1  溫度測(cè)量部分方案

　　DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化,、低功耗,、高性能抗干擾能力、強(qiáng)易配處理器等優(yōu)點(diǎn),，特別適合用于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng),，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（按9位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，且在同一總線上可以掛接多個(gè)傳感器芯片,，它具有三引腳TO-92小體積封裝形式,，溫度測(cè)量范圍－55～＋125℃，可編程為9～12位A/D轉(zhuǎn)換精度,，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃,，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入,，業(yè)可采用寄生電源方式產(chǎn)生,，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到三根或者兩根線上，CPU只需一根端口線就能與多個(gè)DS18B20通信,，占用微處理器的端口較少,，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。從而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng),。

　　綜上,，在本系統(tǒng)中我采用溫度芯片DS18B20測(cè)量溫度。該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定,，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件,，且此元件線形較好,。在0—100攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于1攝氏度,。該芯片直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào),，便于單片機(jī)處理及控制。

　　2  主控制部分方案

　　AT89S51 是一個(gè)低功耗,，高性能CMOS 8位單片機(jī),，片內(nèi)含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度,、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元,，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案,。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）,，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷,，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,，看門(mén)狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器,。

　　此外,，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下,，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器,，串行口,，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù),，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位,。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式,，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求,。

　　由于系統(tǒng)控制方案簡(jiǎn)單 ,數(shù)據(jù)量也不大 ,考慮到電路的簡(jiǎn)單和成本等因素 ,因此在本設(shè)計(jì)中選用 A TMEL 公司的 A T89S51單片機(jī)作為主控芯片。主控模塊采用單片機(jī)最小系統(tǒng)是由于 A T89S51芯片內(nèi)含有4 kB的 E2PROM ,無(wú)需外擴(kuò)存儲(chǔ)器 ,電路簡(jiǎn)單可靠 ,其時(shí)鐘頻率為 0～24 MHz ,并且價(jià)格低廉 ,批量?jī)r(jià)在 10元以內(nèi),。

　　其主要功能特性：

　　兼容MCS-51指令系統(tǒng)             4k可反復(fù)擦寫(xiě)(>1000次）ISP Flash ROM

　　32個(gè)雙向I/O口                   4.5-5.5V工作電壓

　　2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器        時(shí)鐘頻率0-33MHz

　　全雙工UART串行中斷口線         128x8 bit內(nèi)部RAM

　　2個(gè)外部中斷源                    低功耗空閑和省電模式

　　中斷喚醒省電模式                  3級(jí)加密位

　　看門(mén)狗（WDT）電路               軟件設(shè)置空閑和省電功能

　　靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程          雙數(shù)據(jù)寄存器指針

　　可以看出AT89S51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器,，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線,，看門(mén)狗（WDT）,，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針,，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu),，一個(gè)全雙工串行通信口,，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘。同時(shí), 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,。空閑方式停止CPU的工作,，但允許RAM,，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作,。掉電方式何在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接到一個(gè)硬件復(fù)位。

　　AT89S51引角功能說(shuō)明

　　Vcc：電源電壓

　　GND：地

　　P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口,，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口,，作為輸出口用時(shí),，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路,，對(duì)端口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí),，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用,，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí),，P0口接收指令字節(jié),，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié),，校驗(yàn)時(shí),，要求外接上拉電阻。

　　P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路,。對(duì)端口寫(xiě)“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口,。作輸入口使用時(shí),，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)校驗(yàn)期間,，P1接收低8位地址,。表4-1為P1口第二功能。

　　P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路,。對(duì)端口寫(xiě)“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí),，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流I。在訪問(wèn)８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行：MOVX @Ri 指令）時(shí),，P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器,，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí),，P2也接收高位地址和其它控制信號(hào),。）

　　P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路,。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí),，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時(shí),，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流I,。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能,，P3口的第二功能如下表4-2,。

　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí),，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位,。WDT益出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址8EH）可打開(kāi)或關(guān)閉該功能,。DISRTO 位缺省為RESET輸出高電平打開(kāi)狀態(tài),。

　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)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),。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器,，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目地,，要注意的是：第當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖,。如有必要，可通過(guò)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,。該位禁位后，只有一條MOVX 和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活,。此外,，該引腳伎被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無(wú)效,。

　　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)AT89S51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,。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，高有兩次有效的PSEN信號(hào),。

　　EA/VPP：外部訪問(wèn)允許,。欲使CPU公訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址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,，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端）,，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令,。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上＋12V的編程電壓Vpp。

　　XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端,。

　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端,。

　　AT89S51單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造及功能：

　　特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片內(nèi)空間分存如下圖3-2所示。這些地址并沒(méi)有全部占用,，沒(méi)有占用的地址不可使用,，讀這些地址將得到一個(gè)隨意的數(shù)值。而寫(xiě)這些地址單元將不能得到預(yù)期的結(jié)果,。

　　中斷寄存器：各中斷允許控制位于IE寄存器,，5個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)控制位于IP寄存器,。圖4-2為AUXR輔助寄存器,。

　　雙時(shí)鐘指針寄存器：為方便地訪問(wèn)內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，提供了兩個(gè)16位數(shù)據(jù)指針寄存儲(chǔ)器：PD0位于SFR區(qū)塊中的地址82H,、83H和DP1位于地址84H,、85H，當(dāng)SFR中的位DPS=0時(shí)選擇DP0,而DPS=1時(shí)選擇DP1,。在使用前初始化DPS,。

　　電源空閑標(biāo)志：電源空閑標(biāo)志（POF）在特殊功能寄存儲(chǔ)器SFR中PCON的第4位（PCON.4）,電源打開(kāi)時(shí)POF置“1”,它可由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復(fù)位所影響。

　　存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)：MCS-51單片機(jī)內(nèi)核采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間分開(kāi)的結(jié)構(gòu),，均具有64KB外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間,。

　　程序存儲(chǔ)器：如果EA引腳接地（GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲(chǔ)器,。在AT89S51,假如接至Vcc（電源＋）,，程序首先執(zhí)行從地址0000H－0FFFH（4KB）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，再執(zhí)行地址為1000H－FFFFH（60KB）的外部程序存儲(chǔ)器,。

　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：在AT89S51的具有128字節(jié)的內(nèi)部RAM,，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問(wèn),，堆棧操作可利用間接尋址方式進(jìn)行，128字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間,。

　　看門(mén)狗定時(shí)器（WDT）：WDT是為了解決CPU程序運(yùn)行時(shí)可能進(jìn)入混亂或死循環(huán)而設(shè)置,，它由一個(gè)14bit計(jì)數(shù)器和看狗復(fù)位SFR（WDTRST）構(gòu)成。外部復(fù)位時(shí),，WDT默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài),，要打開(kāi)WDT，必按順序?qū)?1H和0E1H寫(xiě)到WDTRST寄存器,，當(dāng)啟動(dòng)了WDT,，它會(huì)隨晶體振蕩器在每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，除硬件復(fù)位或WDT溢出復(fù)位外沒(méi)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。引腳圖詳見(jiàn)圖4-4