【正文】 現(xiàn)組網(wǎng)的多點(diǎn)測溫； ，DS18B20 在使用的時候不需要任何的外圍元件； 10～ +85℃時精度為177。 ℃，測溫范圍－ 55℃～ +125℃； ℃、 ℃、 ℃和 ℃，相對應(yīng)的可以編程的分辨率是 9～ 12 位，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫； 位分辨率時最多在 750 毫秒內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，在 9 位分辨率時最多在 毫秒內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快； ，可傳送 CRC 校驗(yàn)碼，同時以 單總線 串行方式傳送給 CPU，有極強(qiáng)抗干擾和糾錯能力； 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) 4 ：接反電源的極性時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 熱電阻溫度傳感器 熱電阻的測量精度高 ,性能穩(wěn)定 ,使用方便 ,測量范圍寬 ,在高精度、低溫測量中占有重要的地位。熱電阻傳感器主 要用于中低溫度 (200℃～ +650℃或 850℃ )范圍的溫度測量。常用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。鉑電阻傳感器是利用金屬鉑 (Pt)的電阻值隨溫度變化而變化的物理特性而制成的溫度傳感器。以鉑電阻作為測溫元件進(jìn)行溫度測量的關(guān)鍵是要能準(zhǔn)確地測量出鉑電阻傳感器的電阻值。鉑電阻具有適用范圍廣、測量范圍大、穩(wěn)定性高、重復(fù)性好、價格低廉、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，成為目前工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室中溫度測量應(yīng)用最廣泛普遍的傳感元件之一，工業(yè)中應(yīng)用較多的熱電阻傳感器如 Pt100。 方案選擇 對比上述兩種方案，雖然 Pt100 的測量溫度范圍比較大，但是由于其測溫原理是電阻值隨著溫度的改變而改變，需要設(shè)計非常優(yōu)良的溫度采集電路，其中應(yīng)包括測溫部分，線性化部分，放大部分， A/D 轉(zhuǎn)換部分，這就會使外圍的電路更加復(fù)雜。 DS18B20 是數(shù)字式溫度傳感器，只需一根總線就可以與單片機(jī)通信，是外圍的電路大大簡化，測量的精度更準(zhǔn)確。因此本控制器的設(shè)計中，溫度傳感器擬選擇 DS18B20 作為溫度采集傳感器。 溫度采集模塊電路的設(shè)計 DS18B20 介紹 DS18B20 引腳圖如圖 21所示 。 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) 5 27 .0DQ2V C C3G N D1U1D S 18 B 2 0 圖 21 DS18B20引腳圖 DALLAS 最新的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是一種新型“一線器件”，它的體積更小、更適用于多種場合、而且適用電壓更寬、也更經(jīng)濟(jì)。 DALLAS 半導(dǎo)體公司開發(fā)的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 也是世界上第一片支持“一線總線”接口的數(shù)字溫度傳感器。溫度的測量范圍為 55～ +125 攝氏度，能編程為 9位～ 12 位轉(zhuǎn)換精度， 攝氏度的測溫分辨率，分辨率的設(shè)定參數(shù)及用戶設(shè)定的報警溫度會存儲在 EEPROM 中，掉電后依然能保存。用符號擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行的輸出被測溫度；采用寄生電源方式產(chǎn)生，其工作的電源 既可以遠(yuǎn)端引入； 3 根或 2根線上可并聯(lián)多個 DS18B20， CPU 只需要一根端口線就能與諸多的 DS18B20 通信，較少占用微處理器的端口，可以節(jié)省邏輯電路和大量的引線，因而用它來組成的測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可掛多個這樣的數(shù)字溫度計，非常的方便。 溫度傳感器工作原理 DS18B20 的讀寫時序及測溫原理與 DS1820 是相同的，得到的溫度值的位數(shù)卻會因?yàn)榉直媛实牟煌煌?，而且進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間從 2s 減為 750ms。 DS18B20 的測溫原理：低溫度系數(shù)的晶振，它是用以產(chǎn)生固定 頻率的脈沖信號給計數(shù)器 1，它的振蕩頻率受到溫度的影響非常的小。高溫度系數(shù)的晶振，則它的振蕩率會隨著溫度的變化而明顯的改變，產(chǎn)生的信號就作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。溫度寄存器以及計數(shù)器 1 被預(yù)先設(shè)置在－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。對從低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖，將會通過計數(shù)器 1 來進(jìn)行減法的計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1 預(yù)置的值減到了 0的時候，計數(shù)器 1的預(yù)置值將重新裝入，這時候溫度寄存器的值就加 1。 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) 6 計數(shù)器 1也就重新開始進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)，停止溫度寄存器值的累加時計數(shù)器 2的計數(shù)值到 0，所測溫度就為此時溫度寄存器中的數(shù)值。 DS18B20 功能特點(diǎn)： ，與單片機(jī)的通信只需要一根 I/O 線，在一根線上可以掛接多個的 DS18B20。 DS18B20 它是根據(jù)序列號來訪問相應(yīng)的器件，具有一個獨(dú)有的，不可更改的 64位的序列號。 ，電源范圍為 35V，可本地供電，也能直接通過數(shù)據(jù)線提供電源（即寄生電源 2 方式）。 10176。 C 至 +85176。 C 范圍內(nèi)的可以達(dá)到精度為177。 攝氏度，測溫的范圍為－ 55℃～ +125 攝氏度。 。 。 12 位的溫度的最大時間為 750 毫秒，可編輯的數(shù)據(jù)位 912位。 的分辨率由用戶通過 EEPROM 設(shè)置為 912 位。 可以將檢測到的溫度值直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并且通過串行通信方式 。 DS18B20 有 4個主要數(shù)據(jù)部件： 1. 光刻 ROM 中的 64 位序列號在出廠之前就已經(jīng)被光刻好了，它可看作該DS18B20 的地址的序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列為：開始的 8 位 （ 28H）是產(chǎn)品類型的標(biāo)號，接著 48 位是該 DS18B20 的自身序列號，最后的 8 位是前面的 56 位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是讓每一個 DS18B20 都不相同，這樣的話就能夠一根總線上可掛接多個的 DS18B20。 2. DS18B20 溫度傳感器能實(shí)現(xiàn)對溫度的測量，以 12 位的轉(zhuǎn)化為例：用 16 位的符號擴(kuò)展二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)的形式提供，以 ℃ /LSB 的形式表達(dá)，其中 S是 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) 7 符號位。 3. DS18B20 溫度傳感器它的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 以及一個非易失性的、可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度的觸發(fā)器 TH、 TL 以及結(jié)構(gòu)寄存器。 。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及 功能： DS18B20 內(nèi)部的結(jié)構(gòu)如圖 37所示。主要包括以下部分：電源，溫度傳感器，64 位的 ROM 單總線接口，用于存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器 RAM，用于存儲用戶設(shè)定溫度上下限的 TH 和 TL 觸發(fā)器，控制邏輯， 8 為循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）發(fā)生器等 7部分。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 22所示。 V D D溫 度 傳 感 器高 溫 觸 發(fā) 器 T H低 溫 觸 發(fā) 器 T L配 置 觸 發(fā) 器8 位 C R C 發(fā) 生 器6 4位R A M和單總線接口高速緩存存 儲 器 和 控 制 邏 輯 圖 22 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 工作原理介紹 溫度的讀?。? DS18B20 出廠時配置為 12 位，讀取溫度時共讀取 16 位，所以要把后 11 位的2進(jìn)制轉(zhuǎn)化為 10 進(jìn)制后再乘以 就是所測的溫度，還 需判斷正負(fù)。前 5 個的數(shù)字為符號位，若前 5 位為 1 時，讀取的溫度就為負(fù)數(shù)；若前 5 位為 0 時，讀取的溫度就為正數(shù)。 DS18B20 寫操作： 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) 8 “ 0”。 15ms。 （一次只能發(fā)送一位）。 45ms。 。 （ 1）到（ 6）的操作，一直到所有的字節(jié)全部都發(fā)送完為止。 。 DS18B20 讀操作： “ 1”。 2ms。 “ 0”。 15ms。 “ 1”。 15ms。 1個狀態(tài)位，并且進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 30ms。 DS18B20 使用中的注意事項 DS18B20 雖具有連接方便、測溫系統(tǒng)簡單、占用口線少、測溫的精度高等優(yōu)點(diǎn)，然而在實(shí)際的應(yīng)用中也應(yīng)該注意以下幾方面問題： 從測溫結(jié)束直到把溫度值轉(zhuǎn)換成為了數(shù)字量，需要一些轉(zhuǎn)換時間，這必須保證，不然會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤現(xiàn)象，從而使溫度輸出總是顯示為 85 度。 ，應(yīng)該使電源電壓保持在 5V 左右的大小，若是電源的電壓 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) 9 過低了， 就會降低所測得的溫度精度。 ，因?yàn)?DS1820 和微處理器間數(shù)據(jù)是串行傳送的，所以，對 DS1820 進(jìn)行讀寫編程，就必須嚴(yán)格保證讀寫時序，否則就不能讀取測得的溫度值。 的有關(guān)資料由于未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量，就使人誤認(rèn)為能夠掛任意多個的 DS18B20，但在實(shí)際的應(yīng)用中并不是這樣的，如果在單總線上所掛載的 DS18B20 超過了 8 個，就要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)計時必須注意這一點(diǎn)。 DS18B20 測溫程序的設(shè) 計中，向 DS18B20 發(fā)出了溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總是要等待 DS18B20 的返回信號，若某個 DS18B20 接觸不好或這斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20 時，將會沒有返回的信號，程序就進(jìn)入了死循環(huán)，這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計的時候也要給予重視。 DS18B20 和 AT89C51 單片機(jī)連接電路 DS18B20 可以有兩種供電的方式，一種用的是電源供電的方式，此時 DS18B20的 1腳接地， 3腳接電源， 2腳是信號線。另一種是寄生電源供電的一種方式 。 如圖 23 所示單片機(jī)端口接的是單總線，為 了在 DS18B20 有效的時鐘周期之內(nèi)提供的電流足夠，對總線的上拉可用一個 MOSFET 管來完成。 當(dāng) DS18B20 處于溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作和寫存儲器操作時，必須有強(qiáng)的上拉在總線上，上拉的最大開啟時間為 10微秒。采用寄生電源供電的供電方式時 VDD 端接地，單線制由于只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路如圖 23所示。 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) 10 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I N T 012P 3 .3 /I N T 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C 5 12 7 .0DQ2V C C3G N D1U2D S 1 8 B 2 0R1 4 .7 k 圖 23 DS18B20與單片機(jī)的接口電路 顯示模塊設(shè)計 LCD 液晶顯示器簡介 顯示器是人和機(jī)器交流信息的重要界面，早期的是以顯像管 (CRT/Cathode Ray Tube)顯示器為主，但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，各種各樣的顯示技術(shù)不斷誕生，而液晶 (LCD)顯示器由于具有耗電量較低、短小輕薄、無輻射的危險，平面直角顯示，和穩(wěn)定不閃爍的影像等優(yōu)勢，更是在近年來不斷下跌的價格吸引下，逐漸取代了主流的 CRT 之地位。 液晶是一種既有液體的流動性還具光學(xué)特性的有機(jī)化合物，它的透明程度和呈現(xiàn)顏色受外加電場影響，利用這個特點(diǎn)就可以做成字符顯示器。 液晶顯示器 (LCD)英文為 Liquid Crystal Display，它是一種采用液晶控制透光度的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)色彩 的顯示器。和 CRT 顯示器比， LCD 的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的。因?yàn)橥ㄟ^控制是否透光從而控制亮和暗，當(dāng)色彩不變化時，液晶也就保持不變，這樣就不用考慮刷新率的問題。 顯示接口用來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令和采集的電壓數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)的顯示部分 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng) 11 用的是 LCD 液晶模塊，采用的是一個 16 1 字符型液晶的顯示模塊。 點(diǎn)陣圖形式的液晶顯示器是由 M 行 N 列個顯示單元組成的，若 LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8列對應(yīng) 1 個字節(jié)的 8 個位，則每行有 16 字節(jié)，共有 16 8=128 個點(diǎn)所組成，屏上 64 16 個顯示單 元和顯示 RAM 區(qū) 1024 個的字節(jié)是相對應(yīng)的，屏上相應(yīng)位置的亮暗和每一個字節(jié)的內(nèi)