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1、台州学院毕业设计（论文） 本科毕业设计（论文） （ 2010 届 ）题 目 数字调频发射与接收解调电 路设计学 院 物理与电子工程学院专 业 电子信息工程班 级 06电子信息工程（2）班学 号 0605220202学生姓名 *指导教师 完成日期 2010年4月数字调频发射与接收解调电路设计 Design of Digital FM Transmitter and Receiver Demodulation Circuit 学生姓名：Student: Chen qiong指导教师：Adviser: Lecturer Zhu tao 台州学院物理与电子工程学院School of Physics &
2、 Electronic EngineeringTaizhou UniversityTaizhou, Zhejiang, China2010年4月April 2010 台州学院毕业设计（论文） 摘 要设计的硬件部分包括信号源发生电路、数字调频发射电路、高频信号接收处理电路、单片机测频解码电路、温度检测电路和数码显示电路。其中信号源产生稳定的频率信号，其输出的频率能根据数字信号做出调整并能在一定频带范围内合理分布，从而实现了数字调频的功能。调制信号的频带与发射电路的最佳工作频率范围吻合，进而实现了调制信号的功率放大与高效率发射。接收电路实现了高频信号的选频放大，信号送至单片机测频单元，进而实现数字
3、解码，该方法不仅简单易行，而且提高了数字通信的容错能力。设计的软件部分包括DS18B20的配置、温度数据提取与转换、DDS配置与数字信号调制、信号频率测算与解码和显示控制。设计运用分立元件和可靠的单元电路结合控制程序实现了短距离环境温度的测量与显示功能，并可运用于类似的无线数据传输的场合。关键词DS18B20；单片机；无线发射；接收解调 AbstractThe hardware part consists of signal source circuit, the digital FM transmitter, high-frequency signal reception processin
4、g circuit, microcontroller decoding frequency measurement circuit, the temperature detection circuit and a digital display circuit. One signal source produces a stable frequency signal, the output frequency to make adjustments according to a digital signal, and a reasonable distribution of certain f
5、requency bands to realize the function of digital FM modulation signal band and the transmitter operating frequency range of best fit, so as to realize the modulated signal power amplification and high efficiency emission. Receiver circuit of the high-frequency signal is frequency-selective amplific
6、ation, the signal sent to the microcontroller frequency measurement unit, and then digital decoding, the method is not only simple, but also increase the fault tolerance of digital communication. The software part consists of DS18B20 configuration, the temperature data extraction and conversion, DDS
7、 configuration and digital signal modulation, signal frequency measurement with the decoding and display control. It achieves the short-distance temperature measurement and display using discrete components and a reliable cell circuit with control procedures to capabilities, and can be applied to wi
8、reless data transmission.Key WordsDS18B20; SCM ;Wireless transmitter;Receiver Demodulation目 录1.引言12设计方案思路22.1 方案选择22.2 硬件设计思路22.3 总体设计33硬件设计33.1 温度采集电路33.2 DDS频率产生电路63.3 发射接收模块电路113.3.1 发射接收模块原理113.3.2 丙类谐振功率放大器123.3.3 高频小信号放大器143.4 单片机控制模块183.5 显示电路204系统软件设计214.1 系统主程序流程图214.2 DS18B20测温子程序设计224.3 无
9、线通信程序设计254.4 显示子程序设计265. 制作与调试265.1 硬件电路的布线与焊接265.2 调试265.2.1 硬件调试265.2.2 软件调试276. 结论28参考文献30谢辞31附件32III台州学院毕业设计（论文） 1. 引言随着电子技术的发展，无线电技术越来越体现出其优越性，主要是因为无线电技术给电子应用系统带来的方便性和技术性，特别是在近几年，得到了非常迅速的发展。无线电技术历史发展较早，在早期麦克斯韦论证交变电场和交变磁场可以相互转化，随后赫兹用实验证实了电磁波地存在，从此人类便开始进入无线电时代。数字调频技术发展较早，其原理是实现模拟量到数字量地承载转换，通过模拟技术
10、，实现数字量（比如0和1）的存储和发送。随着数字调频技术1地出现，怎么样快捷有效地实现信息地发送和接收便成为电子技术要研究地课题。理论上讲，只要将二进制信息承载在电磁波上，就可以实现发送，并通过接收装置接收信息。但是，因为现实空间存在着很多不确定的因素，比如空间电磁场不对称地干扰，障碍物地遮挡等，将导致信息发送失败或者发送出错。经过多年地发展，人们已经发明很多方法确保此类问题很少发生，尽管并不十分可靠。这类方法包括使用纠错机制，验证机制等，无论利用哪种技术，无非就是保证信息能够准确可靠地发送出去。调制和解调是现代通信的重要手段。调制就是用基带信号对载波波形的某些参数进行控制，使这些参量随基带信
11、号的变化而变化。解调是调制的逆过程，它是从已调制的信号中恢复出原来调制信号的过程。根据被调制的是模拟还是数字信号，调制技术分为模拟调制和数字调制两类。模拟调制应用比较早，也比较广泛，主要应用于广播、电视和卫星通信。而随着数字通信和数字技术的发展，数字调制所占的比例越来越高，而且不断有新的数字调制方式出现。本设计正是基于这样的大背景，结合自己地知识基础，目的在于研究无线发射和接收模块的原理和应用。基于这样的目的，本设计将用最基本的原理和最基本的元器件（三极管）搭建一个能够发射和接收的系统，主要问题在于解决无线发射和接收模块的设计。并把温度采集功能加入到设计中，用设计好的发射和接收模块实现温度信息
12、地无线发送和接收。该设计难度较高，要求有非常好的模拟电路基础和无线电基础，富于挑战性。2设计方案思路2.1 方案选择 经过课前研究，总结并归纳了以下三个方案；2.1.1方案一以C8051F020单片机为处理核心，CD4046作为信号产生单元 ，优点是C8051F020数据处理功能比较强大，产生信号源稳定，但本设计无需这么高的配置即可实现相同的功能，CD4046上限频率做不高。2.1.2方案二直接用分立元件三极管构成正弦振荡，虽然实现简单但波形单一，灵活性差，若改用可调电容是可以产生不同频率但信号不稳，难调。2.1.3 方案三以AT89C512作为控制器，实现节点和监测站的数据转发和联络功能，信
13、号发射接收模块利用高频放大谐振，提高信号的输出，弱化硬件设计，优化软件算法，此方法实现电路比较，通过优化软件设计，则可以扩展节点数量。通过分析，并且结合自身的条件，我选择方案三。该方案主要应用于串行数据无线传输，频率稳定性好，抗干扰能力强，而且精度比较高，完全能够实现本课题的要求。2.2 硬件设计思路该系统可完成短距离温度的测量，并能将测量到的温度以数值的方式在LCD1602上显示出来。整个装置可分为温度采集电路、DDS信号源、发射接收模块、单片机控制电路、显示电路5部分，每部分功能说明如下： 温度采集电路：通过数字传感器DS18B203,4将温度信号转化为随温度高低近似线性变化的数字信号。
14、DDS信号源：由AT98C51产生一个模拟正弦波，这个正弦波能够直接作为基准信号源或通过其内部高速比较器转换成方波输出。 发送接收模块电路5：由天线、电容组成并联谐振发射出去，经天线接收由9018放大输出。 单片机控制电路：模拟信号送入发射模块发送出去、并由接收模块接收，最后将得到的数字信号送到单片机进行处理。 显示电路：单片机将接收到的温度信号处理后在LCD1602上准确显示出当期的温度值。2.3 总体设计研究设计的基本思路是：首先完成温度采集模块和DDS模块的制作，以及单片机主控模块及温度显示电路，发射接收模块和数码管显示模块的制作。利用温度传感器DS18B20采集温度信号，经过AT89C
15、51单片机处理传感器DS18B20采集到的数字信号。然后通过DDS模块产生频率信号源经无线收发电路完成数据通信功能，最终在了、LCD1602上显示出当前的温度，从而实现对温度信号的短距离无线测量及显示功能。测量框图如图3-1所示。LCD1602显示预置AT89C51DDS信号源发送模块接收模块 图3-1 短距离无线温度测量框图3硬件设计 硬件电路设计总原理图见附录一，设计上可分为五块电路，分别是温度采集电路、DDS信号源、发射接收模块电路、单片机控制和显示电路。以下分别作一一介绍。3.1 温度采集电路3.1.1 电路设计温度采集电路中可以选择使用多种温度传感器，比如热电偶、热敏电阻、AD590
16、 和DS18B20等，本设计中采用的温度传感器感是数字传感器DS18B20，下面将会对该核心芯片作具体的介绍。如下图所示电路中，数字传感器DS18B20的数字信号输出端DATA端就可以通过继电器连接到单片机的P3.7引脚，并将数据信号传送给AT89C51单片机,这样就可以将采集的温度信息及时传给单片机，由单片机进行处理。 图3-2 温度采集电路3.1.2 DS18B20简介美国DALIAS公司近年来推出了以DS18B20为代表的系列集成温度传感器。其器件的管芯内集成了温敏元件、数据转换芯片、存储器芯片和计算机接口芯片等多功能模块，该器件可直接输出二进制温敏信号，并通过串行输出方式与单片机通信.
17、用其组成的多点测温系统6,9的稳定性、可靠性、维护工作量和工程造价等一系列指标均具有明显的优势。DS18B20的外部形状与管脚图,如下图3-3所示:图3-3 DS18B20的外部形状与管脚图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(在寄生电源接线方式时接地)。本系统中DS18B20传感器采用T0-92封装形式，采用外部供电方式。由于本系统中的传感器是置于空中工作，并且工作环境不是单一的，所以只需将传感器分布开来焊在电路板的四个角。3.1.2.1 DS18B20的特性 单线接口，只需一根总线与CPU连接； 不需要外部元件.不需要备份电源，可用数据线供电； 支持多点组
18、网功能，多个DS18B20可以井联在唯一的三线上； 温度测量范围从-50oC+125 oC； 通过编程可以实现1/21/16 oC的四级精度转换； 在93.75ms和750ms内将温度值转化9位和12位的数字量； 用户可自设定非易失性的报警上下限值； 报警搜索命令可以识别哪片DS18B20温度超限；芯片本身带有命令集和存储器。3.1.2.2 DS18B20 测温原理7DS18B20传感器的内部数据存储器由9个字节组成。第一、二个字节是温度数据字节(MSB、LSB)，可以在系统配置寄存器中自行设置数据位数(912 位)，数据位越多温度分辨率越高，9位数据温度分辨率为0.5 ,12 位数据温度分辨
19、率为0.0625，多余的高位是温度数据的符号扩展位，温度数据格式如表1所列。第三、四字节是温度上下限报警值( TH、TL)。第五字节是系统配置寄存器，DS18B20 在工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值, 其各位定义如表2所示。其中, TM: 测试模式标志位, 出厂时被写入0 , 不能改变； R0、R1 : 温度计分辨率设置位, 其对应四种分辨率如表3所列, 出厂时R0、R1 置为缺省值: R0 = 1 , R1 = 1 (即12 位分辨率) , 用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。表1 DS18B20 温度数据格式温度数字量输出(2进制)数字量输出(16进制)+
20、1250000 0111 1101 000007D0H+25.06250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FF6FH-1251111 1100 1001 0000FC90H 表2 DS18B20 配置寄存器结构表3 配置寄存器与分辨率关系表R0R1
21、温度计分辨率/ bit最大转换时间/ ms00993.750110187.510113751112750DS18B20 的测温原理如下图所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器 1。高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入。计数器 1 和温度寄存器被预置在-55所对应的一个基数值。计数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器 1 的预置值减到 0 时，温度寄存器的值将加 1，计数器 1 的预置将重新被装入，计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器 2
22、 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器 1 的预置值。图3-4 DS18B20测温原理图3.2 DDS频率产生电路3.2.1 电路设计 AT98C51可以产生一个频谱纯净、频率和相位都可以编程控制所以灵活性大，而且稳定性很好的模拟正弦波，这个正弦波能够直接作为基准信号源或通过其内部高速比较器转换成方波输出，作为灵敏时钟产生器。电路如图3-5所示。图3-5 DDS频率产生电路3.2.2 AD9851芯片简介AD9851是一种高度集成的设备，采用先进的DDS技术，再加上内部高速度、高性能D/A转
23、换器和比较器，使一个数字可编程频率合成器和时钟发生器功能化。当参照准确的时钟源，AD9851可以产生一个稳定的频率和相位且可数字化编程的模拟正弦波输出。此正弦波可直接用作时钟源，在其内部转化为方波成为灵活的时钟发生器。AD9851采用的最新的高速DDS内核可接受32位的频率控制字，180MHz系统时钟，分辨率为0.04赫兹。AD9851提供了5位可编程相位调制，使移相输出的增量为11.25。3.2.2.1 AD9851引脚图如下图3-6 AD9851引脚图3.2.2.2 AD9851引脚功能名称 管脚说 明 D0-D71-4、25-288位数据输入. 数据端口，用于装载32位的频率控制字和8位
24、相位控制字。 D7为最高位. D0=最低位 D7, 25引脚, 也作为40位控制字串行输入引脚PGND56 REFCLK倍乘器接口PVCC66 REFCLK 倍乘器正向供电电压引脚W-CLK7数据加载时钟. 上升沿加载并行或串行频率/相位控制字异步输入到40-bit 输入寄存器FQ-UD8频率更新 上升沿异步加载40位数据到内部数据寄存器对DDS核心起作用. FQ_UD 作用当输入寄存器只能容纳一位有效的数据。REFCLOCK9参考时钟输入. CMOS/TTL-电平脉冲, 直接或通过 6 REFCLK倍乘器. 直接模式, 也是系统时钟. 如果 6 REFCLK 倍乘器采用, 倍乘器输出也是系统
25、时钟。系统时钟上升沿开始工作。AGND10,19模拟地 (DAC and Comparator).AVDD11,18模拟电路的正向供电电压 (DAC和比较器, Pin 18) 和带隙电压参考Pin 11.RSET12DAC外部复位连接3.92 k电阻接地10 mA 电流输出. 这使得 DAC 的 IOUT and IOUTB满量程输出成为可能. RSET = 39.93/IOUTVOUTN13内部比较器负向输出端VOUTP14内部比较器正向输出端VINN15内部比较器的负向输入端。VINP16内部比较器的正向输入端。DACBP17DAC 旁路连接. 这是DAC 旁路连接端 连接通常为 NC (
26、无连接) 以便有很好的无杂散性能。IOUTB20互补DAC 输出 具有和 IOUT 有相同的参数，除去 IOUTB = (满量程输出-IOUT). 输出负载应该等于 IOUT最好的 无杂散性能DIOUT21DAC输出端转换通常是一电阻或一变压器接到地. IOUT = (满量程输出IOUTB)3.2.2.3 AD9851的特性 180 MHz时钟速率参考时钟具有6倍倍乘器。芯片具有高性能10位DAC和高速滞后比较器； 无杂散动态范围SFDR为43分贝 70 MHz的模拟输出； 32位频率控制字； 简化控制接口：并行或串行； 异步加载格式； 5位相位调制和补偿能力； 比较器纹波抖动80 ps p-
27、p 20 MHz； +2.7 V至+5.25 V单电源工作；低功耗： 555毫瓦 180兆赫；省电功能， 4毫瓦 2.7 V； 超小28引线SSOP封装； 频带宽 正常输出工作频率范围为 072MH。3.2.2.4 功能方框图图3-7 AD9851功能框图该AD9851包含一个内部的高速比较器。可以输出一个低抖动输出脉冲。可进行频率调整，控制能将相位调谐字异步加载到AD9851并通过并行或串行方式载入。并行负载格式由五个迭代的8位控制字（字节） 。第一个8位字节控制输出相位， 6 REFCLK倍乘器，电源关闭启用和装载模式;其余字节组成32位频率控制字。串行加载完成是通过一个40位串行数据流进
28、入通过其中一根并行输入总线。该AD9851采用先进的具有突破性功能的CMOS技术。供电电源仅555毫瓦功率耗散（ +5 V电源供电） ，最大时钟速率为180兆赫。该AD9851封装采用28引脚SSOP ，主流AD9850 为125 MHz的频率。AD9851系统时钟和调谐字输出频率之间的关系表示：Phase =十进制值的32位频率调谐字。系统时钟=直接输入参考时钟或6倍频的输入时钟（如果6 REFCLK乘法器启动）。fOUT = 输出信号的频率 in MHz.数字正弦波输出的DDS的核心驱动器为内部高速10位D / A转换器，输出为正弦波模拟形式。这种DAC优化了动态性能，从而使AD9851具
29、有低杂散和低抖动性能 。DAC可以工作在任一单端，输出不同的波形。 DAC输出电流和RSET值由下式决定：IOUT = 39.93/RSETRSET = 39.93/IOUT由于AD9851产生的是一个取样信号，其输出频谱遵循奈奎斯特采样定理。具体来说，其输出频谱中包含的基本波和锯齿信号（图像）。3.3 发射接收模块电路3.3.1 发射接收模块原理8电路如图3-8所示，发射接收共用一根天线并与电容C14构成并联谐振。发射端先用电容耦合再用9018构成丙类放大，丙类放大管功耗很小可以把大部分功耗传递给RC选频网络，再经C2耦合到天线，天线发送出去。接收端经天线先滤波耦合再经Q2、Q3放大选频，因
30、为所需电压不够大且信号干扰大，所以再用Q4、Q5进行一次放大选频，在J2输出端信号稳定干扰小，电压也达到要求。图3-8 无线发射接收电路3.3.2 丙类谐振功率放大器3.3.2.1 丙类谐振功率放大器原理电路原理电路图如3-9所示图3-9 丙类谐振功率放大器LC谐振网络为放大器的并联谐振网络。谐振网络的谐振频率为信号的中心频率。作用：滤波、匹配。:基极直流电压作用:保证三极管工作在丙类状态。的值应小于放大管的导通电压，通常取。：集电极直流电压作用：给放大管合理的静态偏置，提供直流能量。3.3.2.2 丙类谐振功率放大器工作原理为余弦电压， 可表示为则：根据三极管的转移特性可得到集电极电流，为余
31、弦脉冲波，如图3-10所示： 图3-10 波形根据傅立叶级数的理论，可分解为：式中：为直流电流分量 为基波分量，为二次谐波分量，为n次谐波分量，其中，它们的大小分别为： 是波形的脉冲幅度，、和分别为直流分解系数、基波分量分解系数和n次谐波分量分解系数，的大小可根据余弦脉冲分解系数表查。信号的导电角可以用下面的公式进行计算当信号通过谐振网络时，由于谐振网络的作用，可得其谐振网络压降为：各信号的波形如图3-11所示：图3-11 波形图功率关系：直流功率：PV=VCCICO输出功率：PO= Icm1Ucm放大管功耗：PT=PV-PO效率：= PO/PV3.3.3 高频小信号放大器3.3.3.1 小信
32、号谐振放大器概念采用调谐回路作为负载的放大器，选频或滤波是其基本特点。选频网络在高频电子线路中得到广泛应用，它能选出我们需要的频率分量，滤去不需要的频率分量。谐振回路（由L、C组成）各种滤波器LC集中滤波器石英晶体滤波器陶瓷滤波器声表面波滤波器选频网络单振荡回路耦合振荡回路3.3.3.2 LC串联谐振回路3.3.3.2.1 概述信号源与电容和电感串接，就构成LC串联谐振回路。串联谐振回路的阻抗在某一特定频率上具有最小值，而偏离这个特定频率的时候阻抗将迅速增大。回路的这种特性称为谐振特性，这个特定频率就叫做谐振频率。谐振回路具有选频和滤波作用。3.3.3.2.2 谐振条件令 则达到最大值，回路发
33、生谐振。串联谐振角频率和频率分别为 3.3.3.2.3 谐振特性谐振时（），回路电抗X为0，阻抗Z=R为最小值，且为纯电阻性； 时，回路呈感性； 时，回路呈容性。谐振时，电流达到最大且与电源同相。谐振时，电感及电容两端电压模值相等，且等于外加电压的倍。 品质因数： 谐振时回路感抗值（或容抗值）与回路电阻R的比值称为回路的品质因数，以表示，它表示回路损耗的大小。 广义失谐系数x，表示回路失谐大小的量，其定义为 3.3.3.2.4 谐振曲线和通频带谐振曲线 串联谐振回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线称为谐振曲线。可用N(f)表示谐振曲线的函数。 由图可见，回路的值越高，谐振曲线越尖锐，回路
34、的选择性好。因此，回路值的大小可说明回路选择性的好坏。通频带回路外加电压的幅值不变，改变频率，回路电流下降到的时所对应的频率范围称为谐振回路的通频带，其绝对值（用或表示）为 或 由此可见，通频带与回路的品质因数成反比， 越高，谐振曲线越尖锐，回路的选择性越好，但通频带越窄。3.3.3.3 LC并联谐振回路3.3.3.3.1 概述对于信号源内阻和负载比较大的情况，宜采用并联谐振回路。电感线圈L、电容C、外加信号源相互并联，就构成LC并联谐振回路。 LC并联谐振回路 LC并联谐振回路的等效电路3.3.3.3.2 谐振条件 一般回路的损耗很小，满足 当时，回路发生谐振。并联谐振角频率和频率分别为 3
35、.3.3.3.3 谐振特性谐振时（），回路电抗X为0，阻抗Z为纯电阻性，并达到最大值； 时，回路呈容性； 时，回路呈感性。谐振时，电压达到最大且与电源同相。谐振时，电感及电容中的电流幅值相等，且等于外加电流源的倍。 品质因数： 广义失谐系数x 3.3.3.3.4 谐振曲线和通频带谐振曲线 通频带 或 并联谐振回路的通频带、选择性与回路品质因数与串联谐振回路是一样的。3.4 单片机控制模块3.4.1 主控模块电路主控模块电路如下图所示；单片机采用12M的晶振，EA引脚置高电平，复位电路中的开关采用按钮控制。温度采集电路10,11中的数据信号输出端通过继电器连接到单片机P3.7引脚，温度信号经单片
36、机处理后转化为数字信号存储并进行无线数据通信12,14。 图 3-12 主控单片机模块3.4.2 AT89C51芯片简介AT89C5115是由美国Atmel 公司生产的至今为止世界上最新型的高性能八位单片机。其引脚图如图3-13所示：AT89C51具有以下几个特点：AT89C51与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；全静态工作,工作范围：0Hz24MHz；三级程序存储器加密；1288位内部RAM； 32位双向输入输出线； 两个十六位定时器/计数器； 五个中断源,两级中断优先级；一个全双工的异步串行口； 间歇和掉电两种工作方式。 图3
37、-13 AT89C51的引脚图3.4.2.1 AT89C51的功能描述AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除1000次，数据保存时间为十年。它与MCA-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替MCS-51系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51系列产品没有的功能。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于4K，四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程,而且擦写时间仅需10毫秒，仅为8751/87C51的擦除
38、时间的百分之一,与8751/87C51的12V电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽（2.7V6V），全静态工作，工作频率宽在0Hz24MHz之间。P0口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。 P0、P1、P2、P3共四个八位口：w P0口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地图1址。由于是分时输出,故应在外部加锁存器将此地址数据锁存，地址锁存信号用ALE。w P1口是专门供用户使用的I/O口,是准双向口。w P2
39、口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时,P2口也可以作为用户I/O口线使用,P2口也是准双向口。w P3口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第一I/O功能或第二I/O功能。作为第一功能使用时操作同P1口。 控制口线：PSEN(片外选取控制)、ALE(地址锁存控制)、EA(片外存储器选择)、RESET(复位控制)；电源及时钟：VCC、VSS、XTAL1、XTAL2。 3.5 显示电路3.5.1 液晶显示电路 用LCD1602液晶显示环境温度，LCD1602专用液晶显示控制芯片可由单片机直接无需其他芯片驱动。其电路图如图3-14所示。图3-14 电路液晶显示电路4系统软件设计本
40、系统的软件设计主要分为主程序流程图、DS18B20测温子程序流程图16、发射接收流程图、显示子程序流程图。单片机AT89C51通过软件编程17才能使系统真正的运行起来。下面对几个部分作一一介绍。4.1 系统主程序流程图如下图4-1所示,这就是软件系统设计时的主程序流程图。 开始DS18B20初始化，发射初始化调用DS18B20测温子程序延迟一段时间结束开始接收初始化，显示初始化调用LCD1602显示程序延迟一段时间结束判断是否有数据发送判断是否有有效数据接收否是是否发射流程图 接收流程图图4-1 主程序流程图4.2 DS18B20测温子程序设计DS18B20的典型的总线命令序列如下：第一步：初
41、始化；第二步：ROM命令；第三步：操作功能命令。每次访问DS18B20时，必须严格遵守这个命令序列。如果出现序列混乱，则器件不会响应单片机。4.2.1 初始化对 DS18B20 操作时，首先要将它复位。复位时， DQ 线被拉为低电平，时间为 480960us；接着将数据线拉为高电平，时间为 1560us；最后DS18B20 发出 60240us 的低电平作为应答信号，这时主机才能进行其他操作。4.2.2 ROM 操作命令主机收到 DS18B20 在线信号后，就可以发送四个 ROM 操作命令中的一个，这些命令字均为 8 位的 16 进制数(最低位在前)，现将这些命令说明如下。 读命令(33H)通
42、过该命令主机可以读出 ROM 中 8 位系列产品代码、48 位产品序列号和 8 位 CRC 码。读命令仅用在单个 DS18B20 在线情况，当多于一个时由于DS18B20 为开漏输出将产生线与，从而引起数据冲突。 选择定位命令(55H)多片 DS18B20 在线时，主机发出该命令和一个64 位数列,DS18B20 内部 ROM 与主机数列一致者，才响应主机发送的寄存器操作命令，其他 DS18B20等待复位。该命令也可以用在单片 DS18B20 情况。 跳过 ROM序列号检测命令(CCH)对于单片 DS18B20 在线系统，该命令允许主机跳过 ROM 序列号检测而直接对寄存器操作，从而节省时间。
43、对于多片 DS18B20 在线系统，该命令将引起数据冲突。 查询命令(F0H)当系统初建时，主机可能不知道总线上有多少设备，以及他们各自的 64 位序列号，用该命令可以做到这点。 报警查询命令(ECH)该命令操作过程同 ROM 查询命令，但是，仅当上次温度测量值已置位报警标志(由于高于 TH或低于 TL 时)，DS18B20 才响应该命令，如果DS18B20 处于上电状态，该标志将保持有效，直到遇到下列两种情况：(1)本次测量温度发生变化，测量值处于 TH、TL 之间；(2)TH、TL 改变，温度值处于新的范围之间。设置报警时要考虑到EEROM 中的值。4.2.3 存储器操作命令 写入(4EH)用此命令把数据写入寄存第 24 字节，从第2字节(TH)开始。复位信号发出之前必须把这三个字节写完。 读出(BEH)用此命令读出寄存器中的内容，从第 1 字节开始，直到读完第 9 字节，如果仅需要寄存器中部分内容，主机可以在合适时刻发送复位命令结束该过程。 复制(48H)用该命令把暂存器第2 4字节转存到DS18B20的EEROM中，如果DS18B20是由信号线供电，主机发出此命令后，总线必须保证至少10ms 的上拉，当发出命令后，主机发出读时隙来读总线，