基于STC89C52的温度控制系统的硬件设计论文

上海工程技术大学 基于STC89C52的温度控制系统的硬件设计 I/O口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或者输出电流方式）4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。

紳谘侖驟辽輩袜錈。 赔荊此外，P1.0和P1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。 2.STC89C52单片机的时序介绍

STC89C52单片机的时序的定时单元有4个，它们分别为震荡周期、时钟周期、机器周期以及指令周期，且时间长度由小到大依次排列。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。 所谓震荡周期，就是一个震荡脉冲的持续时间，也可以称之为节拍。它是晶体振荡器产生的时钟频率的倒数，也是单片机系统中最小、最基本的时序定时单位。两个震荡周期加起来就称为时钟周期，一个状态包含两个节拍，分别为前拍P1和后拍P2在状态的前拍P1有效时，通常完成算数逻辑操作；在后拍P2有效时，一般进行内部寄存器之间的传输。机器周期是CPU访问存储器或I/O端口一次所需的时间，并且规定一个机器周期包括个状态或者个振荡周期。指令周期则是CPU取出一条指令，一直到该指令执行完成所需的时间，它以机器周期为单位。通常一条指令执行所需的时间为1～4个机器周期。在51系列单片机中，除乘法、除法指令是四周期指令外，其它的都是单周期指令或双周期指令。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。 综上所述，一个机器周期包含12个振荡周期或6个时钟周期，指令的执行时间称为指令周期，单片机按照指令执行所需的时间将其分为单周期指令、双周期指令和四周期指令3种，全部指令按其长度可分为单字节指令、双字节指令和三字节指令，各指令的操作在时间上有严格的次序，这种次序便称之为时序。绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。

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（三）温度检测系统电路

1.温度检测电路

温度检测控制系统中采用的检测元件是DS18B20，在该电路中，DS18B20的通信线是与单片机的P2.7口相连。DS18B20温度传感器只有三根外引线：单线数据传输总线端口DQ ，外供电源线VDD，共用地线GND。DS18B20有两种供电方式：一种为数据线供电方式，此时VDD接地，它是通过内部电容在空闲时从数据线获取能量，来完成温度转换，相应的完成温度转换的时间较长。这种情况下，用单片机的一个I/O口来完成对DS18B20总线的上拉。另一种是外部供电方式(VDD接+5V)，相应的完成温度测量的时间较短。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。 在本设计中采用外部供电方式实现DS18B20传感器与单片机的连接，其接口电路如图4所示。

图4 温度采集模块

2.DS18B20的介绍

温度检测控制系统的主要元器件是DS18B20温度传感器DS18B20数字温度传感器，它是DALLAS 公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这

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上海工程技术大学 基于STC89C52的温度控制系统的硬件设计 样的数字温度计。DS18B20主要有以下特点：瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。 (1)只要求一个I/O 口即可实现通信；

(2)在DS18B20 中的每个器件上都有独一无二的序列号； (3)实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温；

(4)测量温度范围在－55 到＋125℃之间; 在-10 ~ +85℃范围内误差为±5℃；

(5)数字温度计的分辨率用户可以从

9 位到12 位选择。将12位的温度值转换为数字

量所需时间不超过750ms；鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。 (6)内部有温度上、下限告警设置。

因此由于DS18B20有诸如此类的优点，使其在温度检测系统中被大量应用。这在本次设计中是深有体会的，凭借它极其简单的电路连接和通信协议，使我们在实际的电路调试过程中节省了不小的精力。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。 3.DS18B20的引脚及其功能

图5 DS18B20的引脚图

DS18B20引脚功能描述：

（1）GND 地信号；

（2）DQ

数据输入出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用在寄生电源下，此引脚

可以向器件提供电源；漏极开路, 常太下高电平. 通常要求外接一个约5kΩ的上拉电阻；辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。

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（3）VDD可选择的VDD 引脚。电压范围:3~5.5V; 当工作于寄生电源时，此引

脚必须接地。

4.DS18B20的使用方法

DS18B20与单片机的通信是在一根线上完成的，即在一根总线上实现数据的双向传输，因此在一根I/O线上读写数据时必须遵循严格的读写时序要求。18B20有自己的通信协议，该协议规定了三种时序：初始化时序、读时序、写时序。在对DS18B20进行读写操作时必须按照该时序进行操作，否则不能进行通讯。峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。

（四）系统电源电路设计

为了电路实现上的简洁高效，防止因电源模块电路的复杂原因而导致故障的发生，本次的电源部分设计比较简单，其结构如下图：詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。

图6 电源模块

该电源模块中主要由两个滤波电容构成，一个滤除高频干扰，一个用于低

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