毕业设计（论文）-基于单片机汽车温度控制系统的设计.doc

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1、摘 要本设计采用以单片机为核心的系统对汽车发动机进行温度采集、显示和控制。单片机负责控制温度采集、显示和继电器等。通过温度传感器组成的测控系统，单片机接受汽车温度传感器采集的所有数据，并进行判断缓存，再将处理过的数据经数码管显示。温度显示模块实时显示温度传感器采集的温度数据及其变化值。报警模块对超限的温度进行报警。继电器控制模块对发动机的开关进行控制。此外设有按键控制模块，负责对预设温度及继电器输出进行控制。自动与手动控制相结合，实现温度控制与发动机控制。总体程序设计和调试是本次设计的重点。实际运行表明该设计的系统配置方案、软件设计思想和程序结构是合理有效的。关键词： 单片机；温度传感器；控制

2、ABSTRACT This design uses a microcomputer，as the core microcontroller, to acquire display and control temperature of automotive engine. MCU is responsible for controlling and displaying collected temperature, controlling relay and so on. It accepts all of the collected datas by automotive temperatur

3、e sensor through the system and juges and caches these datas, and then processes and displays them on the digital tube. The temperature display module shows the data that collected by temperature sensors and changes in value. Alarm module will tell the limit temperature. Relay-control module determi

4、nes whether or not starting automative engine. In addition, the key-control module is responsible for pre-set temperature and relay output. Combination of automatic and manual controls achieves determination of temperature and engines work. It focused on the overall program design and debugging. Act

5、ual operation shows that the thought of the software design and the procedure structure of the system is reasonable and effectiveKey Words： MCU; temperature sensor; control目 录1 引言12 课题任务及方案论证32.1 设计要求32.2 方案的选择与论证32.2.1 温度传感器的选择32.2.2 单片机的选择42.3 方案的确定53 系统总体设计63.1 背景63.2 系统主要设计思想及方框图64 系统硬件电路设计94.1

6、单片机94.2 数字温度传感器DS18B20104.3 继电器134.4 硬件电路图135 系统软件设计206 Protel DXP设计原理图247 硬件电路制作258 系统调试27结 论28参考文献29附录：程序清单31致 谢39I天津工程师范学院2010届本科生毕业设计1 引言随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度

7、传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。两种不同材质的导体，如在某点互相连接在一起，对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差1。这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。温度传感器是五

8、花八门的各种传感器中最为常用的一种，现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。咨询公司INTECHNOCONSULTING的传感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达600亿美元以上。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。一些传感器市场比如压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传感器已表现出成熟市场的特

9、征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21%、19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems，微机电系统)传感器、生物传感器等新兴传感器。其中，无线传感器在2007-2010年复合年增长率预计会超过25%。目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属

10、氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为

11、了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统。本设计应用性比较强，设计系统可以作为汽车发动机温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过继电器实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控

12、制灵活等优点。本设计系统包括温度传感器，报警模块，输出控制模块，电源模块，温度显示模块和温度调节驱动电路六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。652 课题任务及方案论证2.1 设计要求（1）基本功能 检测温度 显示温度 过限报警 预设上下限温度 控制继电器输出（2）主要技术参数 温度检测范围 ： -5-+100 测量精度 ： 0.5 显示方式 ： 温度：四位显示 报警方式 ： 三极管驱动的蜂鸣音报警 报警处理方式： 按键控制继电器开关2.2 方案的选择与论证当将汽车发动机用作被测装置时，系统总要有被测信号输入，由单片机拾取必要的输

13、入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。2.2.1 温度传感器的选择方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测

14、量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按IEC标准测温范围-200650，百度电阻比W（100）=1.3850时，R0为100和10，其允许的测量误差A级为（0.15+0.002 |t|），B级为（0.3+0.005 |t|）。铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工；但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50180测温。方案二：采用DS18B202，它的测温范围在-55+125之间

15、，在-10+85C范围内，精度为0.5C。而且精度高。美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-BOARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特点，使用户可以轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念，且价格便宜。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活，可以充分发挥“一线总线”的优点。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等

16、。与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。2.2.2 单片机的选择本系统设计采用ATMEL公司生产的AT89S52单片机3进行控制。at89s52单片机是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准80C51指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片

17、芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价at89s52单片机可以提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 at89s52单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得at89s52单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 at89s52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I

18、/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。2.3 方案的确定（1）电源模块：采用电池与5V电压供电两种电源供应模式，这样能够避免电源供应短缺的问题。（2）温度采集模块：采用DS18B20温度传感器，采集温度范围从-55- +125，符合设计要求。（3）显示模块：

19、四个共阴数码管显示温度及预设温度。（4）继电器输出控制模块：5V继电器输出控制，有常闭常开点控制。（5）按键控制模块：共有五个按键，其中，一个是单片机复位可控制按键，一个是温度预设控制，一个是预设温度加控制，一个是预设温度减控制，最后一个是报警手动控制继电器输出。3 系统总体设计3.1 背景发动机温度控制系统属于汽车的电子技术，07年全球汽车电子市场规模达到14106美元。未来5年内，中国汽车电子市场将持续保持快速的增长趋势，市场规模年均增长25%左右，预计到2010年，中国汽车电子市场规模将达到近2000亿元，其中，车载电子市场的发展最引人关注，预计到2010年，中国汽车电子产品市场规模将达

20、325.7亿元。近两年市场规模较大的汽车电子产品，依次为发动机电子控制系统（包括温度控制系统）（31.6%）、防抱死制动系统（9.1%）、安全气囊（8.3%）、电子组合仪器仪表（8.3%）、车载娱乐系统（7%）、汽车空调（7.6%）等，占整个汽车电子产品市场的71.9%；另外，车身控制器、自动变速控制系统、防盗系统、GPS导航系统、车载通信等也占有相当的市场份额。普通人对汽车电子的理解，多是防盗系统、车载GPS、盗车雷达、汽车音响、遥控锁等。专家解释说，这与真正的汽车电子概念并不完全一致。实际上，汽车电子包括两部分：一类是与车辆性能无关的车载电子装置；另外一类则是汽车电子控制装置，包括电子燃油

21、喷射系统、ABS等。相比之下，后者的技术更复杂、更尖端、更关键。 我国国内从上世纪80年代末才开始在这方面的研究和开发工作，因此，与外国的书评相比，差距十分大，许多西方国家对后者早已经开始研制，其技术已经很相当。在与汽车动力如发动机和变速箱有关的电子控制方面，国内企业则尚无涉足。 3.2 系统主要设计思想及方框图1.系统主要设计思想 采用比较流行的AT89S52作为电路的控制核心4。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器,不需要外部的扩展存储器，使整个系统的结构简单。数据的采集和转换部分采用DS18B20传感器，它改变传统温度测试方法

22、,能在现场采集温度数据,并直接将温度物理量变换为数字信号并以总线方式传送到计算机进行数据处理,测试温度范围为- 55 + 125。可应用于各种领域、各种环境的自动化测试和控制系统,使用方便灵活, 测试精度高,优于任何传统的温度数字化、自动化测控设备。设计主体主要有以下三部分：（1）前向通道的设计前向通道的主要作用是负责数据的采集和转换5，采用DS18B20芯片,通过温度传感器将非电信号转变成电信号送给单片机。DS18B20是世界上第一片支持 一线总线接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一线总线独特而且经济的特

23、点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，（2）后向通道的设计汽车发动机工作工程中温度是很主要的参数，也影响着它的性能和寿命，所以检测出它运行工作中温度很主要，所以后向通道是整个温度控制器的执行部分，它主要用来控制报警器是否启动，当温度高于设定温度时，单片机发出控制信号控制后向通道启动报警器，当温度低于设定值时，单片机6发出控制信号不做任何执行，从而达到设计的目的。（3）显示电路在单片机控制中，显示装置是一个重要组成部分，主要用来显示汽车发动机工作中其内部温度状况，以便于

24、保护发动机。常用的显示器件有显示记录仪、发光二极管显示器LED、液晶显示器LCD、大屏幕显示器和图形显示器终端CRT。本设计所用的是LED 八位共阴数码管。2系统构成方框图系统总体框图如图3.1所示。由总体框图中可以看出，单片机是整个系统的核心7通过控制单片机来处理温度采集信号、数码管温度显示、报警和继电器输出控制以及按键输入控制。单片机数码管温度显示按键控制温度采集超限报警继电器输出控制被控对象（发动机）图3.1 系统总体框图4 系统硬件电路设计4.1 单片机（1）概述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。AT89S52使用Atme

25、l 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，AT89S52拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工

26、作，允许RAM、定时器/计数器、串口中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止8。（2）特性 兼容MCS-51指令系统 8k可反复擦写(1000次）ISP Flash ROM 1000次擦写周期 32个双向I/O口 4.5-5.5V工作电压 3个16位可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHz 全双工UART串行中断口 128x8bit内部RAM 低功耗空闲和省电模式9 中断唤醒省电模式 3级加密位 看门狗（WDT）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的ISP字节和分页编程 双数据寄存器指针4.2 数字温度传感器DS18B20D

27、S18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1Wire，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，线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。（1）DS18B20产品的特点 、只要求一个端口即可实现通信。 、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 、测量温度范围在55。C到125。C之间。 、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 、内部有温度上、下限告警设置（2）DS18B20的引脚介绍TO92封装的DS18B20的引脚排列见图4.1，其引脚功能描述见表4.1。DALLSDS

28、18B20123图4.1 DS18B20管脚图表4.1DS18B20详细引脚功能描述 序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。（3） DS18B20的使用方法 由于DS18B20采用的是1Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S52单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。 由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位

29、有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 DS18B20的复位时序见图4.2.主机发出复位脉冲最小值：480us最大值：960usDS18B20发出应答脉冲 60240us主机接收所需最短时间480us1560usVDDGND图4.2 DS18B20的复位时序 对于DS18B20的读时序

30、分为读0时序和读1时序两个过程，见图4.3。 主CPU读0时隙主CPU读1时隙U23GNDU2DGND主CPU采样主CPU采样1us15us15us1us15us30us对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。图4.3 DS18B20的读时序 对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程，见图4.4。 对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间

31、能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。主CPU写0时隙60120us主CPU写1时隙60120usU23GNDU2DGNDDS18B20采样区1us15us15us1us15us30us1usDS18B20采样区15us30us图4.4 DS18B20的写时序（4）DS18B20使用中注意事项DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题： 较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS18B20进行读写编

32、程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS18B20操作部分最好采用汇编语言实现。 在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS18B20超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。 连接DS18B20的总线电缆10是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米

33、绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。 在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。 测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。4.3 继电器继电器是具

34、有隔离功能的自动开关，广泛用于遥控，遥测，通信，自动控制，机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。它一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。概括起来，继电器有如下几种作用：1) 扩大控制范围。例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。2) 放大。例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的

35、控制量，可以控制很大功率的电路。3) 综合信号。例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。4) 自动、遥控、监测。例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件，它实际上是一种可以用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。在本系统中，继电器控制的电路和单片机12中程序构成温度自动监测电路，实现对汽车发动机温度的监测和自动控制。4.4 硬件电路图硬件电路13由单片机控制各模块，主要芯片前两节已经介绍，系统原理图由电源模块、温度采集显示部分、报警、按键控制和继电器

36、控制等模块组成。（1）电源模块14如图4.5所示，其中POWER是外部5V电源输入口，通过自锁开关接入电路。其中两个电源部分互相独立，常闭点接入电池备用，常开点接入外部电源。图4.5 电源模块原理图（2）单片机在系统中的应用如图4.6所示。单片机采用12M晶振，JP1为程序烧录端口，按键ST为复位键。RED和GRE两个发光二极管分别为报警和显示正常指示灯。管脚P0是温度显示控制端口，P2是外部继电器和数码管共阴控制端口，在管脚处都加了上拉电阻，这与单片机本身的特性有关。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存

37、器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。 图4.6 单片机应用原理图P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时

38、，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取

39、外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash编程和校

40、验时，P3口也接收一些控制信号。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置 “1”，ALE操作将无效。这一位置 “1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。

41、PSEN:外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。（3）温度采集模块如图4.7所示。DS1接DS18B20对应管脚15，由单片机P3.7管脚采集数据。图4.7温度采集模块DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在

42、寄生电源接线方式时接地）。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂

43、存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预

44、定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。（4）温度显示模块如图4.8所示。单片机P0管脚控制数码管显示数据，MC74HC37316作为缓冲芯片，其内部控制属性符合设计要求，能使输出数据稳定。 图4.8 温度显示模块373为三态输出的八D透明锁存器,输出端 O0-O7 可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，O0-O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0-O7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响

45、。当锁存允许端 LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。当 LE 端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV17。数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字0 9、字符A F、H、L、P、R、U、Y、符号“-”及小数点“.”。数码管分为共阴极和共阳极两种结构。本电路采用的是八位共阴极数码管。共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起。通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显

46、示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。（5）按键控制和报警模块如图4.9所示。按键INT0是预设温度控制键，INT1是预设温度减控制键，T0是预设温度加控制键，T1是报警处理键。图4.9 按键和报警模块蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型，在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压

47、电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流18通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。本电路采用电磁式蜂鸣器，通过三极管19的基极控制。（6）继电器输出控制模块如图4.10所示。JP2