基于单片机饮水机温度控制系统的设计

脉冲或用于定时目的。然而，要注意的是：每当其用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出，可将SFR8EH地址置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。

PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指令期间，每个机器周期/PSEN两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA：/EA功能为内外程序存储器选择控制端。当/EA保持低电平时，

单片机访问外部程序存储器。当/EA端保持高电平时，单片机访问内部程序存储器。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入端。 XTAL2：来自反向振荡器的输出端。

鉴于AT89C51单片机所具有的特性及本设计控制的复杂性和兼顾显示、报警、键盘控制等较高要求，本设计选用AT89C51单片机作为中心控制器。

1.1.2 时钟电路

时钟电路用于产生AT89C51单片机工作时所必需的时钟信号。其电路与AT89C51的连接如图2.1所示。AT89C51单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，AT89C51单片机应在唯一的时钟信号控制下，严格按时序执行指令进行工作，而时序所研究的是指令执行中各个信号的关系。在执行指令时，CPU首先要到指令存储器中取出需要执行的指令操作码，然后译码，并由时序电路产生一系列控制信号去完成指令所规定的操作。CPU发出的时序信号有两种，一是用于片内对各个功能部件的控制。另一种是对片外存储器或I/O口的控制，这种时序对于分析、设计硬件接口电路至关重要。这也是单片机应用设计者最关心的问题。

时钟是单片机的心脏，单片机各个功能部件的运行都是以时钟频率为基

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准，有条不紊地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。

AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚X1，输出引脚X2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。

虽然AT89C51有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接元件。外接晶体以及X1和X2构成并联谐振电路。电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。除使用晶体振荡器外，如对时钟频率要求不高，还可以用陶瓷振荡器来代替。电路中的电容容值通常选择为30PF左右，本电路选择的是20PF，这并不影响系统的工作和控制的结果。晶体的振荡的频率的范围通常是在1.2MHＺ到12MHＺ之间。晶体的频率越高，则系统的时钟频率就越高，单片机的运行速度也就越快。但反过来运行速度越快对存储器的速度要求就越高，对印刷电路板的工艺要求也高。AT89C51单片机常选择振荡频率6MHＺ或12MHＺ的石英晶体，随着集成电路制造工艺技术的发展，单片机的时钟频率也在逐步提高，现在的高速单片机芯片的时钟频率已经达到40MHＺ。考虑到本设计所用的各种器件对时钟频率的要求及整体电路的简洁性，本设计选用的是振荡频率为6MHＺ的石英晶体。

1.1.3 复位电路

AT89C51的复位是由外部的复位电路来实现的。单片机复位电路设计的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统，并在实验室调试成功后，在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象，这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。因此选用一个适合本系统的复位电路极其重要。

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常用的复位电路有四种方式：（1）上电复位电路（2）按键复位电路（3）脉冲复位电路（4）兼有上电复位与按键复位的电路。由于考虑到结构和成本等原因，在很多设计里面，复位电路通常采用上电复位和按键复位两种。根据本系统的特性，决定选用最简单的上电复位电路。

上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过10ms，就可以实现自动上电复位。当时钟频率选用6MHＺ，电容C选用22?F，电阻R选用1K?。

该复位电路工作原理为：在通电瞬间，在RC电路充电过程中，RST端出现正脉冲，保证RST引脚出现10 ms以上稳定的高电平，从而使单片机复位。

1.2 温度采集电路设计

本设计中的温度采集系统由DS18B20传感器负责。其型号如图1.2.1所

示：

DS18B20工作原理为DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理如图3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

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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。图3中的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。

DS18B20内部结构图如图1.2.2所示：

1.2.2 DS18B20内部结构

2.3 A/D转换电路设计

A/D转换部分电路的功能主要是将采集部分采集来的模拟信号转换成数字信号，然后输送到单片机进行数据处理。主要器件有ADC0809、74LS02、74S74等。ADC0809与AT89C51连接电路如图2.5所示。

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