基于单片机的人体红外检测与温度检测.doc

扬州工业职业技术学院毕业设计扬州工业职业技术学院2013 2014学年第 一 学期毕业设计课题名称：单片机博物馆安全监测仪设计与实现设计时间： 2013.10.302013.12.1 系 部： 电气信息工程学院 班 级： 1101电子信息 姓 名： 指导教师： 王 平 扬州工业职业技术学院毕业设计总目录第一部分 任务书 第二部分 开题报告 第三部分 毕业设计正文 第 一 部 分任务书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书系 部电子系指导老师王平职称研高学生姓名*班级1101电子信息学号*设计题目单片机博物馆安全监测仪设计设计内容目标和要求1.毕业设计主要内容目标及技术指标1.1主要内容 本毕业设计是应用单片机、环境安全传感器和液晶显示器设计一种博物馆安全智能检测器，传感器从现场获取温度、烟雾气体等与安全相关的信息数据，经过和设定的参数进行比较，并经数据分析处理后，相关的信息参数在LCD液晶显示屏显示，当达到限制值时，给出报警警示，并向上层管理系统提供博物馆安全信息数据。本控制器的主要组成有博物馆安全参数检测传感器、单片机控制单元、点阵LCD液晶显示器和智能监测软件系统等组成，采用C语言进行监测控制软件程序的设计。 本课题涵盖了安全监测传感器、单片机及接口电路、LCD液晶显示电路及智能监测控制软件设计等专业知识和技能，是单片机应用的综合性课题。通过本课题的设计和调试，能巩固所学的理论知识，增强动手能力，提高创新能力和职业能力。1.2主要技术指标1) 核心控制：高性能价格比单片机控制芯片2) 软件开发：高效开发工具下的C语言设计3) 显示器： LCD液晶显示器显示监测器工作状态 4) 报警指示：声光及远程报警5) 主要功能：安全监测及智能控制处理2.毕业设计的基本要求1) 收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料； 2) 完成毕业设计方案和结构框图的设计； 3) 完成毕业设计电路原理图设计；4) 完成毕业设计程序流程图和C语言源程序设计；5) 完成软件和硬件系统的调试，功能指标达到技术要求；6) 程序清单和图样资料的归档；7) 根据本课题的设计和制作过程，形成符合学校规定的毕业设计书面报告； 3.毕业设计进度安排第一阶段 2013 年 9月5日 - 2013 年10月10日 选题、调研、收集资料、论证、开题。第二阶段 2013 年10月11日 - 2013年11 月10日 方案设计，硬件、软件设计及安装调试，提交设计内容 。 第三阶段2013年 11月11日 - 2013年 11 月20日 完善设计，写作初稿。第四阶段2013年 11月21日 - 2013年 11月30日 修改、定稿设计，申请答辩。教研室审核系部审核第 二 部 分开题报告扬州工业职业技术学院 电子信息工程 系 14 届毕业设计（论文）开题报告书（表1）学生姓名*专业电子信息班级1101电信学号*题 目单片机博物馆安全监测仪设计指导教师王平职称研高学 位学士题目类别 工程设计 基础研究 应用研究 其它【课题的内容与要求】1、 课题内容本课题是应用单片机设计一种博物馆安全监测仪，单片机作为探测和控制核心；主要采用温度传感器以及红外传感器，将接收到的环境信号送回单片机，单片机进行数据的分析与处理，并提示安全人员进行处理所发现的问题，检测仪的工作信息能在液晶显示屏上即时显示。2.课题要求1) 收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料；2) 完成毕业设计方案和结构框图的设计；3) 完成毕业设计电路原理图设计；4) 完成毕业设计程序流程图和C语言源程序设计；5) 完成软件和硬件系统的调试，功能指标达到技术要求；6) 程序清单和图样资料的归档；7) 根据本课题的设计和制作过程，形成符合学校规定的毕业设计书面报告。【前言】随着当代电子传感器技术的不断发展，电子传感器在博物馆安全监测中逐渐展露其头角，并逐渐发展成一个新的应用方向。温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为可用输出信号。利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高，响应快等优点。安全监测技术是基于传感器设备进行温度监测、红外监测等各项指标的监测。由于这项技术成熟、容易实现、实时性比较强，因此在家庭、博物馆、图书馆等公共场所有广泛的应用。【方案的比较与评价】在博物馆的安全监测仪的设计中单片机必须依赖外围传感器进行收集各个方面的信息收集处理，才能进行安全监测。方案一：红外热成像方案。红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以“看到”物体表面的温度分布状况。因而在安全监测技术中有广泛的应用。方案二：热释电红外传感器方案。人体辐射的红外线中心波长为910-um，而探测元件的波长灵敏度在0.220-um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端装有滤光镜片，这个滤光片可通过光的波长范围为710-um，正好适合于人体红外辐射的探测，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。该传感器具有本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小、隐蔽性好、价格低廉、抗干扰能力容易实现等优点，在通道安全监测中有广泛的应用。方案三：红外对管方案：工作原理是利用红外线发射与接收管所组成的红外对管是利用物体遮挡接收管对红外线的接收，从而导致接收管的截止与导通来实现报警功能。红外对管虽然叫容易实现。但其还有监测距离有限、抗干扰能力差、在使用中要脉冲电压等缺点。由于第二方案价格低廉、抗干扰能力强、监测距离比较长，叫容易实现的优点。故本课题选用方案二。【预期的效果及指标】预期效果：实现博物馆的安全监测，采用一片89C51单片机对两路传感器信号进行循环采集，并将数据送到数据缓冲区存储。当上位机需要数据时，向下位机发出申请，下位机通过中断的方式向上位机发送数据。上位机与下位机通过串行口相连。其中温度传感器的所测得温度范围是55125，在-10+85时精度为0.5，并可以设置温度上下线进行报警，红外传感器是利用波长为760nm至400m的光波传输的不可见光，来检测周围有没有物体存在，并进行报警的红外安全监测系统其有效距离为15m30m。安全实时监测博物馆安全信息，并提示安全工作人员进行处理，工作信息能在液晶显示屏上即时显示。主要技术指标1)核心控制：高性能价格比单片机控制芯片2)软件开发：高效开发工具下的C语言设计3)显示器： LCD液晶显示机器人即时工作状态 4)监控方式：红外监测、温度监测5)主要功能：利用温度传感器18b20进行温度测量其温度报警上限为30，下限为23。误差精度为0.5，红外报警是利用波长为760nm至400m的光波传输受到阻碍从而报警的传感器，其有效距离为15m30m，本次由于在开发板上实现，因而在开发板上实现其功能就可以。【进度安排】第一阶段 2013 年 9月5日 - 2013 年10月10日 选题、调研、收集资料、论证、开题。第二阶段 2013 年10月11日 - 2013年11 月10日 方案设计，硬件、软件设计及安装调试，提交设计内容 。 第三阶段2013年 11月11日 - 2013年 11 月20日 完善设计，写作初稿。第四阶段2013年 11月21日 - 2013年 11月30日 修改、定稿设计，申请答辩。【参考文献】1王平.单片机应用设计与制作.北京：清华大学出版社，20122郭天祥新概念51单片机C语言教程北京：北京电子工业出版社,20093付少波传感器及其应用电路北京：化学工业出版社，20114守义、杨宏丽、王静霞.单片机应用技术.西安电子科技大学出版社。5谭洁强.C程序设计第三版.清华大学出版社6程德福传感器原理及应用.机械工业出版社，20087冯育长单片机系统设计与实例分析.西安电子科技大学出版社，20078侯殿有单片机C语言程序设计.人民邮电出版社.2010【指导教师意见】（有针对性地说明选题意义及工作安排是否恰当等）同意提交开题论证 修改后提交 不同意提交（请说明理由）指导教师签章： 年 月 日 【系部意见】同意指导教师意见 不同意指导教师意见（请说明理由） 其它（请说明）队系（部）主任签章： 年 月 日第 三 部 分毕业设计正文博物馆安全监测仪设计与实现*1101电子信息摘要:本课题设计的是一种基于单片机博物馆安全监测仪系统，实现了对博物馆温度和红外人体感应的实时检测，使我们可以实时了解博物馆的安全实时了解。本文采用STC89C54RD+单片机为控制核心，由DS18B20温度传感器及热释电红外传感器RE200B模块，1602液晶模块构成温度的采集和人体红外监测实时显示系统，实现对博物馆的安全进行实时监测，并提示安全管理人员处理安全问题提供实时数据。关键词：单片机 DS18B20 热释电红外传感器Museum of Design and Implementation of Security MonitorPengpeng Liu1101 Electronics and InformationAbstract: This topic is a microcontroller based design museum security monitor system, the realization of museums temperature and infrared body sensors, real-time detection, so that we can understand the real-time understanding of the museums security.In this paper, STC89C54RD + microcontroller core, by the DS18B20 temperature sensors and pyroelectric infrared sensor RE200B module 1602 LCD modules infrared body temperature collection and monitoring real-time display systemTo achieve real-time monitoring of the museums security and prompt management to deal with security issues Security provides real-time data.Keywords: SCM DS18B20 pyroelectric infrared sensor目录第一章 绪论121.1课题的背景121.2课题研究意义121.3课题研究的主要内容12第二章 系统方案论证14 2.1人体检测方案比较与选择142.2显示器比较与选择15第三章 系统的硬件结构设计163.1整体设计电路框图163.2热释电红外传感器模块163.3 STC 89C54RD+单片机213.6整体电路设计30第四章 系统软件设计314.1整体流程图314.2程序324.2.1 LCD1602显示模块程序324.2.2 DS18B20函数模块364.2.3延时函数模块374.2.4 主程序模块38第五章 实物的安装与调试435.1主要系统模块的安装435.2 软件程序的调试43总 结49致 谢50参考文献51第一章 绪论1.1课题的背景随着时代的进步，人们对自己所处的环境的安全性提出了越来越高的要求，尤其是公共场所的安全方面，不得不时刻留意哪些不法分子，现在很多公共场合都安装了智能安全报警系统，因而大大提高了公共场合的安全程度，有效的保证了公共场所的人身以及公共财产安全。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在安全防护等安保领域中得到了广泛的应用。此外，在人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉，技术性能稳定等特点因而受到广大用户和专业人士的欢迎。1.2课题研究意义目前国内使用的各类安全防护系统基本上都是以超声波，主动式红外发射/接受以及微波等技术为基础。而这里所设计的被动式人体红外监测器则采用了美国的传感元件热释电红外传感器。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并转变成电压信号，同时，他还能鉴别出运动的生物与其他非生物。热释电红外传感器既可用于安全防盗报警装置，也可以用于自动控制，接近开关，遥测等领域。用它制作的安全报警装置与目前市场上销售的许多安全报警装置相比较，具有如下特点：1、 不需要用红外线或电磁波等发射源。2、 灵敏度高、控制范围大。3、 隐蔽性好，可流动安装。1.3课题研究的主要内容本课题设计一个博物馆安全监测器，以单片机为控制核心，以DS18B20数字温度传感器，RE200B热释电红外传感器，为外围设备，以1602液晶显示为显示核心。以DS18B20检测博物馆的温度，并把温度反馈给单片机与设定的温度上下线相比较，当温度低于温度下线或高于温度上限时LED灯闪烁报警并在液晶上显示是高于上线还是低于温度下线；人体红外检测器采用RE200B热释电红外传感器，RE200B红外热释电处理芯片BISS0001，BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，该处理芯片具有CMOS工艺，数模混合，具有独立的高输入阻抗运算放大器；内部的双向鉴幅器可有效抑制干扰，内设延迟时间定时器和封锁时间定时器。红外传感器接收到人体红外信号经BISS0001处理后输出输给单片机P1.4口，通过对P1.4电平的判断，实现对单片机对人体红外线检测，当有人靠近时，蜂鸣器报警，液晶上显示有人并显示我的个人信息。第二章 系统方案论证2.1人体检测方案比较与选择方案一：红外热成像方案。红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以“看到”物体表面的温度分布状况。因而在安全监测技术中有广泛的应用。方案二：热释电红外传感器方案。人体辐射的红外线中心波长为910-um，而探测元件的波长灵敏度在0.220-um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端装有滤光镜片，这个滤光片可通过光的波长范围为710-um，正好适合于人体红外辐射的探测，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。该传感器具有本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小、隐蔽性好、价格低廉、抗干扰能力容易实现等优点，在通道安全监测中有广泛的应用。采用BISS0001信号处理芯片处理后使用更加方便简洁。如图2-1为热释电红外检测器电路图。图2-1热释电红外检测器电路图方案三：红外对管方案：工作原理是利用红外线发射与接收管所组成的红外对管是利用物体遮挡接收管对红外线的接收，从而导致接收管的截止与导通来实现报警功能。红外对管虽然叫容易实现。但其还有监测距离有限、抗干扰能力差、在使用中要脉冲电压等缺点。2.2显示器比较与选择显示器主要用来显示温度和红外报警。方案一：采用LED数码管。系统采用动态显示方式驱动6个数码管工作。用74LS573的输入端来选择位码，单片机的P1口控制数码管的断码。如果检测到的温度与红外发生变化时，数码管即会发生相应的变化，起到实时显示功能。LED数码管亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定，从而得到了广泛的应用。方案二：采用1602液晶屏。液晶屏显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形、液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。相对而言，液晶显示器显示质量高、体积小、功耗低等特点，而且其电路设计简单，操作更加方便。因此，我们选择方案二。第三章 系统的硬件结构设计3.1整体设计电路框图本研究设计的温度控制器框图如图3-1所示。 外围温度 红外检测 按键 STC 89C54RD+ 温度过阈报警 单片机 红外报警 显示图3-1 温度红外控制器方框图图中STC89C54RD+单片机从DS18B2图中STC89C54RD+单片机从DS18B20读取温度传感器中读入温度和人体红外检测模块的信号，在液晶屏上即时显示。液晶屏上同时显示温度上限值，该上限值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。当温度值超过上限值时，报警信号点亮相应报警灯。0读取温度传感器中读入温度和人体红外检测模块的信号，在液晶屏上即时显示。液晶屏上同时显示温度上限值，该上限值保存外外部EEPROM存储器中，掉电不失，并且可以通过四只按键上调或下调。当温度值超过上限值时，报警信号点亮相应报警灯。3.2热释电红外传感器模块RE200B是热释电红外传感器的一种，RE200B采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，并配合双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。如图3-2为RE200B热释电红外传感器图片。图3-2 RE200B热释电红外传感器热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有T的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷Q，即在两电极之间产生一微弱的电压V。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷Q会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，T=0，则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生T，则有T输出；若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出了。所以这种传感器检测人体或者动物的活动传感。如图3-3为人体红外检测传感器模块图片。 图3-3人体红外检测传感器BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。如图3-4为BISS0001芯片图片。表3-1为BISS0001引脚介绍。图3-4 BISS0001芯片BISS0001为16脚封装，主要分为采用16脚DIP和SOP封装。如图3-5为BISS0001引脚图。图3-5为BISS0001管脚说明BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。首先，根据实际需要，利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器OP2，再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM(0.5VDD)后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检出有效触发信号Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，当VDD=5V时，可有效抑制1V的噪声干扰，提高系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压VcVR时，COP3输出为高电平，进入延时周期。 当A端接“0”电平时，在Tx时间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当Tx时间结束时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V2的变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平）,可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。图3-6BISS0001触发状态。图3-6 BISS0001触发状态以图所示的可重复触发工作方式下的波形，来说明其工作过程。 可重复触发工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期间，信号Vs不能触发Vo为有效状态。在Vc=“1”、A=“1”时，Vs可重复触发Vo为有效状态，并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。 在Tx时间内，只要Vs发生上跳变，则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若Vs保持为“1”状态，则Vo一直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间Ti时间内，任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。 如图3-7为BISS0001应用线路图。图3-7 BISS0001的热释电红外开关应用电路图上图中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。上图中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。图中R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用3K，可以提高电路增益改善电路性能。输出延迟时间Tx由外部的R9和C7的大小调整，触发封锁时间Ti由外部的R10和C6的大小调整，R9/R10可以用470欧姆，C6/C7可以选0.1U。说明 该传感器采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，采用双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。1、上述特性指标是在源极电阻R2=47K条件下测定的，用户使用传感器时，可根据自己的需要调整R2的大小。 2、注意灵敏元的位置及视场大小，以便得到最佳光学设计。 3、所有电压信号的测量都是采用峰一峰值定标。平衡度B中的EA和EB分别表示两个灵敏元的电压输出信号的峰一峰值。 4、使用传感时，管脚的弯曲或焊接部位应离开管脚基部4mm以上。 5、使用传感器前，应先参考说明书，尤其要防止接错管脚 3.3 STC 89C54RD+单片机STC89C54RD+它是STC公司生产的芯片，该芯片具有性能优异，功耗低，使用方便等特点。STC单片机增加了系统复位相应的硬件功能， 内部的ISPIAP控制寄存器ISPCONTR便可以实现此功能，内部RAM扩展到512B与MCS 51兼容。适用于常用检测控制电路。如图3-8为STC 89C54RD+的图片。图3-8 STC 89C54RD+1、STC89C52主要性能:与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、 1000次擦写周期、全静态操作：0Hz33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、 低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符 。2、功能特性描述：STC89C52 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。使用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 和在线系统可编程Flash，使得STC89C52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。 STC89C52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，STC89C52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。如图3-9所示为STC89C54其管脚图。图3-9 STC89C54其管脚图3、引脚功能描述（1）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，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）。（2）P1口；P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。如表3-1P1引脚号第二功能。表3-1引脚号第二功能表引脚号P1.0 P1.1 P1.5P1.5P1.7 功能T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）MOSI（在线系统编程用）MISO（在线系统编程用SCK（在线系统编程用）（3）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。（4）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STC89C52特殊功能（第二功能）使用，如表3-4所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。表3-2 P3口第二功能表。表3-2 P3口第二功能表端口P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7功能串行输入口串行输出口INT0（外部中断0）1INT（外部中断1)TO(定时/计数器0)T1(定时/计数器1)WR(外部数据存储器写选通)RD(外部数据存储器读选通)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。3.4 DS18B20数字温度传感器1、DS18B20的主要特性（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数 据线供电（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯（3） DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，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（5）温范围55+125，在-10+85时精度为0.5（6）可编程 的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温（7）在9位分辨率时最多在 93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快（8）测量结果直接输出数字温度信号，以一 线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。如图3-10为DS18B20图片图3-10 DS18B20 图片2、DS18B20的外形和内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20有4个主要的数据部件：1、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。2、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。如表3-5DS18B20温度值格式表。表3-3 DS18B20温度值格式表位7位6位5位4位3位2位1位0低字节232221202-12-22-32-4位15位14位13位12位11位10位9位8高字节SSSSS262524这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0， 这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际 温度。 例如+125的数字输出为07D0H，+25.0625的数字输出为0191H，-25.0625的数字输出为FE6FH，-55的数字输出为FC90H 。如表3-6 DS18B20温度数据表表3-4 DS18B20温度数据表温度数字输出(二进制)数字输出(十六进制)+1250000 0111 1101 000007D0h+850000 0101 0101 00000550h+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 1111FE6Fh-551111 1100 1001 0000FC90h3、DS18B20温度传感器的存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器 TH、TL和结构寄存器。4、配置寄存器 该字节各位的意义如表3-7：表3-5配置寄存器结构TMR1R011111低五位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用 户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下表3-8所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）表3-6温度分辨率设置表R1R0分辨率温度最大转换时间009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms5、高速暂存存储器高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表5所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在 高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表1所示。对应的温度计算： 当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。如表 3-9是对应的一部分温度值。第九个字节是 冗余检验字节。表3-7 DS18B20暂存寄存器分布寄存器内容字节地址温度值低位 （LS Byte）0温度值高位 （MS Byte）1高温限值（TH）2低温限值（TL）3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC校验值8根据DS18B20的通讯协议，主机（单片机）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 复位操作，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进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后 释放，当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。如表3-10 ROM指令表；表3-11RAM指令表表3-8 ROM指令表指 令约定代码功 能读ROM33H读DS18B20温度传感器ROM中的编码（即64位地址）符合 ROM55H发出此命令之后，接着发出 64 位 ROM 编码，访问单总线上与该编码相对应的 DS18B20 使之作出响应，为下一步对该 DS18B20 的读写作准备。搜索 ROM0FOH用于确定挂接在同一总线上 DS18B20 的个数和识别 64 位 ROM 地址。为操作各器件作好准备。跳过 ROM0CCH忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 发温度变换命令。适用于单片工作。告警搜索命令0ECH执行后只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响应。表3-9 RAM指令表指 令约定代码功 能温度变换44H启动DS18B20进行温度转换，12位转换时最长为750ms（9位为93.75ms）。结果存入内部9字节RAM中。读暂存器0BEH读内部RAM中9字节的内容写暂存器4EH发出向内部RAM的3、4字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送两字节的数据。复制暂存器48H将RAM中第3 、4字节的内容复制到EEPROM中。重调 EEPROM0B8H将EEPROM中内容恢复到RAM中的第3 、4字节。读供电方式0B4H读DS18B20的供电模式。寄生供电时DS18B20发送“ 0 ”，外接电源供电 DS18B20发送“ 1 ”。3.5 LCD1602本设计采用LCD液晶显示屏显示。其具有体积小、功耗低、界面美观大方等优点，这里使用YB1602液晶屏，1602显示模块用点阵图形显示字符，显示模式分为2行16个字符。它具有16个引脚，其正面左起为第一脚。如图3-11为1602液晶显示器的图片如表3-10为LCD1602操作控制表图3-11 1602液晶显示器表3-10 LCD1602操作控制表操作读状态写指令读数据写数据输入RS=0，RW=1，E=1RS=0，RW=0，D07=指令码，E=H脉冲RS=1，RW=1，E=1RS=1，RW=0，D07=数据，E=H脉冲1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。 因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如A。