的能力的测温组件。设计过程及工艺要求根据实际的需求，我们提出了测温组件的基本功能，需要说明的是，在这里你看不到传统的温度显示功能，因为实际上工作人员根本不可能到现场去记录温度的显示。同时增加了组件的测温点免维护自由增减功能，以适应系统的规模的自由裁剪。基本功能检测温度测温点免维护自由增减过限指示与计算机通讯主要技术参数温度检测范围测量精度报警方式闪动的指示灯通讯方式,第章系统总体设计本设计是以为基本系统核心的套检测系统，其中包括单片机复位电路温度检测过限指示通讯接口系统软件等部分的设计。图系统总体框图温度传感器的选择方案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。按标准测温范围，百度电阻比时，为和，其允许的测量误差级为，级为。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。在工业中用于测温。方案二采用。采用，它的测温范围在之间，而且精度高。档在测温范围内非线形误差为。可以承受正向电压和反向电压，因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，接口也很简单。作为电流输出型传感器的个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。的测量信号可远传百余米。综合比较方案与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。方案三采用。数字温度传感器，测温范围，固有测温分辨率。具有独特的单线接口方式，在与微处理器连接时仅需要条口线即可实现微处理器与的双向通讯。支持多点组网功能，多个可以并联在唯的三线上，实现多点测温。工作电源。在使用中不需要任何外围元件测量结果以位数字量方式串行传送。综合比较方案二与方案三，方案三更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。信号采集基本知识数字温度计是公司生产的，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成个测温系统，具有线路简单，在根通信线上可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。产品的特点只要求个端口即可实现通信。在中的每个器件上都有独无二的序列号。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。到。之间。数字温度计的分辨率用户可以从位到位选择。内部有温度上下限告警设置。的引脚介绍封装的引脚排列见图，其引脚功能描述见表。图引脚底视图表详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述地信号数据输入输出引脚。开漏单总线接口引脚。既可以用在寄生电源下，也可以向器件提供电源。可选择的引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。信号分析与处理由于采用的是总线协议方式，即在根数据线实现数据的双向传输，而对单片机来说，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芯片的访问。由于是在根线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。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。单总线的实现的复位时序图的复位时序的读时序对于的读时序分为读时序和读时序两个过程。的读时序是从主机把单总线拉低之后，在秒之内就得释放单总线，以让把数据传输到单总线上。在完成个读时序过程，至少需要才能完成。图的读时序的写时序对于的写时序仍然分为写时序和写时序两个过程。对于写时序和写时序的要求不同于时，测出的温度值比实际的温度高，误差较大。当电源电压降为时，温度误差有之多，这就应该是因为寄生电源汲取能量不够造成的吧，因此，在开发实际测温系统时不使用此电路。图寄生电源供电方式电路图寄生电源强上拉供电方式电路图改进的寄生电源供电方式如下面图所示，为了使在动态转换周期中获得足够的电流供应，当进行温度转换或拷贝到存储器操作时，用把线直接拉到就可提供足够的电流，在发出任何涉及到拷贝到存储器或启动温度转换的指令后，必须在最多内把线转换到强上拉状态。在强上拉方式下可以解决电流供应不走的问题，因此也适合于多点测温应用，缺点就是要多占用根口线进行强上拉切换。图寄生电源强上拉供电方式电路图注意在图和图寄生电源供电方式中，的引脚必须接地的外部电源供电方式在外部电源供电方式下，工作电源由引脚接入，此时线不需要强上拉，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个传感器，组成多点测温系统。注意在外部供电的方式下，的引脚不能悬空，否则不能转换温度，读取的温度总是。图外部电源供电方式图外部供电方式的多点测温电路图外部电源供电方式是最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。因此，在实际的设计开发中,我们使用外部电源供电方式。在外接电源方式下，可以充分发挥宽电源电压范围的优点，即使电源电压降到时，依然能够保证温度量精度。单片机单片机的结构有两种类型，种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛结构，另种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为的结构，即普林斯顿结构。的系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品位的系列单片机则采用普林斯顿结构。为了设计此系统，采用了兼容单片机单片机作为控制芯片的片内结构下图是的内部结构示意图。图的内部结构示意图单片机包含中央处理器程序存储器数据存储器定时计数器并行接口串行接口和中断系统等几大单元及数据总线地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明中央处理器中央处理器是整个单片机的核心部件，是位数据宽度的处理器，能处理位二进制数据或代码，负责控制指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器内部有个位用户数据存储单元和个专用寄存器单元，它们是统编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的只有个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。程序存储器共有个位，用于存放用户程序，原始数据或表格。定时计数器有两个位的可编程定时计数器，以实现定时或计数，其中中断用于控制程序转向。并行输入输出口共有组位口或，用于对外部数据的传输。全双工串行口内置个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统具备较完善的中断功能，有两个外中断两个定时计数器中断和个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有级的优先级别选择。时钟电路内置最高频率达的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但单片机需外置振荡电容。图的时钟电路的引脚采用封装的双列直接结构，右图是它们的引脚配置，个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，组位共个口，中断口线与口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明如图图的引脚复位信号复用脚，当通电，时钟电路开始工作，在引脚上出现个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器指向，输出口全部为高电平，堆栈指针写入，其它专用寄存器被清。由高电平下降为低电平后，系统即从地址开始执行程序。然而，初始复位不改变包括工作寄存器的状态。的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图。此外，还是复用脚，掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部的数据不丢失。图复位当访问外部程序器时，地址锁存的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，端将有个时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作个时钟向外输出。更有个特点，当访问外部程序存储器，会跳过个脉冲。如果单片机是，在编程其间，将用于输入编程脉冲。当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，的位地址数据将出现在和口上，外部程序存储器则把指令数据放到口上，由读入并执行。程序存储器的内外部选通线，单片机，内置有的程序存储器，当为高电平并且程序地址小于时，读取内部程序存储器指令数据，而超过地址则读取外部指令数据。如为低电平，则不管地址大小，律读取外部程序存储器指令。通讯接口本设计采用串行通信方式。是由美国电子工业协会正式公布的，在异步串行通信中应用最广泛的标准总线。现在，计算机上的串行通信端口是标准配置端口，已经得到广泛应用，计算机上般都有个标准串口，即通道和。规定最大的负载电容为，这个电容限制了传输距离和传输速率，由于的发送器和接收器之间具有公共信号地，属于非平衡电压型传输电路，不使用差分信号传输，因此不具备抗共模干扰的能力，共模噪声会耦合到信号中。在不使用调制解调器时，能够可靠进行数据传输的最大通信距离为米。因此不适合做远距离通信，但是对于条屏，通信米的通信距离已经足够。规定的逻辑电平与般微处理器单片机的逻辑电平是不同的，逻辑，逻辑。因此，单片机系统要和电脑的接口进行通信，就必须把单片机的信号电平电平转换成计算机的电平，或者把计算机的电平转换成单片机的电平，通信时候必须对两种电平进行转换。实现这种转换的方法可以使用分立元件，也可以使用专用电平转换芯片。目前较为广泛地使用专用电平转换芯片，如等。电平转换芯片特点本设计就是利用公司的单电源芯片来完成单片机到电平的转换。是单电源双发送接收芯片。它