内容发布更新时间 : 2024/12/24 11:36:46星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

在本次设计中我们所控的对象为水温。其电路原理框图如下：

GNDVCCDS18B20

图3.9 温度检测电路

98VDDVCC

AT89S51R5.7KDQP3.3DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20使电压、特性有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。如图2所示DS18B20的2脚DQ

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7 为数字信号输入/输出端；1脚GND为电源地；3脚VDD为外接供电电源输入端。

当传感器工作时，如果水温超过60℃，将温度传给单片机，蜂鸣器报警，并断电；如果水温低于30℃，热水器开始工作，加热指示灯亮。 3.2.6水位检测

水位检测为三个并联的不同阻值的电阻，电路的电极电流较小(几个微安)，电腐蚀小，适用水电阻变化范围大(几K一100K欧)。某电阻所在水位未到达，电阻截止；水位到达，电阻导通，组成并联电路。将不同阻值所分得的电压经PTB1转换后，可判断出水位信息（高、中、低、干烧）。 3.2.7时钟电路

单片机内部有一个高增益反向放大器，输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。而在芯片外部XTAL1和 XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。晶体震荡频率高，则系统的时钟频率也高，单片机运行速度也就快，但反过来运行速度快对存储器的速度要求就高，对印制电路板的工艺要求也高，所以，这里使用震荡频率为12MHz的石英晶体。震荡电路产生的震荡脉冲并不直接是使用，而是经分频后再为系统所用，震荡脉冲经过二分频后才作为系统的时钟信号。在设计电路板时，振荡器和电容应尽量靠近单片机，以避免干扰。需要注意的是：电路板时，振荡器和电容应尽量安装得与单片机靠近，以减小寄生电容的存在更好的保障振荡器稳定、可靠的工作电路图如图2.27所示

图 3.10 时钟电路

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3.2.8 显示模块

现在驱动LED数码管流行采用单片机设计电路，但发现一些显示（LED数码管）电路设计复杂，没有充分利用单片机的电器特点、没有采用“硬件软化”的方法。直接用单片机的8位数据口作为数码管的8段显示驱动口。这种显示方式虽然简便，电路也最简单，但显示的位数很少（只用四位）。但已经满足了此次设计要求，所以选用此种方式。

LED数码管的结构及工作原理

LED数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。LED数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图2.2.8.2是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。

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颜色有红，绿，蓝，黄等几种。LED数码管广泛用于仪表，时钟，车站，家电等场合。选用时要注意产品尺寸颜色，功耗，亮度，波长等。下面将介绍常用LED数码管内部引脚图片

图3.12 这是一个7段两位带小数点 10引脚的LED数码管

图3.12 引脚定义

每一笔划都是对应一个字母表示 DP是小数点.

LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。

A、静态显示驱动：

静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O埠进行驱动，或者使用如BCD码二-十进位*器*进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O埠多，如驱动5个数码管静态显示则需要5×8＝40根I/O埠来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O埠才32个呢。故实际应用时必须增加*驱动器进行驱动，增加了硬体电路的复杂性。 B、动态显示驱动：

数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\\的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。

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透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位元数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示资料，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O埠，而且功耗更低。

本次设计是使用了8段4位共阴数码管的动态显示方式。然而，设计中发现如果严格按照一般的数码管用法，即a～dp段对应单片机数据位的高到低位一一对应，但是数码管的封装不是按顺序一一对应的，布线和做板就比较麻烦。因此设计时既然用单片机译码就在硬件连接的基础上做软件译码，这样就方便了电路的布线，也体现了单片机编程的灵活性。

数码管的数据位由单片机的P0口控制，数码管的段选由P2.4～P2.7控制。本次系统设计中的数码管与单片机的连接如下图3.13所示。

SEG1P0_0P0_1P0_2P0_3P0_4P2_7123456edhcg41af23b121110987P2_4P0_6P0_7P2_5P2_6P0_5图3.13 数码管与单片机的连接图

基于以上数码管的硬件连接，在单片机编程时要对数码管进行软件译码，各数字所对应的码字如下表所示：

表3.2 八段共阴数码管段码

SEG8_4显示字符 0 1 2 3 4 5 6 7 共阴段码 0xEB 0x28 0x73 0x7A 0xB8 0xDA 0xDB 0x68 19

显示字符 8 9 A B C d E F 共阴段码 0xFB 0xFA 0xF9 0x9B 0xC3 0x3B 0xD3 0xD1