能夠正確地采樣?？偩€上的“0”電平，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內就得釋放單總線.所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收[9]。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。&l

58、t;/p><p>　　DSl8B20使用中的注意事項</p><p>　　DSI8B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題:</p><p>　　1.較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS18B20與微處理器間采。用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，

59、否則將無法讀取測溫結果。在使用PUM、C等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對DS18B20操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。</p><p>　　2.在DS18B20的有關資料中均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個DS18B20，在實際應用中并非如此。當單總線所掛DS18B20超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。</p>

60、<p>　　3.連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達150m，當采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用DS18B20進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。測溫電纜線建議采用屏蔽4芯

61、雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VDD和地線，屏蔽層在源端單點接地。</p><p>　　4.在DS1SB20測溫程序設計中，向DS18B20發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一旦某個DS18B20接觸不好或斷線，當程序讀該DS18B20時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行DS18B20硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。</p><p>

62、<b>　　單片機概述</b></p><p>　　單片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器，嵌入式微控制器等，屬于第四代電子計算機。它把中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時器/計數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價格低廉、抗干擾能力強且可靠性高等特點，因此，適合應用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單

63、片微型計算機(SCM)這一名稱?！拔⒖刂破鳌备芊从硢纹瑱C的本質，但是由于單片機這個名稱已經(jīng)為國內大多數(shù)人所接受，所以仍沿用“單片機”這一名稱。單片機的主要特點是具有優(yōu)異的性能價格比、集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強、低電壓，低功耗[12]。單片機的主要應用領域是，能化儀器儀表和家用電器等領域得到其典型的應用領域有工業(yè)控制、儀器儀表、電信技術、辦公自動化、計算機外部設備、汽車和節(jié)能、制導和導航、商用產(chǎn)品及家用電器。</p&g

64、t;<p>　　因此，在本課題設計的溫度測控系統(tǒng)中，采用單片機實現(xiàn)溫度的控制。在單片機選用方面，由子AT89系列單片機與MCS-51系列單片機兼容，所以，本系統(tǒng)中的單片機選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51芯片，它是該公司生產(chǎn)的標準型單片機。</p><p>　　AT89C51芯片主要性能</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPE

65、ROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性

66、高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖2-5所示。.</p><p>　　圖2-5 AT89C51引腳圖</p><p><b>　　其主要特性：</b></p><p>　　1.與MCS-51 兼容 </p><p>　　2.4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 </p><p>　　3.壽命：1000寫/擦循

67、環(huán)</p><p>　　4.數(shù)據(jù)保留時間：10年</p><p>　　5.全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz</p><p>　　6.三級程序存儲器鎖定</p><p>　　7.128×8位內部RAM</p><p>　　8.32可編程I/O線</p><p>　　9.兩個16位定時器/計

68、數(shù)器</p><p><b>　　10.5個中斷源 </b></p><p>　　11.可編程串行通道</p><p>　　12.低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　13.片內振蕩器和時鐘電路 </p><p>　　AT89C51芯片的內部結構框圖</p><p>

69、　　AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，器件采用AEMEL公司的高密度，非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元，功能強大AT89C51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。內部結構框圖如2-6所示。</p><p>　　AT89C51 芯片的引腳說明</p><p>&l

70、t;b>　　VCC：供電電壓。</b></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FIASH

71、進行校驗時，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口為一個內部上拉電阻的8位

72、雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，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。這是由于內部上拉的緣故。P2口當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，它利用內部上拉優(yōu)</p><p>　　圖2-6 AT89C51內部結構圖</p><p>

73、　　勢，當對外部八位地址數(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容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，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&

74、gt;　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p><p><b>　　口管腳備選功能</b></p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　

75、　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><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

76、校驗接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，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FLASH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

77、。然而要注意的是：每當用作外部數(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><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/PSE

78、N信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。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部時鐘工作電路的輸入。&

79、lt;/p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　振蕩器特性：</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信

80、號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p><b>　　芯片擦除：</b></p><p>　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。</p><p>　　

81、此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 </p><p>　　單片機的結構和特殊寄存器，這是編寫軟件的關鍵。串口通信需要用到特殊功能寄存器，它們是SCON，TCON，TMOD，SCON等

82、。</p><p>　　SBUF 數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個可以直接尋址的串行口專用寄存器。實際上SBUF 包含了兩個獨立的寄存器，一個是發(fā)送寄存，另一個是接收寄存器，但它們都共同使用同一個尋址地址－99H。CPU 在讀SBUF 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩

83、沖，一般情況下在寫發(fā)送程序時也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。至于操作SBUF寄存器的方法，則只要把這個99H 地址用關鍵字sfr定義為一個變量就可以對其進行讀寫操作了，如sfr SBUF = 0x99；當然你也可以用其它的名稱。通常在標準的reg51.h 或at89x51.h 等頭文件中已對其做了定義，只要用#include 引用就可以了。</p><p>　　SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設備中為了監(jiān)

84、視或控制接口狀態(tài)，都會引用到接口控制寄存器。SCON 就是51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98H，是一個可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制51 芯片串行口的工作狀態(tài)。51 芯片的串口可以工作在幾個不同的工作模式下，其工作模式的設置就是使用SCON 寄存器。它的各個位的具體定義如下：</p><p>　　SM0、SM1 為串行口工作模式設置位，這樣兩位可以對應進行四種模式的設置。串行口工作模式設置。

85、</p><p>　　SM0 SM1 模式 功能 波特率</p><p>　　0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12</p><p>　　0 1 1 8位UART 可變</p><p>　　1 0 2 9位UART fosc/32 或fosc/64</p><p>　　1 1 3 9位UART 可變</p&g

86、t;<p>　　在這里只說明最常用的模式1，其中的fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。UART 為(Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫。</p><p>　　SM2 在模式2、模式3 中為多處理機通信使能位。在模式0 中要求該位為0。</p><p>　　REM 為允許接收位，REM 置1 時串口允許接收，置0 時禁止接收。R

87、EM 是由軟件置位或清零。如果在一個電路中接收和發(fā)送引腳P3.0,P3.1 都和上位機相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當要求在處理某個子程序時不允許串口被上位機來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個子程序的開始處加入REM=0 來禁止接收，在子程序結束處加入REM=1 再次打開串口接收。大家也可以用上面的實際源碼加入REM=0 來進行實驗。</p><p>　　TB8 發(fā)送數(shù)據(jù)位8，在模式2 和3 是要發(fā)送的第9

88、 位。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機通信中這一位則用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。</p><p>　　RB8 接收數(shù)據(jù)位8，在模式2 和3 是已接收數(shù)據(jù)的第9 位。該位可能是奇偶位，地址/數(shù)據(jù)標識位。在模式0 中，RB8 為保留位沒有被使用。在模式1 中，當SM2=0，RB8 是已接收數(shù)據(jù)的停止位。</p><p>　　TI 發(fā)送中斷標識位。在模式

89、0，發(fā)送完第8 位數(shù)據(jù)時，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申請中斷，CPU 響應中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在任何模式下，TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應（如中斷打開），這時TI=1，表明發(fā)送已完成，TI 不會由硬件清除，所以這時必須用軟件對其清零。</p><p>　　RI 接收中斷標識位。在模式0，接收第8 位結束時，由硬件置

90、位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。RI=1，申請中斷，要求CPU 取走數(shù)據(jù)。但在模式1 中，SM2=1時，當未收到有效的停止位，則不會對RI 置位。同樣RI 也必須要靠軟件清除。常用的串口模式1 是傳輸10 個位的，1 位起始位為0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先，1 位停止位為1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時器1 或定時器2 的定時值（溢出速率）。AT89C51 和AT89C2051 等51 系列芯片只有兩個定時器

91、，定時器0 和定時器1，而定時器2是89C52 系列芯片才有的。</p><p>　　波特率在使用串口做通訊時，一個很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機的波特率一樣時才可以進行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內可以傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。波特率不是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標準9600 不是每秒種可以傳送9600個字節(jié)，而實際上它是指每秒可以傳送9600 個二進位，而一個字節(jié)要8 個二進位，如用串口模式1 來傳輸那么加上起始

92、位和停止位，每個數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用10 個二進位，9600 波特率用模式1 傳輸時，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是9600÷10＝960 字節(jié)。51 芯片的串口工作模式0的波特率是固定的，為fosc/12，以一個12M 的晶振來計算，那么它的波特率可以達到1M。模式2 的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具體用那一種就取決于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD為0，波特率為focs/64，SMOD為1，波特率為focs/

93、32。模式1和模式3 的波特率是可變的，取決于定時器1或2(52 芯片)的溢出速率。</p><p>　　使用AT89C51編程時需注意事項</p><p>　　1.驅動程序注意事項：在燒寫前要確認計算機并口(PRN)要在BIOS中設置為ECP或ECP+EPP。否則計算機無法正確把數(shù)據(jù)到傳輸?shù)骄幊唐髦?。有打印機用戶一般無需設置它。 </p><p>　　2.編程器

94、注意事項：燒寫AT89C51單片機的時候，不允許中途斷電，否則會導致燒寫失敗。雖然可以修復，但畢竟對芯片不利。</p><p>　　3.電路中有隔離轉換電路，所以下述操作可以在計算機開啟的狀態(tài)下進行：聯(lián)機順序是先連接好并口聯(lián)機線，再接通USB電源。斷開順序是，先拔下USB電源線，然后拔下并口線。 </p><p>　　4.要燒寫的芯片在燒寫好之后，可以直接打開鎖緊插座取下，不需要切斷電源。

95、 </p><p>　　5.芯片的VPP是12V左右，VPP電壓選擇按鈕平時請?zhí)幱谀J位置，如果把VPP電壓位置調整混亂了，請按壓主板上的總復位按鈕即可還原編程器的初始默認狀態(tài)。</p><p>　　6.AT89C51片內存儲器售后通常處于擦除狀態(tài)，即每個地址單元內容均為FFH，人們可隨時對其編程。</p><p>　　掌握了單片機的編程特性并知道可編程模數(shù)轉換芯

96、片的具體操作要求之后，就可以對芯片進行初始化編程。</p><p><b>　　顯示電路的組成器件</b></p><p>　　LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱LED。它是一種通過控制半導體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。顯示電路的作用是把系統(tǒng)測得的環(huán)境溫度

97、直觀的顯示出來，使可以直接觀看。它由兩部分組成，分別是LED顯示器和74LS164串入并出芯片。</p><p>　　LED顯示器的介紹 </p><p>　　通過發(fā)光二極管芯片的適當連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當?shù)墓鈱W結構?？蓸嫵砂l(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點。由這些發(fā)光段或發(fā)光點可以組成數(shù)碼管、符號管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數(shù)碼管、符號管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示

98、器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器。 </p><p>　　基本的半導體數(shù)碼管是由七個條狀發(fā)光二極管芯片排列而成的?？蓪崿F(xiàn)0～9的顯示。其具體結構有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等。由于LED顯示器是以LED為基礎的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于LED顯示器內含多個發(fā)光二管，所以需有如下特殊參數(shù)： </p><p><b>　　

99、1．發(fā)光強度比 </b></p><p>　　由于數(shù)碼管各段在同樣的驅動電壓時，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強度不同。所有段的發(fā)光強度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強度比。比值可以在1.5～2.3間，最大不能超過2.5。 </p><p><b>　　2．脈沖正向電流 </b></p><p>　　若顯示器每段典型正向直流工作電流

100、為IF，則在脈沖下，正向電流可以遠大于IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。</p><p>　　74LS164芯片的介紹</p><p>　　74ls164 為 8位移位寄存器,其主要電特性的如下：</p><p>　　當清除端（CLEAR）為低電平時，輸出端（QA－QH）均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當 A、B任意一個為 低電平，則禁止

101、新數(shù)據(jù)輸入，在時鐘端（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0 為低電平。當A、B 有一個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK 上升沿作用下決定Q0 的狀態(tài)。 </p><p><b>　　引腳功能：</b></p><p>　　CLOCK：時鐘輸入端CLEAR： 同步清除輸入端（低電平有效） </p><p>　　A，B：串行數(shù)據(jù)輸入端

102、QA－QH： 輸出端</p><p>　　圖2-7 74LS164引腳圖</p><p>　　圖2-8 74LS164內部結構圖</p><p>　　74LS164的電源電壓最高為7V，一般情況工作電壓約5.5V，工作環(huán)境的溫度在0℃-70℃，儲存溫度在-65℃－150℃。</p><p>　　表2-4 74LS164真值表</p&g

103、t;<p>　　H－高電平，L－低電平，X－任意電平</p><p>　　↑－低到高電平跳變 </p><p>　　Qao，Qbo，Qho －規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條件建立前的電平 </p><p>　　Qan，Qgn －時鐘最近的↑前的電平 </p><p>　　圖2-9 74LS164時序圖</p><p&

104、gt;<b>　　本章小結</b></p><p>　　本章主要介紹了溫度測控系統(tǒng)的各個器件的主要技術參數(shù)，這是我們正確使用這種器件的主要依據(jù)。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件電路設計</b></p><p>　　由于系統(tǒng)要室溫環(huán)境的溫度進行測量，因此采用單片機對單總線系統(tǒng)進行現(xiàn)場檢測是非常經(jīng)濟實惠的方案，其硬件連接

105、非常簡單，可用單片機并口Pl、P2、P3中的任一位端口與單總線連接來實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件電路構成</b></p><p>　　系統(tǒng)整體電路及測溫原理</p><p>　　本系統(tǒng)以單片機為核心，組成一個集溫度的采集、處理、顯示、超溫報警為一身的系統(tǒng)，整體框圖如圖3-1所示。</p><p&g

106、t;<b>　　圖3-1 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件電路由溫度傳感器、單片機、LED顯示器等組成。溫度傳感器負責采集溫度，把溫度信號傳輸給單片機，單片機負責處理傳輸過來的信號，并令顯示電路顯示溫度，系統(tǒng)電路圖如圖3-2所示。</p><p>　　當DS18B20接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形

107、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換為十進制；當符號位S=1時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。表3-1是一部分溫度值對應的二進制溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3-2

108、 系統(tǒng)電路圖</p><p>　　表3-1 部分溫度數(shù)據(jù)的對應表</p><p>　　DS18B20完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內容作比較。若T＞TH或T＜TL，則將該器件內的報警標志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應。因此，可用多只DS18B20同時測量溫度并進行報警搜索。</p><p>　　在64位ROM的最高有效字節(jié)中存