基于51单片机的温度报警系统设计

基于51单片机的温度报警系统设计内容摘要：

接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG： 当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期 输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两 次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA /VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定 为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 复位电路 为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部 分，复位电路的第一功能是上电复位 [6]。 一般微机电路正常工作需要供电电源为 5V177。 5% ，即 ～。 毕业设计 10 由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当 VCC超过 低于 以及晶体振荡器 稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。 目前为止，单片机复位电路主要有四种类型：（ 1）微分型复位电路；（ 2）积分型复位电路；（ 3）比较器型复位电路；（ 4）看门狗型复位电路。 电路图如下： 图 44 复位电路 振荡电路 电路图如下： 图 45 晶振电路 晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低 的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。 由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶 振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。 这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄， 所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会 有很大的变化。 晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以毕业设计 11 得到晶振标称的谐振频率。 一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般 IC 的引脚都有等效 输入电容，这个不能忽略。 芯片擦除 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦操作中， 代码阵列全被写 “1” 且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计 数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结 振荡器，禁止所有其它芯片功能。 测温部分 测温模块 本设计的测温元件采用的是 DS18B20测温元件 ,DS18B20是由 DALLAS(达拉斯 )公司生产的一种温度传感器。 超小的体积，超低的硬 件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得 DS18B20 很受欢迎。 这 是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。 DS18B20数字温度计提供 9位 (二进制 )温度读数，指示器件的温度。 信息经过单线接口送入 DS18B20或从 DS18B20 送出，因此从单片机到 DS18B20 仅需一条线连接即可。 它可在 1 秒钟 (典型值 )内把温度变换成数字。 DS18B20 的主要特征有以下几点  全数字温度转换及输出；  先进的单总线数据通信；  最高 12位分辨率，精度可达土 ℃；  12位分辨率时的最大工作周期为 750毫秒；  可选择寄生工作方式；  检测温度范围为 – 55℃ —— +125℃；  内置 EEPROM，限温报警功能；  64位光刻 ROM，内置产品序列号，方便多机挂接；  多样封装形式，适应不同硬件系统。 DS18B20 芯片有 3 个引脚 : GND 为电压地直接接地； DQ 为单数据总线用来与单片机相连接 ,本系统中 DQ与单片机 接口连接 ,仅此一个连接就能保证 DS18B20 与单片机之间的数据交换； VDD 引脚接电源电压。 DS18B20 的 工作原理 DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。 一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。 18B20共有三种形态的存储器资源 ,分别是： ROM 只读存储器，用于存放 DS18B20ID编码，其前 8位是单线系列编码（ DS18B20的编码是 19H），后面 48位是芯片唯一的序列号，最后 8位是以上 56的位的 CRC码（冗余校验）。 数据在出产时设置不由用户更改。 DS18B20共 64位 ROM， RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失， DS18B20共 9个 字节 RAM，每个字节为 8位。 第 2个字节是温度转换后的数据值信息，第 4个字毕业设计 12 节是用户 EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。 在上电复位时其值将被刷新。 第 5个字节则是用户第 3个 EEPROM的镜像。 第 8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。 第 9个字节为前 8个字节的 CRC码。 EEPROM 非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据， DS18B20共 3位 EEPROM，并在 RAM都存在镜像，以方便用户操作。 我们在 每一次读温度之前都必须进行复杂的且精准时序的处理，因为 DS18B20的硬件简单结果就会导致软件的巨大开消。 温度采集 通过 DS18B20单线总线的所有执行处理都从一个初始化序列开始。 初始化序列包括一个由总线控制器发出的复位脉冲和随后由从机发出的存在脉冲： 复位：首先我们必须对 DS18B20芯片进行复位，复位就是由控制器（单片机）给 DS18B20单总线至少 480uS的低电平信号。 当 18B20接到此复位信号后则会在 15~60uS后回发一个芯片的存在脉冲。 存在脉冲：在复位电平 结束之后，控制器应该将数据单总线拉高，以便于在 15~60uS后接收存在脉冲，存在脉冲为一个 60~240uS的低电平信号。 至此，通信双方已经达成了基本的协议，接下来将会是控制器与 18B20间的数据通信。 控制器发送 ROM指令：双方打完了招呼之后最要将进行交流了， ROM指令共有 5条，每一个工作周期只能发一条， ROM指令分别是读 ROM数据、指定匹配芯片、跳跃 ROM、芯片搜索、报警芯片搜索。 各自功能如下： Read ROM（读 ROM） [33H] （方括号中的为 16进制的命令字） 这个命令允许总线控 制器读到 DS18B20的 64位 ROM。 只有当总线上只存在一个 DS18B20的时候才可以使用此指令。 Match ROM（指定匹配芯片） [55H] 这个指令后面紧跟着由控制器发出了 64位序列号，当总线 上有多只 DS18B20时，只有与控制发出的序列号相同的芯片才能做出反应，其它芯片将等待下一次复位。 这条指令适合单芯片和多芯片挂接。 Skip ROM（跳跃 ROM指令） [CCH] 这条指令使芯片不对 ROM编码做出反应，在单总线的情况之下，为了节省时间则可以选用此指令。 如果在多芯片挂接时使用此指令将会 出现数据冲突，导致错误出现。 Search ROM（搜索芯片） [F0H] 在芯片初始化后，搜索指令允许总线上挂接多芯片时用排除法识别所有器件的 64位 ROM。 Alarm Search（报警芯片搜索） [ECH] 在多芯片挂接的情况下，报警芯片搜索指令只对附合温度高于 TH或小于 TL报警条件的芯片做出反应。