恒溫水箱設計和研究(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 口，每個口有 8 位（8 根引腳） ，共 32 根。P0 口（Pin39～Pin32）：8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～P1 口（Pin1～Pin8）：8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（Pin21～Pin28）：8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（Pin10～Pin17）：8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～杭州電子科技大學本科畢業論文7EA/VP 31X119 X218RESET9P37/RD17 P36WR16P32/INT012 P33/INT113P34/T014 P35/T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P2122P22 23P23 24P2425P25 26P26 27P2728PSEN 29ALE/P 30P31/TXD11 P30/RXD10GND20VCC 40U1STC89C52圖 1：STC89C51 封裝圖 單片機最小系統：當在 STC89C51 單片機的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個機器周期時，單片機內部就執行復位操作，按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復位是通過 RST端經過電阻與電源 VCC 接通而實現的。最小系統如圖 2 所示。圖2 單片機最小系統電路（1）內部方式時鐘電路在 8051 芯片內部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調電容，從而構成一個穩定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘電路，如圖 3 所示。時鐘電路產生的振蕩脈沖經過觸發器進行二分頻之后，才成為單片機的時鐘脈沖信號。請讀者特別注意時鐘脈沖與振蕩脈沖之間的二分頻關系，否則會造成概念上的錯誤。一般地，電容 C1 和 C2 取 30pF 左右，晶體的振蕩頻率范圍是 ～12MHz。晶體振蕩頻率高，則系統的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快。8051 在通常應用情況下，使用振蕩頻率為 6MHz 或 12MHz。 RST9 (RXD)10(TXD)11 (INT0)12(INT1)13 (T0)14(T1)15 (WR)16(RD)17 XTAL218XTAL119 GND20 (A8) 21(A9) 22(A10)23(A11) 24(A12) 25(A13)26(A14) 27(A15) 28PSEN29ALE/PROG 30EA/VPP 31(AD7)32(AD6) 33(AD5) 34(AD4)35(AD3) 36(AD2) 37(AD1)38(AD0) 39VCC 4089C52Y1592MHzC230C3 30R710KVCC+ C110uF1 23 4K0RESETVCC杭州電子科技大學本科畢業論文81XTAL1XTAL2C1C2晶 振8051至 內 部 時 鐘 電 路圖 3 時鐘振蕩電路（2）外部方式時鐘電路在由多片單片機組成的系統中，為了各單片機之間時鐘信號的同步，應當引入惟一的公用外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。這時，外部的脈沖信號是經 XTAL2引腳注入，其連接如圖 4 所示。 80511 XTAL1XTAL2VSTL外 部 時鐘 信 號 VC圖 4 外部時鐘源接法（3） 時序時序是用定時單位來說明的。8051 的時序定時單位共有 4 個，從小到大依次是：節拍、狀態、機器周期和指令周期。它們之間的關系如下：1）一個振蕩脈沖的周期為節拍；2）一個狀態就包含兩個節拍；3）一個機器周期的寬度為 6 個狀態；4）一條指令周期由若干個機器周期組成。（4） 單片機的復位電路單片機復位是使 CPU 和系統中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作，復位后 PC=0000H，使單片機從第一個單元取指令。單片機復位的條件是：必須使 RST/VPD 或 RST 引腳加上持續兩個機器周期（即 24 個振蕩周期）的高電平。若時鐘頻率為 12 MHz，每機器周期為 1?μs，則只需 2μs 以上時間的高電平，在 RST 引腳出現高電平后的第二個機器周期執行復位。單片機復位期間不產生 ALE 和 PSEN 信號，即 ALE=1 和 PSEN=1。這表明單片機復位杭州電子科技大學本科畢業論文9期間不會有任何取指操作。復位后，內部各專用寄存器狀態如下:PC： 0000H TMOD： 00HACC： 00H TCON： 00HB： 00H TH0： 00HPSW： 00H TL0： 00HSP： 07H TH1： 00HDPTR： 0000H TL1： 00HP0~P3：FFH SCON： 00HIP： ***00000B SBUF： 不定IE： 0**00000B PCON： 0***0000其中，*表示無關位。注意：（1）復位后 PC 值為 0000H，表明復位后程序從 0000H開始執行，這一點在實訓中已介紹。（2）SP 值為 07H，表明堆棧底部在 07H。一般需重新設置 SP 值。（3）P0~P3 口值為 FFH。P0~P3 口用作輸入口時，必須先寫入“1” 。單片機在復位后，已使 P0~P3 口每一端線為“1” ，為這些端線用作輸入口做好了準備。電路以 STC89C51 單片機最小系統為控制核心，測溫電路由 DS18B20 提供，輸入部分采用三個獨立式按鍵 SSS3。數碼管顯示部分。 。 DS18B20 傳感器介紹 DS18B20 概述在現代檢測技術中，傳感器占據著不可動搖的重要位置。主機對數據的處理能力已經相當的強，但是對現實世界中的模擬量卻無能為力。如果沒有各種精確可靠的傳感器對非電量和模擬信號進行檢測并提供可靠的數據，那計算機也無法發揮他應有的作用。傳感器把非電量轉換為電量，經過放大處理后，轉換為數字量輸入計算機，由計算機對信號進行分析處理。從而傳感器技術與計算機技術結合起來，對自動化和信息化起重要作用。采用各種傳感器和微處理技術可以對各種工業參數及工業產品進行測控及檢驗，準確測量產品性能，及時發現隱患。為提高產品質量、改進產品性能，防止事故發生提供必要的信息和更可靠的數據。由于系統的工作環境比較惡劣，且對測量要求比較高，所以選擇合適的傳感器很重要。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數字式、從集成化向智能化和網絡化的方向飛速發展。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、開發虛擬傳感器和網絡傳感器、研制單片測溫系統等高科技的方向迅速發展。因此，智能溫度傳感器 DS18B20 作為溫度測量裝置已廣泛應用于人民的日常生活和工農業生產中。美國 DALLAS 公司生產的 DS18B20 可組網數字溫度傳感器芯片外加不銹鋼保護管封杭州電子科技大學本科畢業論文10裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。有獨特的單線接口方式，DS1820 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與 DS1820 的雙向通訊；其測溫范圍 －55℃～＋125℃，固有測溫分辨率 ℃；支持多點組網功能；多個 DS1820 可以并聯在唯一的三線上，實現多點測溫；工作電源為 3~5V/DC；在使用中不需要任何外圍元件。18B20 共有三種形態的存儲器資源，它們分別是：ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8位是單線系列編碼（DS18B20 的編碼是 19H） ，后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8位是以上 56 位的 CRC 碼（冗余校驗） 。數據在出產時設置不由用戶更改。DS18B20 共64 位 ROM。RAM 數據暫存器，用于內部計算和數據存取，數據在掉電后丟失，DS18B20共 9 個字節 RAM，每個字節為 8 位。第 2 個字節是溫度轉換后的數據值信息，第4 個字節是用戶 EEPROM（常用于溫度報警值儲存）的鏡像。在上電復位時其值將被刷新。第 5 個字節則是用戶第 3 個 EEPROM 的鏡像。第 8 個字節為計數寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設計的，同樣也是內部溫度轉換、計算的暫存單元。第 9 個字節為前 8 個字節的 CRC 碼。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數據，上下限溫度報警值和校驗數據，DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM 都存在鏡像，以方便用戶操作。DS18B20 的性能特點如下：（1） 采用 DALLAS 公司獨特的單線接口方式：DS18B20 與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與 DS18B20 的雙向通訊； （2）在使用中不需要任何外圍元件；（3）可用數據線供電，供電電壓范圍：+～+；（4）測溫范圍：55～+125℃。固有測溫分辨率為 ℃。當在10℃～+85℃范圍內，可確保測量誤差不超過 ℃，在55～+125℃范圍內，測量誤差也不超過 2℃；（5）通過編程可實現 9～12 位的數字讀數方式；（6）用戶可自設定非易失性的報警上下限值；（7）支持多點的組網功能，多個 DS18B20 可以并聯在唯一的三線上，實現多點測溫（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，能保護DS18B20 不會因發熱而燒毀，但此時芯片無法正常工作；（9）DS18B20 的轉換速率比較高，進行 9 位的溫度值轉換只需 ；（10）適配各種單片機或系統；（11）內含 64 位激光修正的只讀存儲 ROM，扣除 8 位產品系列號和 8 位循環冗余校驗碼(CRC)之后，產品序號占 48 位。出廠前產品序號存入其 ROM 中。在構成大型溫控系統時，允許在單線總線上掛接多片 DS18B20。杭州電子科技大學本科畢業論文11 DS18B20 引腳介紹圖 5：DS18B20 引腳各引腳功能為：I/O 為數據輸入/輸出端（即單線總線） ，它屬于漏極開路輸出，外接上拉電阻后，常態下呈高電平。UDD 是可