1、.PAGE ：.； 摘 要 單片機(jī)對(duì)溫度的測(cè)控是一個(gè)工業(yè)消費(fèi)中經(jīng)常遇到的控制問(wèn)題，采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)展測(cè)控不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈敏等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高控制質(zhì)量。單片機(jī)構(gòu)成的溫度測(cè)控系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)單片機(jī)及其溫度檢測(cè)和控制電路，對(duì)環(huán)境的溫度進(jìn)展控制。本文主要引見(jiàn)了溫度傳感器的選取和溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝硬件部分的電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中選用獨(dú)特的單總線溫度傳感器DS，并且把整個(gè)硬件系統(tǒng)的電路設(shè)方案分為DS與的硬件接口電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)顯示與鍵盤設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)、通訊接口電路設(shè)計(jì)。該安裝可實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)丈量與控制，并能記錄、存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)，并附有通訊接口，能方便地運(yùn)用于各種溫度控制場(chǎng)所。關(guān)鍵詞：

2、單片機(jī)；傳感器；檢測(cè) ；控制 ；電路 AbstractMicrocomputer to temperature monitoring is a frequently encountered by the industrial production control, adopting microcomputer to carry on the control to them not only have the control convenience, simple and agility, but also with significant improve the quality of cont

3、rol. Making use of and its temperature detection and control circuits, microcomputer temperature control system can carry on the detection and control to the temperature of the environment. that article mainly introduces the selection of the temperature sensors and the circuit design of the temperat

4、ure real-time detection and control hardware device partial. I choose DS the unique -wire bus temperature sensor, and divide the whole circuits of hardware system for the DS with the of hardware interface circuit design, data display and the design of keyboard, the expand circuit design of data memo

5、ry and the circuit design of communication interface. that device can achieve real-time measurement and control of environmental temperature, and can record, saving related data, and append the communications interface, so can be apply in various situation of temperature control expediently.Key Word

6、s：microcomputer；sensor ；detect ；control ；circuit目 錄概述.單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度控制安裝的意義.溫度測(cè)控安裝所實(shí)現(xiàn)的功能微機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 . 微機(jī)控制系統(tǒng)的組成 . 微機(jī)控制系統(tǒng)的分類 溫度傳感器的選擇 . 溫度傳感器的分類 . 溫度傳感器信號(hào)傳輸方式 .溫度傳感器確實(shí)定 .單總線溫度傳感器DS引見(jiàn)溫度測(cè)控安裝的電路設(shè)計(jì) . Intel單片機(jī)簡(jiǎn)介 . Intel的構(gòu)造及特性 . Intel時(shí)鐘電路與復(fù)位電路 . DS與的接口電路設(shè)計(jì) .溫度顯示與鍵盤設(shè)計(jì) . LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介及其顯示電路 . 鍵盤電路設(shè)計(jì). 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路設(shè)計(jì).通訊接口電路設(shè)計(jì)

7、 . RS-C規(guī)范引見(jiàn) . MAX與的接口電路.總結(jié)單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝設(shè)計(jì).概述本課題的標(biāo)題是“單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝設(shè)計(jì)，主要論述了環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝的硬件部分的設(shè)計(jì)，包括中心元器件的選取和引見(jiàn)、單片機(jī)控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)。.單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度控制安裝的意義電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速開(kāi)展，促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)丈量和控制技術(shù)的迅速開(kāi)展和廣泛運(yùn)用?？梢哉f(shuō)，微機(jī)測(cè)控技術(shù)的運(yùn)用己浸透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。國(guó)防技術(shù)，航空，航天，鐵路，冶金，化工等產(chǎn)業(yè)自不用說(shuō)，就連日常生活中也用上了微機(jī)控制的電梯，微波爐，電冰箱，電視機(jī)，電扇，智能照相機(jī)，玩具，模糊控制洗衣機(jī)，模糊控制空調(diào)機(jī)，攜帶

8、式心臟監(jiān)護(hù)機(jī)等，一切這些智能機(jī)電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)，無(wú)不是微機(jī)測(cè)控技術(shù)的勝利運(yùn)用。環(huán)境溫度是一種最根本的環(huán)境參數(shù)，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)消費(fèi)過(guò)程中需求實(shí)時(shí)測(cè)控溫度，在農(nóng)業(yè)消費(fèi)中也離不開(kāi)溫度的測(cè)控，而溫度也是最不易保證的目的，因此研討可靠并且適用的溫度測(cè)控安裝具有重要的意義。而采用MCS單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)展控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈敏性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)目的，從而可以大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝在工業(yè)消費(fèi)中也會(huì)經(jīng)常會(huì)遇到，因此，具有很強(qiáng)的適用價(jià)值。測(cè)控溫度的關(guān)鍵是控制器和溫度傳感器。環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝的設(shè)計(jì)采用的控制器為單片機(jī)，溫

9、度傳感器是智能集成溫度傳感器DS。單片機(jī)作為控制器件，具有體積小、功能強(qiáng)可靠性高、價(jià)錢低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，再加上近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的浸透, 單片機(jī)的運(yùn)用正在不斷地走向深化，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)中心部件來(lái)運(yùn)用。單片機(jī)不僅已成為工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域普遍采用的智能化控制工具，而且已滲入到人們?nèi)蝿?wù)和生活的各個(gè)角落，有力地推進(jìn)了各行業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代。因此，設(shè)計(jì)該安裝時(shí)選用的控制器是單片機(jī)，以保證到達(dá)設(shè)計(jì)的控制要求。DS是智能集成數(shù)字溫度傳感器，能快速準(zhǔn)確的進(jìn)展溫度采集，從而使溫度的檢測(cè)和控制到達(dá)設(shè)計(jì)要求。.溫度測(cè)控安裝所

10、實(shí)現(xiàn)的功能環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝可在的范圍內(nèi)恣意設(shè)定溫度控制點(diǎn)，數(shù)碼管可以顯示出環(huán)境溫度，并附有RS-通訊接口可使多個(gè)這樣的安裝方便地與計(jì)算機(jī)互聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)控。由于該安裝采用了一線數(shù)字溫度傳感器DS來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度采樣，所以也可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度采樣的集中控制。此外，該安裝還可自動(dòng)控制多個(gè)設(shè)備的多點(diǎn)時(shí)間控制電路，便于功能的擴(kuò)展，可保證溫度目的滿足設(shè)計(jì)要求。因此能方便地運(yùn)用于各種溫度控制場(chǎng)所，因此具有更廣泛的運(yùn)用。環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝的設(shè)計(jì)，是以單片機(jī)為控制中心，以DS為溫度檢測(cè)中心構(gòu)成一個(gè)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)丈量與控制系統(tǒng)。該安裝可實(shí)現(xiàn)的功能如下：在間可恣意設(shè)定溫度控制點(diǎn)；可以實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度的變化

11、情況，并記錄、存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)；具有多點(diǎn)定時(shí)設(shè)備控制電路，便于功能擴(kuò)展；配有通訊接口，可方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)展通訊；溫度控制的精度為：.。本安裝的整個(gè)硬件系統(tǒng)的電路劃分為DS與的硬件接口電路、數(shù)據(jù)顯示與鍵盤、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路、通訊接口電路，并經(jīng)過(guò)這些電路來(lái)實(shí)現(xiàn)上述功能，在本論文中將對(duì)這些電路作詳細(xì)引見(jiàn)。微機(jī)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)是由微型機(jī)與其它器件和安裝適當(dāng)銜接起來(lái)的硬件系統(tǒng)，并在軟件的操作下協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行預(yù)定的丈量與控制義務(wù)。電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速開(kāi)展，促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)丈量和控制技術(shù)的迅速開(kāi)展和廣泛運(yùn)用?？梢哉f(shuō)，微機(jī)測(cè)控技術(shù)的運(yùn)用己浸透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。國(guó)防技術(shù)，航空，航天，鐵路，冶金，

12、化工等產(chǎn)業(yè)自不用說(shuō)，就連日常生活中也用上了微機(jī)控制的電梯，微波爐，電冰箱，電視機(jī)，電扇，智能照相機(jī)，玩具，模糊控制洗衣機(jī)，模糊控制空調(diào)機(jī)，攜帶式心臟監(jiān)護(hù)機(jī)等，一切這些智能機(jī)電一體化產(chǎn)品的出現(xiàn)，無(wú)不是微機(jī)測(cè)控技術(shù)的勝利運(yùn)用。.微機(jī)控制系統(tǒng)的組成 微機(jī)控制系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。 硬件是微機(jī)控制系統(tǒng)的物質(zhì)根底。它在軟件的協(xié)調(diào)下運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)消費(fèi)過(guò)程或被控對(duì)象參數(shù)的檢驗(yàn)，完成對(duì)消費(fèi)過(guò)程或被控對(duì)象的控制義務(wù)。 硬件包括:主機(jī)，外部設(shè)備，傳感器和變送器，功率放大和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，模擬量輸入通道，模擬量輸出通道，開(kāi)關(guān)量輸入和輸出通道，接口電路和電源?？刂葡到y(tǒng)的軟件，指的是它的全部程序，包括系統(tǒng)軟件和運(yùn)用軟件兩大

13、類。其中系統(tǒng)軟件主要包括以下內(nèi)容:()監(jiān)控程序和操作系統(tǒng)監(jiān)控程序是一種低級(jí)計(jì)算機(jī)的管理程序。它的功能是掃描鍵盤，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，接受用戶程序，顯示、調(diào)試、修正和運(yùn)轉(zhuǎn)用戶程序，顯示和修正存儲(chǔ)器中的內(nèi)容。通電后立刻進(jìn)入監(jiān)控程序，各種程序均在監(jiān)控程序下運(yùn)轉(zhuǎn)。 操作系統(tǒng)是一種微型計(jì)算機(jī)的大型管理程序，是在監(jiān)控程序的根底上進(jìn)一步擴(kuò)展許多控制程序構(gòu)成的。其主要功能是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，管理微型機(jī)、存儲(chǔ)器、操作臺(tái)、外部設(shè)備、文件和作業(yè)進(jìn)程。它控制各種軟件，如匯編程序、解釋程序、編譯程序、I/驅(qū)動(dòng)程序、銜接程序等。匯編程序、解釋程序和編譯程序匯編程序用于把匯編言語(yǔ)程序變?yōu)橛?jì)算機(jī)可以認(rèn)識(shí)和執(zhí)行的機(jī)器言語(yǔ)程序，也稱為目的

14、程序。例如MCS-單片機(jī)仿真器里有MCS-匯編程序，用戶可以把本人用匯編言語(yǔ)編寫的程序送入仿真器然后把它變?yōu)闄C(jī)器言語(yǔ)程序，再把這些機(jī)器言語(yǔ)程序固化到EPROM中，EPROM中的程序就可以在用戶系統(tǒng)中執(zhí)行。 解釋程序能把用某種程序設(shè)計(jì)言語(yǔ)寫的源程序(如BASIC)，翻譯成機(jī)器言語(yǔ)的目的程序，此目的程序是可執(zhí)行程序。 編譯程序能把用高級(jí)言語(yǔ)編寫的源程序，編譯成某種中間言語(yǔ)(如匯編言語(yǔ))或機(jī)器目的程序。運(yùn)用軟件是由微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者編寫的，對(duì)不同的系統(tǒng)，運(yùn)用軟件的差別也很大，就算是同一個(gè)系統(tǒng)，也會(huì)有多種運(yùn)用軟件。運(yùn)用軟件普通采用模塊化構(gòu)造，一個(gè)程序模塊就是一個(gè)子程序?？偟膩?lái)說(shuō)，這些子程序可分為兩類

15、:通用軟件和公用軟件。()通用軟件通用軟件在普通的微機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到，常見(jiàn)的有以下幾種：a.數(shù)制變換程序，例如二進(jìn)制與BCD碼之間相互轉(zhuǎn)換程序；b.運(yùn)算程序，包括加、減、乘、除、乘方、開(kāi)方、函數(shù)運(yùn)算等；c.數(shù)字濾波程序，用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處置；d.工程量程序，在工程顯示時(shí)往往會(huì)用到這類程序；e.查表程序，例如查找熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)的溫度值；f.報(bào)警程序。()公用軟件這是針對(duì)某一詳細(xì)控制系統(tǒng)和不同控制規(guī)律編制的程序，常見(jiàn)的有以下幾種:a.數(shù)據(jù)采集程序;b.輸出程序;c.各種控制算法程序，例如PID算法程序。.微機(jī)控制系統(tǒng)的分類 微型機(jī)控制系統(tǒng)有多種分類方法，這里是按單片機(jī)在系統(tǒng)中參與控制的方式來(lái)

16、分。消費(fèi)過(guò)程的巡回檢測(cè)和數(shù)據(jù)處置系統(tǒng)這種系統(tǒng)是微型機(jī)不斷輪番檢測(cè)消費(fèi)過(guò)程的各個(gè)參數(shù)，即所謂巡回檢測(cè)，然后微型機(jī)對(duì)所測(cè)得的參數(shù)進(jìn)展處置和加工，如數(shù)字濾波，并將處置和加工的數(shù)據(jù)存于半導(dǎo)體存儲(chǔ)器或磁盤上，在需求時(shí)可打印和顯示這些數(shù)據(jù)。假設(shè)發(fā)生異常情況，還可以發(fā)出聲光報(bào)警。這樣的系統(tǒng)稱為消費(fèi)過(guò)程的巡回檢測(cè)和數(shù)據(jù)處置系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱為巡回檢測(cè)系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。人們可以利用巡回檢測(cè)系統(tǒng)所得到的數(shù)據(jù)和信息獲得消費(fèi)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型和其它有用信息，作為設(shè)計(jì)或修正微型機(jī)控制系統(tǒng)的根據(jù)。這種系統(tǒng)更多地是作為較大型和復(fù)雜的消費(fèi)過(guò)程控制系統(tǒng)的一部分，作為這個(gè)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集安裝，它能快速向微機(jī)提供消費(fèi)過(guò)程的有關(guān)數(shù)據(jù)和信息，

17、由微機(jī)行復(fù)雜的運(yùn)算和決策，以便實(shí)現(xiàn)自順應(yīng)控制和最優(yōu)控制。 直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC) DDC (Direct Digital Control)控制系統(tǒng)，就是微型機(jī)不僅對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展采集，還經(jīng)過(guò)輸出通道直接對(duì)消費(fèi)過(guò)程進(jìn)展控制。這里的“數(shù)字二字是區(qū)別于模擬或延續(xù)控制系統(tǒng)而言的。大多數(shù)直接數(shù)字控制系統(tǒng)不需配備磁盤驅(qū)動(dòng)器、打印機(jī)和顯示終端，而用簡(jiǎn)單的數(shù)碼顯示器替代顯示終端。系統(tǒng)的控制過(guò)程是：DDC微型機(jī)經(jīng)過(guò)模擬量輸入通道和開(kāi)關(guān)量輸入通道巡回檢測(cè)消費(fèi)過(guò)程的參數(shù)，并與事先存于存儲(chǔ)器中的給定值進(jìn)展比較，得出誤差(給定值與消費(fèi)過(guò)程的被調(diào)量之差)，然后根據(jù)誤差及其變化趨勢(shì)，運(yùn)用表達(dá)控制規(guī)律的控制算法(程序)求出控制

18、器的輸出量，并經(jīng)過(guò)模擬量輸出通道和開(kāi)關(guān)量輸出通道送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制消費(fèi)過(guò)程，使被控量接近給定值。 計(jì)算機(jī)監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCC) 計(jì)算機(jī)監(jiān)視控制系統(tǒng)即SCC (Supervisory Computer Control)系統(tǒng)是比DDC系統(tǒng)更高一級(jí)的系統(tǒng)，它是一個(gè)兩級(jí)控制系統(tǒng)。上位級(jí)是SSC計(jì)算機(jī)，它根據(jù)原始的消費(fèi)工藝信息和其它信息，如運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變卦等，按照消費(fèi)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出消費(fèi)過(guò)程的最優(yōu)給定值(設(shè)定值或期望值)送給SCC計(jì)算機(jī)的下級(jí)計(jì)算機(jī)。建立消費(fèi)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型和求解控制戰(zhàn)略是SCC計(jì)算機(jī)的兩個(gè)重要義務(wù)。由于SCC計(jì)算機(jī)的輸出不直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而是給出下級(jí)計(jì)算機(jī)的設(shè)定值，所以這種系統(tǒng)也稱

19、為設(shè)定值控制系統(tǒng)SPC (Set Point Computer)。監(jiān)視控制系統(tǒng)的下位級(jí)為DDC計(jì)算機(jī)或模擬控制系統(tǒng)，它對(duì)消費(fèi)過(guò)程進(jìn)展直接控制，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)消費(fèi)過(guò)程的綜合最優(yōu)控制，例如消費(fèi)效率高、產(chǎn)質(zhì)量量好、能源耗費(fèi)少、原資料省、本錢低、人員和設(shè)備平安等。計(jì)算機(jī)多機(jī)控制系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)多機(jī)控制系統(tǒng)是為了順應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)消費(fèi)規(guī)模大，消費(fèi)過(guò)程復(fù)雜，要求可靠性高的要求出現(xiàn)的，它不僅對(duì)消費(fèi)過(guò)程進(jìn)展控制，還進(jìn)展各種管理任務(wù)。整個(gè)系統(tǒng)由三級(jí)組成:最低級(jí)為直接控制級(jí)，中間級(jí)為計(jì)算機(jī)監(jiān)視控制級(jí)(SCC)，最高級(jí)為管理級(jí)MISManagement Information System。直接控制級(jí)采集消費(fèi)過(guò)程的參數(shù)，接納

20、SCC計(jì)算機(jī)的給定值并按預(yù)定的控制規(guī)律對(duì)被控對(duì)象進(jìn)展控制。監(jiān)視控制級(jí)的SCC計(jì)算機(jī)的作用如前面所述，其功能主要是建立過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，求解控制戰(zhàn)略，確定各DDC級(jí)的給定值并傳送給各DDC級(jí)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)或自順應(yīng)控制。SCC計(jì)算機(jī)不僅可以與DDC級(jí)通訊，各SCC級(jí)之間也有通訊聯(lián)絡(luò)，以便交流信息。分布型綜合控制系統(tǒng)分布型綜合控制系統(tǒng)TDCS Total Distributed Control Systems也稱為分布型微處置機(jī)控制系統(tǒng)(Distributed Microprocessors Control Systems)或分布控制系統(tǒng)(Distributed Control Systems)，簡(jiǎn)稱集散

21、系統(tǒng)或分布系統(tǒng)。它本質(zhì)上就是一種多級(jí)控制系統(tǒng)，只不過(guò)系統(tǒng)各部分(硬件和軟件)以組件或模塊的方式出現(xiàn)。 集散控制系統(tǒng)由根本控制器進(jìn)展局部分散控制，用協(xié)調(diào)級(jí)協(xié)調(diào)各根本控制器的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，并實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視、操作和管理，以到達(dá)掌握全局的目的。集散系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：容易掌握，組建系統(tǒng)任務(wù)量少。擴(kuò)展靈敏，可實(shí)現(xiàn)各種控制。分散控制，缺點(diǎn)分散，再加上有完善的系統(tǒng)自檢功能，故可靠性高。集中協(xié)調(diào)和管理，可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。維修方便。哪一部分有缺點(diǎn)，換下來(lái)即可，系統(tǒng)可不停頓運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于大型集散系統(tǒng)，用戶可以購(gòu)買現(xiàn)成模塊，只需把模塊銜接起來(lái)并對(duì)軟件進(jìn)展組態(tài)就可組成系統(tǒng)。按這種方法組成系統(tǒng)，節(jié)省時(shí)間，系統(tǒng)性能優(yōu)良，可靠性高

22、。根據(jù)單片機(jī)構(gòu)成的溫度測(cè)控安裝的設(shè)計(jì)要?jiǎng)?wù)虛現(xiàn)的功能如下：在間可恣意設(shè)定溫度控制點(diǎn)；可以實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度的變化情況，并記錄、存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)；具有多點(diǎn)定時(shí)設(shè)備控制電路，便于功能擴(kuò)展；配有通訊接口，可方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)展通訊；溫度控制的精度為：.。為了到達(dá)上述要求，并且使安裝構(gòu)造盡量簡(jiǎn)單，本溫度測(cè)控安裝采用的是直接數(shù)字控制方式，屬于直接數(shù)字控制系統(tǒng)。.溫度傳感器的選擇設(shè)計(jì)環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝，首先遇到的問(wèn)題就是選用什么樣的溫度傳感器，這對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的性能、簡(jiǎn)繁程度以及設(shè)計(jì)本錢等都有一定的影響，因此我對(duì)各種溫度傳感器先進(jìn)展了比較。溫度傳感器的開(kāi)展閱歷了三個(gè)開(kāi)展階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器，模擬集成溫

23、度傳感器，智能集成溫度傳感器。目前，國(guó)際上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、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速開(kāi)展。.溫度傳感器的分類 根據(jù)制造溫度傳感器采用資料的不同，常用的溫度傳感器有熱電偶、熱電阻、NTC熱敏電阻、半導(dǎo)體溫度傳感器等。 熱電偶由兩種特定的金屬資料(如鉑鍺)結(jié)合后制成，測(cè)溫范圍普通在-至。熱電阻是由一種特定的金屬資料(如鉑等)制成的，測(cè)溫范圍普通在-至。以上兩種溫度傳感器測(cè)溫范圍寬、可以在高溫場(chǎng)所任務(wù)、體積較大、本錢較高。 NTC熱敏電阻即負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。它由Mn-Co-Ni-Fe-Cu等過(guò)渡金屬氧化物的至種組合，采用陶瓷工藝燒結(jié)而成。測(cè)溫范圍普通在-至。NTC熱敏電阻

24、阻值隨溫度的變化符合指數(shù)規(guī)律，其最大的缺陷也在于它的非線性，普通需求經(jīng)過(guò)線性化處置，使輸出電壓與溫度之間根本上成線性關(guān)系。隨著對(duì)檢測(cè)溫度精度要求越來(lái)越高，以及丈量環(huán)境要求越來(lái)越苛刻，目前，人們正在研制高精度高可靠性的NTC熱敏電阻。NTC熱敏電阻的綜合性能以日本的產(chǎn)品為最好。 NTC熱敏電阻主要用于靜電復(fù)印機(jī)、自動(dòng)化設(shè)備、熱打印頭、鍋爐、熱水器等做溫度控制檢測(cè)。半導(dǎo)體溫度傳感器的溫度檢測(cè)根據(jù)是PN結(jié)正向電壓和溫度的關(guān)系。其測(cè)溫范圍普通在-至。半導(dǎo)體溫度傳感器很容易制成集成溫度傳感器。與熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等其它溫度傳感器相比，半導(dǎo)體溫度傳感器具有靈敏度高、線性度好、呼應(yīng)速度快等特點(diǎn)。另外，

25、它將驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處置電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上，有尺寸小、運(yùn)用方便等特點(diǎn)。隨著集成工藝的提高，集成溫度傳感器的功能和性能己有了較大的提高，已廣泛運(yùn)用于臺(tái)式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、打印機(jī)、數(shù)字相機(jī)、汽車電子、家電控制器等系統(tǒng)。 集成溫度傳感器普通用來(lái)丈量本身封裝的溫度，但是片上加熱后封裝溫度上升，可以丈量氣流溫度，二極管銜接方式的三極管可以丈量遠(yuǎn)端溫度。集成溫度傳感器的信號(hào)輸出有三種方式：模擬輸出、邏輯輸出和數(shù)字輸出。 根據(jù)溫度傳感器的輸出信號(hào)方式，可以分為模擬溫度傳感器、邏輯溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。 模擬溫度傳感器 模擬溫度傳感器輸出模擬信號(hào)，信號(hào)為電壓或電流。模擬信號(hào)必需經(jīng)

26、過(guò)專門的A/D轉(zhuǎn)換接口電路，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后才干由微處置器進(jìn)展處置。 傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導(dǎo)體溫度傳感器都是將溫度經(jīng)過(guò)一定的接口電路轉(zhuǎn)換后輸出電壓或電流信號(hào)，再用這些電壓、電流信號(hào)進(jìn)展丈量控制。假設(shè)想將這種模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成微處置器可以處置的信號(hào)，需求利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)碼，然后由微處置器讀取、處置。另一種轉(zhuǎn)換方式是進(jìn)展V/F變換。V/F變換器實(shí)踐上是一個(gè)振蕩頻率隨控制電壓變化而變化的振蕩電路。 電壓輸出溫度傳感器主要特點(diǎn)是電源電壓和電流比較低，在傳輸線路電壓降和電壓噪聲不是主要思索要素時(shí)，其電壓輸出直接成為控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入。常用的電壓輸出半導(dǎo)體溫度傳感器有N

27、S公司的LM/等。 電流輸出溫度傳感器的主要特點(diǎn)是輸出阻抗高，輸出電流不受傳輸線路電壓降和電壓噪聲的影響，且對(duì)電源電壓脈沖和漂移具有很強(qiáng)的抑制才干。電流輸出溫度傳感器與微處置器接口時(shí)，普通仍需將電流變成電壓，再轉(zhuǎn)換成微處置器可以處置的信號(hào)。這樣的傳感器有AD公司的AD、TMP等。 邏輯溫度傳感器 邏輯溫度傳感器在有些文獻(xiàn)中將其劃分為模擬溫度傳感器，稱為輸出跳變信號(hào)的模擬溫度傳感器。 在有的系統(tǒng)中，并不需求知道準(zhǔn)確的溫度值，而只需了解溫度能否高于或低于某特定值即可。該信息可用來(lái)觸發(fā)風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器等環(huán)境控制單元。這種特殊的模擬傳感器普通只是輸出跳變信號(hào)進(jìn)展控制，通常稱之為溫度控制器。 邏輯溫度

28、傳感器可由傳統(tǒng)的溫度傳感器和比較器組合或集成而成。當(dāng)溫度超越預(yù)設(shè)門限時(shí)，輸出發(fā)生變化，普通是電平發(fā)生跳變。如Maxim公司的MAX/, AD公司的AD等均屬于此類產(chǎn)品。 數(shù)字溫度傳感器 習(xí)慣上將具有數(shù)字輸出才干的溫度傳感器稱為數(shù)字溫度傳感器。將模擬溫度傳感器與數(shù)字轉(zhuǎn)換接口電路集成在一同制成的溫度傳感器是其中的-種。另一種是傳感器內(nèi)部不涉及到模擬量的真正意義上的數(shù)字溫度傳感器，比如用振蕩器和計(jì)數(shù)器等構(gòu)成的溫度傳感器。由于半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛開(kāi)展，功能越來(lái)越強(qiáng)大、準(zhǔn)確，廉價(jià)的數(shù)字溫度傳感器己在不斷推出。數(shù)字溫度傳感器目前有單線輸出和多線輸出等方式。 單線輸出數(shù)字溫度傳感器的特點(diǎn)是接口電路簡(jiǎn)單。由于只需

29、一根輸出線，丈量出的溫度值必需轉(zhuǎn)換成某種方式以方便進(jìn)展輸出。常見(jiàn)的輸出方式有時(shí)間輸出、頻率輸出以及數(shù)值輸出等。由微處置器將溫度傳感器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成真實(shí)溫度值，再進(jìn)展進(jìn)一步的處置與控制。 多線輸出數(shù)字溫度傳感器采用的是目前比較成熟的幾種工業(yè)總線方式，輸出格式時(shí)序嚴(yán)厲遵守某種協(xié)議，方便運(yùn)用，適宜于各種場(chǎng)所，尤其是遠(yuǎn)端丈量。這種溫度傳感器普通有多根線進(jìn)展輸出。.溫度傳感器信號(hào)傳輸方式溫度傳感器信號(hào)傳輸?shù)姆绞?，根?jù)溫度傳感器的種類及其與數(shù)據(jù)采集器之間銜接方式的不同，可以分為多線制和總線制。對(duì)于運(yùn)用模擬溫度傳感器的溫度檢測(cè)系統(tǒng)，為理處理溫度傳感器供電和信號(hào)傳輸問(wèn)題，溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集器之間采用多線方

30、式銜接，即每個(gè)溫度傳感器至少有兩根線與數(shù)據(jù)采集器相連，這樣按線的分配方式不同，常見(jiàn)的有N線制，N+線，即有根公共線，N+ 線制，有根公共線等幾種。如圖.所示是N+線系統(tǒng)的銜接方式。 圖. N+線系統(tǒng)多線制系統(tǒng)用線量大，安裝、調(diào)試和維護(hù)困難，點(diǎn)數(shù)多時(shí)將造本錢錢的大幅度提高。但由于原理簡(jiǎn)單、可靠性高，目前在小規(guī)模工程及工業(yè)領(lǐng)域依然運(yùn)用這種多線制系統(tǒng)。隨著通訊技術(shù)的提高，出現(xiàn)了總線制傳輸方式。總線制通常采用地址編碼方式將一切的傳感器并聯(lián)在根總線上，每個(gè)溫度傳感器擁有本人獨(dú)立的地址以區(qū)別其它溫度傳感器。目前運(yùn)用較多的是總線制和單總線制。總線制中溫度傳感器與數(shù)據(jù)采集器之間需求兩根數(shù)據(jù)線傳送信息；單總線制

31、中那么只需求一根數(shù)據(jù)線傳送信息。圖.和圖.分別是總線和單總線的銜接方式。圖. 總線銜接方式 圖. 單總線銜接方式 對(duì)于多線制系統(tǒng)，信號(hào)傳輸?shù)膬?nèi)容不包括地址信息，不同的溫度傳感器根據(jù)信號(hào)線的接口位置的不同進(jìn)展區(qū)分；對(duì)于總線制系統(tǒng)，信號(hào)傳輸?shù)膬?nèi)容必需包括地址信息，以此區(qū)分同一個(gè)接口上的多個(gè)溫度傳感器。單總線也稱為一線總線。單總線技術(shù)是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司近年推出的新技術(shù)。它將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根信號(hào)線，允許在這根信號(hào)線上掛接多個(gè)測(cè)控對(duì)象，這些測(cè)控對(duì)象所用器件芯片是由DALLAS公司提供的。每個(gè)芯片均有一個(gè)位的ROM，廠家對(duì)每一個(gè)芯片燒寫了固定的編碼，其中存有位十進(jìn)制編碼的序列號(hào)，也

32、稱之為身份證號(hào)，確保掛在單總線上后，可以被獨(dú)一地域分并識(shí)別出來(lái)。這是定位和尋址器件實(shí)現(xiàn)單總線測(cè)控功能的前提條件。ROM中含有CRC校驗(yàn)碼，能確保數(shù)據(jù)交換可靠。芯片內(nèi)還設(shè)有收、發(fā)控制和電源存儲(chǔ)電路。這些芯片在檢測(cè)點(diǎn)就把模擬信號(hào)數(shù)字化了，這樣在單總線上傳送的是數(shù)字信號(hào)，提高了系統(tǒng)的抗干擾性能和可靠性。這類芯片的耗電量都很小，既可以用電源從供電端直接供電，也可以從總線上“偷一點(diǎn)電，空閑時(shí)幾微瓦，任務(wù)時(shí)幾毫瓦，并把“偷來(lái)的電存在大電容中，供芯片電路正常任務(wù)運(yùn)用。這種供電方式被稱為數(shù)據(jù)線寄生供電。單總線芯片入口的表示圖如圖.所示。圖. 單總線芯片入口表示圖 單總線技術(shù)是建立在碼分多址、串行數(shù)據(jù)交換根底上

33、的，因此只能用于對(duì)速度要求不高的場(chǎng)所，普通用于kbps以下速率的測(cè)控系統(tǒng)中。.溫度傳感器確實(shí)定 研討了目前各種溫度傳感器的特性以及信號(hào)傳輸方式后，我以為單片機(jī)環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝中選擇單總線數(shù)字溫度傳感器DS比較適宜。 傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)以熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻本錢低，但需求后續(xù)信號(hào)處置電路，而且熱敏電阻的可靠性較差，丈量溫度的準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)的精度差。 假設(shè)采用模擬溫度傳感器，模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中遇到的干擾問(wèn)題往往不能得到徹底處理，當(dāng)傳感器與數(shù)據(jù)采集器間隔 較遠(yuǎn)，信號(hào)線周圍存在電磁干擾源時(shí)，該問(wèn)題顯得尤為突出。另外，模擬傳感器特征參數(shù)的不一致性和放大器的零點(diǎn)漂移問(wèn)題使系統(tǒng)調(diào)試變得

34、非常困難。 從溫度傳感器信號(hào)傳輸方式思索，多點(diǎn)檢測(cè)時(shí)多線制用線量大，施工困難，本錢高，系統(tǒng)的整體可靠性差；總線制由于不能采用寄生供電，傳感器數(shù)量較多時(shí)，也會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)造變得復(fù)雜起來(lái)。 單總線數(shù)字溫度傳感器抑制了上述缺乏。用單總線溫度傳感器設(shè)計(jì)單片機(jī)環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝具有如下特點(diǎn)：較高的性能價(jià)錢比；監(jiān)測(cè)對(duì)象越多越能顯示其優(yōu)越性；硬件施工任務(wù)量少；系統(tǒng)維修方便；抗干擾性能好；有CRC校驗(yàn)，可靠性高；系統(tǒng)簡(jiǎn)明直觀。 由于單片機(jī)環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝溫度巡檢的速度并不要求太快，所以單總線速率較慢的問(wèn)題不會(huì)對(duì)系統(tǒng)呵斥明顯的不良影響。.單總線溫度傳感器DS引見(jiàn) DS的引腳見(jiàn)圖.圖. DS的引腳圖GND：

35、接地引腳。DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳(單總線接口，可作寄生供電)。VDD：+V電壓電源電壓引腳。 DS是DALLAS半導(dǎo)體公司消費(fèi)的單總線數(shù)字溫度傳感器。單線數(shù)字溫度傳感器是經(jīng)過(guò)輸出位(二進(jìn)制)數(shù)字來(lái)直接表示所丈量的溫度值，溫度值是經(jīng)過(guò)DS 的數(shù)據(jù)總線直接輸入到CPU，無(wú)需A/D轉(zhuǎn)換，而且讀寫指令以及溫度轉(zhuǎn)換指令又都是經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線傳入DS ，可以無(wú)需接外部電源。由于每一個(gè)DS 在出場(chǎng)是曾經(jīng)給定了獨(dú)一的編碼，該編碼存放在DS 內(nèi)部ROM中。開(kāi)場(chǎng)的位是產(chǎn)品類型編碼。接著的位是每個(gè)器件的獨(dú)一序號(hào)。最后位是前面位的CRC(循環(huán)冗沉檢驗(yàn))碼。正由于每個(gè)DS都包含有一個(gè)獨(dú)一的位ROM編碼，所以可以在一根總線

36、上掛接多個(gè)器件。DS數(shù)字溫度傳感器與AD, LM等溫度傳感器相比除具有相當(dāng)?shù)臏y(cè)溫范圍和精度外，還具有溫度丈量準(zhǔn)確，不受外界干擾等。并且一切的傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在一塊極小的芯片上，外形好像普通小功率塑封三極管，體積很小，在溫度測(cè)控系統(tǒng)中運(yùn)用非常方便。與其它溫度傳感器相比DS具有以下特點(diǎn)： 、獨(dú)特的單線接口方式。DS在與微處置器銜接時(shí)僅需求一條接口線即可實(shí)現(xiàn)微處置器與DS的雙向通訊。 、DS在運(yùn)用中無(wú)需任何外圍元件。 、可以由總線提供電源。 、支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能。多個(gè)DS可以并接在同一條總線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。 、測(cè)溫范圍-至+，固有測(cè)溫分辨率.。 、丈量結(jié)果以位數(shù)字量方式串行傳送。、可以設(shè)置溫度

37、警報(bào)系統(tǒng)，當(dāng)溫度超界時(shí)可以經(jīng)過(guò)警報(bào)搜索命令，和外部設(shè)備相連。、轉(zhuǎn)換溫度時(shí)間小于秒。DS的內(nèi)部構(gòu)造框圖如圖.所示。 圖. DS的內(nèi)部構(gòu)造框圖 、DS的寄生供電原理 DS既可以由外部電源供電也可以利用總線信號(hào)寄生供電。在寄生供電情況下，當(dāng)總線信號(hào)為高電平常，DS從總線上獲得能量并儲(chǔ)存在內(nèi)部電容上；當(dāng)總線為低電平常，由電容向DS供電。利用DS的這一特點(diǎn)，可以構(gòu)成簡(jiǎn)約明了的溫度測(cè)控系統(tǒng)，能節(jié)省大量的線材以及施工費(fèi)用。、DS的測(cè)溫原理DS的測(cè)溫原理框圖如圖-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。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改動(dòng)，所產(chǎn)生的信號(hào)作為

38、計(jì)數(shù)器的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)器和溫度存放器被預(yù)置在-所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)展減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器的預(yù)置值減到時(shí)，溫度計(jì)數(shù)器的值將加，計(jì)數(shù)器的預(yù)置值將被重新裝入，計(jì)數(shù)器重新開(kāi)場(chǎng)對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)展計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到時(shí)，停頓溫度存放器的累加，此時(shí)溫度存放器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖.中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器的預(yù)置值。 圖. DS的測(cè)溫原理框圖在正常測(cè)溫情況下，DS的測(cè)溫分辨率為.，以位數(shù)據(jù)格式表示，其中最低有效位(LSB)由比較器進(jìn)展.比較，當(dāng)計(jì)數(shù)器中的余值轉(zhuǎn)化成溫度后低于.時(shí)，去除溫度存放器的

39、最低位(LSB)；當(dāng)計(jì)數(shù)器中的余值轉(zhuǎn)化成溫度后高于.時(shí)，置位溫度存放器的最低位(LSB ) 。DS操作的總體流程分三步完成：系統(tǒng)經(jīng)過(guò)反復(fù)操作，搜索DS序列號(hào)；啟動(dòng)一切在線DS做溫度A/D變換；逐個(gè)讀出在線DS變換后的溫度數(shù)據(jù)。溫度測(cè)控安裝的電路設(shè)計(jì)為了使單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝的硬件設(shè)計(jì)具有層次行，并在設(shè)計(jì)時(shí)方便對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)進(jìn)展優(yōu)化，我將整個(gè)硬件系統(tǒng)的電路設(shè)方案分為DS與的硬件接口電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)顯示與鍵盤設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)、通訊接口電路設(shè)計(jì)。其安裝構(gòu)造框圖如圖.所示。 圖. 單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝的構(gòu)造圖下面首先引見(jiàn)本系統(tǒng)的中心控制器件單片機(jī)和溫度傳感器

40、的選，然后將分別引見(jiàn)以上幾種電路的設(shè)計(jì)。詳細(xì)電路圖見(jiàn)附錄。. Intel單片機(jī)簡(jiǎn)介. Intel的構(gòu)造及特點(diǎn)Intel單片機(jī)為位高檔單片機(jī)，它在一塊大規(guī)模集成電路上集成了CPU、ROM、RAM、定時(shí)器計(jì)數(shù)器和位并行IO，一個(gè)串行IO線等一臺(tái)微型機(jī)的根本部件，其構(gòu)造框圖如圖.所示。 圖. Intel構(gòu)造框圖其內(nèi)部的部件和特性如下： 一個(gè)位微處置器；振蕩器和時(shí)鐘電路；KB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器； 可尋址外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，各KB；兩個(gè)位定時(shí)器計(jì)數(shù)器；位可編程并行IO口；一個(gè)可編程全雙工串行IO口；()二十多個(gè)特殊功能存放器；()個(gè)中斷源，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷構(gòu)造。由于單片機(jī)芯片的集成度很高，它將微

41、型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一個(gè)芯片上，所以它具有以下特點(diǎn)：體積小、分量輕、價(jià)錢廉價(jià)、耗電少。根據(jù)工控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，許多功能部件集中在芯片內(nèi)部，其信號(hào)通道受外界影響小，故可靠性高，抗干擾性能優(yōu)于采用的CPU。控制功能強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)速度快。其構(gòu)造組成與指令系統(tǒng)都著重滿足工控要求。有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令，有很強(qiáng)的位處置功能和I/O口邏輯操作功能。片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量不能夠很大，引腳也較少，I/O引腳常不夠用，且兼第二功能，但存儲(chǔ)器和I/O口都容易擴(kuò)展。 當(dāng)然，還有很多系列的單片機(jī)的性能比單片機(jī)更加優(yōu)秀，但單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝以可以到達(dá)設(shè)計(jì)要求，思索到本錢要素及單片機(jī)的運(yùn)用效率，我在本設(shè)計(jì)中選

42、擇了單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制中心器件。. Intel時(shí)鐘電路與復(fù)位電路單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)反向放大器構(gòu)成的振蕩電路，XTAL為振蕩電路的輸入端、XTAL為振蕩電路的輸出端。的時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式時(shí)鐘電路如圖. 所示，利用內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL和XTAL引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件普通采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體可以在.MHz之間任選，電容可以在pF之間選擇，電容C、C的大小，可起頻率微調(diào)作用。上述電路可用示波器察看到XTAL輸出的正弦波。 圖. 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 外部方式的時(shí)鐘電路，如圖.所示。XTAL接地,XTAL接外部振蕩器。

43、對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，但需保證脈沖寬度，通常為頻率低于MHz的方波信號(hào)。圖 . 外部方式時(shí)鐘電路在單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝的設(shè)計(jì)中，采用的是內(nèi)部方式時(shí)鐘電路。其電路構(gòu)造簡(jiǎn)單，需求附加的元器件相對(duì)來(lái)說(shuō)也較少。 要了解的復(fù)位電路，首先要知道復(fù)位的任務(wù)形狀。復(fù)位不影響片內(nèi)RAM存放的內(nèi)容，但它在復(fù)位后單片機(jī)的初始形狀如下：PC=H 復(fù)位后程序的入口地址為H；PSW=H由于RSPSW =，RSPSW =，復(fù)位后單片機(jī)選擇任務(wù)存放器組；SP=H 復(fù)位后堆棧在片內(nèi)RAM的H單元處建立；TH、TL、TH、TL的內(nèi)容為H，復(fù)位后定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初值為；TMOD=H 復(fù)位后定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、選擇定時(shí)器

44、任務(wù)方式，非門控方式。TCON=H 復(fù)位后定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、停頓任務(wù)，外部中斷、為電平觸發(fā)方式；TCON=OOH 復(fù)位后定時(shí)器/計(jì)數(shù)器停頓任務(wù)；SCON=H 復(fù)位后串行口任務(wù)在移位積存器方式、且制止串行移位接納；IE=H 復(fù)位后中斷系統(tǒng)制止任務(wù)；IP=H 復(fù)位后全部中斷設(shè)置在低優(yōu)先級(jí)中斷形狀；PP口鎖存器都是全形狀，闡明復(fù)位后這些并行借口可以作輸入口。 單片機(jī)和其他計(jì)算機(jī)一樣，經(jīng)常有上電復(fù)位和操作復(fù)位兩種方法。所謂上電復(fù)位，是指計(jì)算機(jī)上電瞬間，要在RST引腳上出現(xiàn)寬度大于ms的正脈沖，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位形狀。操作復(fù)位是指用戶按下“復(fù)位按鍵使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位形狀。且復(fù)位電路是要靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位電

45、路的根本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見(jiàn)，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。如圖.所示的RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述根本功能，圖.為其輸入輸出特性。但處理不了電源毛刺 (A點(diǎn))和電源緩慢下降(電池電壓缺乏)等問(wèn)題。而且調(diào)整RC常數(shù)改動(dòng)延時(shí)會(huì)令驅(qū)動(dòng)才干變差。左邊的電路為高電平復(fù)位有效，右邊為低電平，Sm為手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)，C可防止高頻諧波對(duì)電路的干擾。 圖. RC復(fù)位電路圖.所示的復(fù)位電路是我所采用的復(fù)位電路，在普通的RC復(fù)位電路添加了二極管，在電源電壓瞬間下降時(shí)使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也

46、可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。圖.所示復(fù)位電路輸入輸出特性圖的下半部分是其特性，可與上半部分比較添加放電回路的效果。圖. 添加放電回路的RC復(fù)位電路 圖. RC復(fù)位電路輸入-輸出特性. DS與的接口電路設(shè)計(jì)前面已對(duì)DS作了詳細(xì)的引見(jiàn)，采用DS數(shù)字溫度傳感器也是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)特點(diǎn)，但 DS畢竟只是一個(gè)傳感器，所以其本身無(wú)法獨(dú)立任務(wù)，只需在微機(jī)的控制下任務(wù)，本系統(tǒng)選擇的微機(jī)是單片機(jī)。另外由于DS可以運(yùn)用寄生電源方式或外部電源方式提供任務(wù)能量，所以與接口有兩種方式。圖.為寄生電源方式。DS是經(jīng)過(guò)當(dāng)數(shù)據(jù)線在處于高電平常儲(chǔ)存能量在內(nèi)部電容中，當(dāng)數(shù)據(jù)線處于低電平常那么內(nèi)部電容放電任務(wù)。這種任務(wù)方式主要由兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：從

47、電路接發(fā)上更加簡(jiǎn)單、明晰和明了；減少傳感器的功耗，使ROM在沒(méi)有外部電源的情況下任務(wù)，維護(hù)傳感器。但是采用這種接法時(shí)，必需留意以下幾點(diǎn):為了讓DS準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換溫度，必需給該器件提供足夠的能量，即當(dāng)該器件在進(jìn)展轉(zhuǎn)換溫度時(shí)必需把數(shù)據(jù)總線拉高，給DS充電； DS的最大任務(wù)電流為mA那么當(dāng)幾個(gè)DS同時(shí)任務(wù)，且都在轉(zhuǎn)換溫度時(shí)要特別留意這一點(diǎn)。所以在實(shí)踐任務(wù)中普通都在數(shù)據(jù)總線上加一個(gè)提拉電阻，并用一個(gè)MOSFET來(lái)協(xié)助 提供能量。 圖.寄生電源任務(wù)方式 也可以采用外部電源任務(wù)方式，圖.就是采用的這種方式，可以保證DS溫度轉(zhuǎn)換的精度，并且這樣就不需求MOSFET，而且不用思索DS的充電和功耗問(wèn)題了，可以在同一

48、數(shù)據(jù)總線上掛接恣意個(gè)DS 。 圖.外部電源任務(wù)方式綜上思索，為了滿足溫度檢測(cè)的精度，并且使設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有更大的擴(kuò)展空間，我選用了外部電源任務(wù)方式。.溫度顯示與鍵盤設(shè)計(jì). LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介及其顯示電路LED數(shù)碼管是目前最常用的一種數(shù)顯器件，它等效于多只具有發(fā)光性能的PN結(jié)。當(dāng)PN結(jié)導(dǎo)通時(shí)，依托少數(shù)載流子的注入及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管類似。在正導(dǎo)游通之前，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當(dāng)電壓超越開(kāi)啟電壓時(shí)，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。LED數(shù)碼管的主要特點(diǎn)如下:能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動(dòng)發(fā)光，能與CMOS、TTL電路兼容。發(fā)光呼應(yīng)時(shí)間極短.s高頻特性好，單色性好，亮度高。體積小

49、，分量輕，抗沖擊性能好。壽命長(zhǎng)，運(yùn)用壽命在萬(wàn)小時(shí)以上，甚至可達(dá)萬(wàn)小時(shí)，本錢低。所以它被廣泛用作數(shù)字儀器儀表、數(shù)控安裝、計(jì)算機(jī)的數(shù)顯器件。單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝設(shè)計(jì)就是選用的是位LED數(shù)碼管做溫度顯示。單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝的設(shè)計(jì)選用了MAX數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)器，這也是本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路占用的系統(tǒng)資源較多假設(shè)是動(dòng)態(tài)顯示，位顯示驅(qū)動(dòng)電路普通由片，片構(gòu)成，不僅硬件資源占用多，而且需求由軟件定時(shí)刷新，軟件資源占用也不少；假設(shè)是靜態(tài)顯示，位數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路普通由片LS構(gòu)成，硬件資源占用太多。如今，一片MAX便可完成位數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)義務(wù)。雖然在本安裝中只用了位L

50、ED顯示器，但用普通的顯示驅(qū)動(dòng)電路依然比較復(fù)雜，選用MAX構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路就相對(duì)簡(jiǎn)單明了多了，下面對(duì)MAX作簡(jiǎn)單的引見(jiàn)。MAX是一種串行接口的位數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)器，其引腳圖如圖.所示。 圖 . MAX引腳圖MAX是共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器，其引腳功能為：DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端。在CLK的上升沿,數(shù)據(jù)被裝入到內(nèi)部的位移位存放器中。()DIGDIG：位數(shù)值驅(qū)動(dòng)線。輸出位選信號(hào),從每位LED顯示器公共陰極吸入電流。()GND：接地端。()LOAD：裝載數(shù)據(jù)控制端。在LOAD的上升沿,最后送入的位串行數(shù)據(jù)被鎖存到數(shù)據(jù)或控制存放器中。()DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端。進(jìn)入DIN的數(shù)據(jù)在.個(gè)時(shí)鐘后送到DOUT端,以

51、便在級(jí)聯(lián)時(shí)傳送到下一片MAX。()SEG ASEG G：LED七段顯示器段驅(qū)動(dòng)端。()SEG H：小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)端。()VCC：+V電源端。()Iset：LED段峰值電流提供端。它經(jīng)過(guò)一只電阻與電源相連,以便給LED段提供峰值電流。 ()CLK：串行時(shí)鐘輸入端。最高輸入頻率為MHz，在CLK的上升沿,數(shù)據(jù)被移入內(nèi)部移位存放器；在CLK的下降沿,數(shù)據(jù)被移至DOUT端。MAX內(nèi)部邏輯構(gòu)造主要由個(gè)數(shù)位存放器和個(gè)控制存放器組成，分別是： 數(shù)位存放器：它決議該位LED顯示內(nèi)容。譯碼方式存放器：它決議數(shù)位存放器的譯碼方式,它的每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)位。其中,代表碼方式；表示不譯方式。假設(shè)用于驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管,應(yīng)將數(shù)

52、位存放器設(shè)置為B碼方式；當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)條形圖顯示器時(shí),應(yīng)設(shè)置為不譯碼方式。掃描位數(shù)存放器：設(shè)置顯示數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)。該存放器的DD低三位指定要掃描的位數(shù),支持位,各數(shù)位均以.KHz的掃描頻率被分路驅(qū)動(dòng)。亮度控制存放器：該存放器通常用于數(shù)字控制方式,利用其DD位控制內(nèi)部脈沖寬度調(diào)制DAC的占空比來(lái)控制LED段電流的平均值,實(shí)現(xiàn)LED的亮度控制。DD取值可從,對(duì)應(yīng)電流占空比那么從/變化到/,共級(jí)，DD的值越大，LED顯示越亮。而亮度控制存放器中的其他各位未運(yùn)用,可置恣意值。 顯示測(cè)試存放器：它用來(lái)檢測(cè)外掛LED數(shù)碼管各段的好壞。當(dāng)D置為時(shí),LED處于顯示測(cè)試形狀,一切位LED的段被掃描點(diǎn)亮,電流占空比為/

53、；假設(shè)D為，那么處于正常任務(wù)形狀。DD位未運(yùn)用,可恣意取值。關(guān)斷存放器：用于關(guān)斷一切顯示器。當(dāng)D為時(shí),關(guān)斷一切顯示器,但不會(huì)消除各存放器中堅(jiān)持的數(shù)據(jù);當(dāng)D設(shè)置為時(shí),正常任務(wù)。剩下各位未運(yùn)用,可取恣意值。無(wú)操作存放器：它主要用于多MAX級(jí)聯(lián),允許數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)而不對(duì)當(dāng)前MAX產(chǎn)生影響。MAX與單片機(jī)只需根串行線相連，可以節(jié)約單片機(jī)的I/O口資源，最多可驅(qū)動(dòng)個(gè)共陰數(shù)碼管或個(gè)發(fā)光二極管。它內(nèi)部有可存儲(chǔ)顯示信息的靜態(tài)RAM，動(dòng)態(tài)掃描電路，以及段、位驅(qū)動(dòng)器。它的特點(diǎn)有：串行接口的傳輸速率可達(dá)MHz；獨(dú)立的發(fā)光二極管段控制；譯碼與非譯碼兩種顯示方式可選；數(shù)字、模擬兩種亮度控制方式；可以級(jí)聯(lián)運(yùn)用。MAX的數(shù)據(jù)輸入

54、主要由三根輸入線完成。它們分別是串行數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線與加載線。當(dāng)個(gè)位的數(shù)據(jù)從高位到低位依次輸入MAX后，在加載的上升沿將DD送入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部存放器。MAX的串行輸入數(shù)據(jù)格式，高位字節(jié)的高位保管，低位為片內(nèi)存放器地址；低位字節(jié)為位數(shù)據(jù)。單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝中，單片機(jī)與MAX和位LED數(shù)碼管組成了一個(gè)數(shù)碼管的顯示系統(tǒng)。其中單片機(jī)的P.作為串行數(shù)據(jù)線，P.作為數(shù)據(jù)加載控制線，P.作為時(shí)鐘線，電阻R可改動(dòng)LED的亮度,每段的驅(qū)動(dòng)峰值電流約為R中電流的倍。R的取值不能小于K。實(shí)踐運(yùn)用時(shí),可先用一只可調(diào)電阻調(diào)理亮度,達(dá)要求后用一只一樣阻值的固定電阻替代即可，在這里應(yīng)留意, MAX的段電流正常任務(wù)范

55、圍為mA,當(dāng)段電流超越 mA時(shí),必需外加擴(kuò)流電路。單片、與MAX和四位LED數(shù)碼管構(gòu)成的溫度顯示電路圖如.。 圖. 溫度顯示電路圖由單片機(jī)向MAX保送信息的任務(wù)流程描畫如下：將P.置“低；將P.置成與“D一樣的形狀；將P.先置“低，再置“高，產(chǎn)生個(gè)移位脈沖將“D移入MAX；反復(fù)過(guò)程將“DD移入MAX；將P.置“高，將“DD送入MAX片內(nèi)相應(yīng)的存放器。過(guò)程用軟件實(shí)現(xiàn)非常方便，可以由專門的子程序來(lái)完成。此外，對(duì)MAX的各控制存放器和位存放器賦值也可方便地由循環(huán)程序來(lái)完成。由于MAX有自動(dòng)的動(dòng)態(tài)刷新功能，所以賦值終了后，單片機(jī)不用對(duì)它有其它的操作，如定時(shí)刷新，這就大大減輕了單片機(jī)的任務(wù)負(fù)擔(dān)。.鍵盤電

56、路設(shè)計(jì)通常鍵盤的列線接到微機(jī)的輸出端，CPU依次向各列線發(fā)送低電乎稱為掃描，鍵盤的行線接到微機(jī)的輸入口，CPU檢測(cè)行線的電平，CPU對(duì)鍵盤的掃描可以來(lái)用程序控制的隨機(jī)方式，即CPU在空閑時(shí)間才去掃描控盤。也可以采取定時(shí)控制方式，即CPU每隔一定的時(shí)間對(duì)鍵盤掃描一次。還可以采用中斷方式，當(dāng)鍵盤上有鍵按下時(shí)，向CPU發(fā)出中斷，在CPU呼應(yīng)中斷時(shí)，對(duì)鍵盤進(jìn)展掃描，以判別哪個(gè)鍵被按下。單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝采用的是四位鍵盤，采用的掃描方式是中斷方式。由于這種中斷掃描方式既能確保單片機(jī)能及時(shí)地呼應(yīng)鍵盤的輸入，又提高單片機(jī)的任務(wù)效率。 四個(gè)鍵的功能如表.：代號(hào)接口鍵名功能SP.MODE不按顯示當(dāng)

57、前溫度，按下時(shí)顯示設(shè)定溫度SP.SET按下此鍵時(shí)才干設(shè)定溫度值SP.ADD設(shè)定溫度漸次添加SP.REDUCE設(shè)定溫度漸次減少 表. 四個(gè)鍵的功能表按鍵與的接口電路如圖.所示，四個(gè)功能鍵分別與單片機(jī)的四個(gè)I/O口相連，四個(gè)功能鍵經(jīng)過(guò)三個(gè)與邏輯門電路構(gòu)成了一個(gè)四輸入的與邏輯電路，只需有一個(gè)功能鍵有輸入，就會(huì)有低電平送入的外部中斷，然后單片機(jī)呼應(yīng)中斷，開(kāi)場(chǎng)對(duì)各功能鍵進(jìn)展掃描，執(zhí)行中斷程序。 圖. 按鍵與的接口電路. 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 為了對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)展記錄、存儲(chǔ)，又思索到單片機(jī)的片內(nèi)存儲(chǔ)器只需個(gè)字節(jié)的容量，所以單片機(jī)構(gòu)成的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)測(cè)控安裝的設(shè)計(jì)必需求對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)展擴(kuò)展，本安裝采用的是K位靜態(tài)RAM在片

58、外擴(kuò)展K個(gè)單元的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。其中，的編址是KB，自H到FFFH。由于只是擴(kuò)展了一片片外存儲(chǔ)器，所以將的兩個(gè)片選信號(hào)都接為有效電平，這樣可以簡(jiǎn)化電路，易于編程。在擴(kuò)展電路中，還用到了LS地址鎖存芯片，用來(lái)鎖存低位地址。擴(kuò)展電路如圖.所示。 圖. 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路.通訊接口電路設(shè)計(jì). RS-C規(guī)范引見(jiàn)為了更好地實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)之間的通訊和系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，該安裝設(shè)有RS-接口電路。由于單片機(jī)的輸入、輸出電平為TTL電平，與 PC機(jī)RS-規(guī)范串行接口的電氣規(guī)范不一致，因此要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊，必需進(jìn)展電平轉(zhuǎn)換，就必需運(yùn)用RS-接口電路。為了更好的了解RS-接口電路，下面簡(jiǎn)單引見(jiàn)RS-C規(guī)范

59、的相關(guān)知識(shí)。串行通訊接口規(guī)范經(jīng)過(guò)運(yùn)用和開(kāi)展，目前曾經(jīng)有幾種，但都是在RS-規(guī)范的根底上經(jīng)過(guò)改良而構(gòu)成的。RS-C規(guī)范是美國(guó)EIA(電子工業(yè)結(jié)合會(huì)與BELL等公司一同開(kāi)發(fā)的年公布的通訊協(xié)議。它適宜于數(shù)據(jù)傳輸速率在b/s范圍內(nèi)的通訊。這個(gè)規(guī)范對(duì)串行通訊接口的有關(guān)問(wèn)題，如信號(hào)線功能、電器特性都作了明確規(guī)定。由于通行設(shè)備廠商都消費(fèi)與RS-C制式兼容的通訊設(shè)備，因此，它作為一種規(guī)范，目前已在微機(jī)通訊接口中廣泛采用。在了解RS-C規(guī)范之前，首先要認(rèn)識(shí)以下兩點(diǎn)：首先，RS-C規(guī)范最初是遠(yuǎn)程通訊銜接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(Data Terminal Equipment)與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備DCEData Communi

60、cation Equipment)而制定的。因此這個(gè)規(guī)范的制定，并未思索計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)用要求。但目前它又廣泛地被借來(lái)用于計(jì)算機(jī)接口與終端或外設(shè)之間的近端銜接規(guī)范。顯然，這個(gè)規(guī)范的有些規(guī)定及和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對(duì)這種背景的了解，他們對(duì)RS-C規(guī)范與計(jì)算機(jī)不兼容的地方就不難了解了。其次，RS-C規(guī)范中所提到的“發(fā)送和“接納，都是站在DTE立場(chǎng)上，而不是站在DCE的立場(chǎng)來(lái)定義的。由于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設(shè)備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發(fā)送和接納。 RS-C規(guī)范協(xié)議的全稱是EIA-RS-C規(guī)范，其中EIA(Electronic Industry A