基于51单片机的ds18b20温度检测设计报告

基于51单片机的ds18b20温度检测设计报告内容摘要：

系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用 编程器 ；可通过串口（ ）直接下载 用户程序 ，数秒即可完成；内部集成 MAX810专用复位电路（外部晶体 20M以下时，可省外部复位电路）；时钟源 特点是外部高精度晶体 /时钟，内部 R/C 振荡器，用户在下载 用户程序 时，可选择是使用内部 R/C振荡器还是外部晶体 /时钟。 常温下内部 R/C振荡器频率为： ～。 精度要求不高时，可选择使用内部时钟，因为有温漂，所一般选 4MHz～ 8MHz；有 2个 16位 定时器 /计数器； 外部中断 2路 ,下降沿中断或低电平触发中断， Power Down 模式可由外部中断低电平触发 中断方式 唤醒； PWM(4 路） /PCA（可编程计数器阵列），也可用来再实现 4 个 定时器 或 4 个外部中断 (上升沿中断 /下降沿中断均可支持 )； STC89C51具有 ADC 功能。 10位精度 ADC，共 8路；通用异步 串行口 (UART)， SPI同步通信 口，主模式 /从模式 工作温度范围 ： 075℃ /40+85℃ ； 封装 类型有 PDIP28， SOP28， PDIP20， SOP20， PLCC32，TSSOP20等。 3) STC89C51引脚 89C51单片机多采用 40只引脚的双列直插封装 (DIP)方式，下面分别简单介绍。 首先 电源引脚 VCC 是 40 引脚，单片机正是通过它接入 +5V工作电源。 与之相对的是 GND(20 引脚 )，它是接地端，有了 VCC 与 GND 整体电路才能形成回路。 时钟引脚有两个，分别是XTAL1(19引脚 )和 XTAL2(20引脚 )，其中 XTAL1是片内振荡器反相放大器和时钟发生器电 7 路的输入端，而 XTAL2 是片内振荡器反相放大器的输出端；复位 RST(9 引脚 )在振荡器运行时，当有两个机器周期（ 24 个振荡周期）以上的高电平出现在此引脚时，将使单片机复位，只要这个引脚保持高电平， 51 芯片便可循环复位； EA/Vpp(31 引脚 )为外部程序存储器访问允许控制端。 当它为高电平时，单片机读片内程序存储器，在 PC 值超过 0FFFH 后将自动转向外部程序存储器。 当它为低电平时，只限定在外部程序存储器，地址为0000H~FFFFH。 Vpp 为该引脚的第二功能，为编程电压输入端； ALE/PROG(30 引脚 )其中ALE为低八位地址锁存允许信号。 在系统扩展时， ALE的负跳变沿 P0口发出的第八位地址锁存在外接的地址锁存器，然后再作为数据端口。 PROG为该引脚的第二功能，在对片外存储器编程时，此引脚为编程脉冲输入端； PSEN(29引脚 )为片外程序存储器的读选通信号端。 在单片机读片外程序存储器时，此引脚输出脉冲的负跳变沿作为读片外程序存储器的 选通信号； Pin39Pin32为 ， P0口是一个 8位漏极开路型双向 I/O口，内部不带上拉电阻，当外接上拉电阻时， P0口能以吸收电流的方式驱动八个 TTL负载电路。 通常在使用时外接上拉电阻，用来驱动多个数码管。 在访问外部程序和外部数据存储器时， P0口是分时转换的地址 (低 8位 )/数据总线，不需要外接上拉电阻； Pin1Pin8为 输出脚是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/0 口。 P1口能驱动 4 个 TTL负载； Pin21Pin28为 ， P2口是一 个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O口， P2口能驱动 4个TTL负载。 端口置 1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。 对内部 Flash程序存储器编程时，接收高 8位地址和控制信息。 在访问外部程序和 16位外部数据存储器时， P2口送出高 8位地址。 而在访问 8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变； Pin10Pin17为 ， P3口是一个内部带上拉电阻的 8位双向 I/O口，P3口能驱动 4个 TTL负载，这 8个引脚还用于专门的第二功能。 端口置 1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入 用。 对内部 Flash程序存储器编程时，接控制信息。 时钟电路 单片机中 CPU每执行一条指令，都必须在统一的时钟脉冲的控制下严格按时间节拍进行，而这个时钟脉冲是单片机控制中的时序电路发出的。 CPU 执行一条指令的各个微操作所对应时间顺序称为单片机的时序。 MCS51单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成震荡器， XTAL1为该放大器的输入端， XTAL2为该放大器输出端，但形成时钟电路还需附加其他电路。 本设计系统采用内部时钟方式，利用单片机内部的高增益反相放大器，外部电路简，只需要一个晶振和 2个电 容即可，如图 9所示： GNDX2X112Y1XTAL22pFC122pFC2 图 9 时钟电路 8 电路中的器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路的参数，电路中，电容器 C1 和 C2 对震荡频率有微调作用，通常的取值范围是 30177。 10pF，在这个系统中选择了 22pF；石英晶振选择范围最高可选 24MHz，它决定了单片机电路产生的时钟信号震荡频率，在本系统中选择的是 12MHz，因而时钟信号的震荡频率为 12MHz。 复位电路 单片机在启动运行时都需要复位，使 CPU和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 MCS51单片机有一个复 位引脚 RST,采用施密特触发输入。 当震荡器起振后，只要该引脚上出现 2个机器周期以上的高电平即可确保时器件复位。 复位完成后，如果 RST 端继续保持高电平， MCS51就一直处于复位状态，只要 RST 恢复低电平后，单片机才能进入其他工作状态。 单片机的复位方式有上电自动复位和手动复位两种，图 10 是 51 系列单片机统常用的上电复位和手动复位组合电路，只要 Vcc 上升时间不超过1ms，它们都能很好的工作。 10KR110uFC0RSTVCC GNDRST 图 10 复位电路 LED显示系统电路 LED 是发光二极管显示器的缩写。 LED 由于结构简单、价格便宜、与单片机 接口方便等优点而得到广泛应用。 LED显示器是由若干个发光二极管组成显示字段的显示器件。 1) LED基本结构 在单片机中使用最多的是七段数码显示器。 LED 七段数码显示器由 8 个发光二极管组成显示字段，其中 7个长条形的发光二极管排列成 “日 ”字形，另一个圆点形的发光二极管在显示器的右下角作为显示小数点用，其通过不同的组合可用来显示各种数字。 LED 引脚排列如下图 11 所示： 图 11 LED 引脚 2) LED显示器的选择 在应用系统中，设计要求不同，使用的 LED显示器的位数也不同，因此就生产了位数，尺寸，型号不同的 LED显示器供选择，在本设计中，选择 4位一体的数码型 LED显示器， 9 简称 “4LED”。 本系统中前一位显示电压的整数位，即个位，后两位显示电压的小数位。 4LED显示器引脚如图 11所示，是一个共阴极接法的 4位 LED数码显示管，其中 a，b， c， e， f， g为 4位 LED 各段的公共输出端， 4分别是每一位的位选端， dp 是小数点引出端， 4位一体 LED数码显示管的内部结构是由 4个单独的 LED显示器组成，每个 LED显示器的段输出引脚在内部都并联后，引出到器件的外部。 四位共阴数码管f10g5e1d2c4dp3b7a111212998866a a a ab b bbcc c cd d d dee e ef f ffg g g gdp dp dp dpLED_4 图 12 四位 LED 引脚 对于这种结构的 LED显示器，它的体积和结构都符合设计要求，由于 4位 LED阴极的各段已经在内部连接在一起，所以必须使用动态扫描方式（将所有数码管的段选线并联在一起，用一个 I/O接口控制）显示。 3) 数码管显示电路 本设计采用的如图 12 所示的四位共阴极 数码管，采用了动态扫描的方式让数码显示出输入通道的电压值。 其连接如图 13所示： 图 13 数码管显示电路 图 13中 P0口接的上拉电阻是 1k的排阻，关于排阻的介绍如下：常用排阻有 A型和 B型的区别。 A型排阻的引脚总是奇数的。 它的左端有一个公共端（用白色的 圆点表示），常见的排阻有 8个电阻，所以引脚共有 5或 8或 9个。 B型排阻的引脚总是偶数的。 它没有公共端，常见的排阻有 4个电阻，所以引脚共有 8个。 排阻的阻值读法如下： “103”表示： 10kΩ， “510”表示： 51Ω。 以此类推。 排阻的阻值与内部电路结构通常可以从型号上识别出来。 选用时要注意，有的排阻内有两种阻值的电阻，在其表面会标注这两种电阻值，如220Ω／ 330Ω，所以 SIP 排阻在应用时有方向性，使用时要小心。 这里使用的排阻是 A09102型号的排阻，它的读读数值方法是： 1023 表示的是 10 的平方， 10 乘 以 10 的平方，该排阻阻值为 1k欧。 10 图 13 中数码管是四位共阴数码管 ～ 分别接的是数码管的位选， ～ 是数码管的段选，动态扫描时在程序中先打开第一位数码管的位选，再打开此位数码管段选，然后短暂延时（延时尽量不要超过 15ms，否则最终效果会使数码管闪烁）。 按键控制电路。