【正文】 8B20與單片機(jī)接口電路如圖34八路溫度采集電路所示.圖34八路溫度采集電路 DS18B20的讀寫程序和單總線協(xié)議的實(shí)現(xiàn)DS18B20的讀寫程序和測(cè)溫程序相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。 DS18B20測(cè)溫原理中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖35中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。圖35 DS18B20測(cè)溫原理框圖DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： （1）光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。 （2）DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。 這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。 例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+℃的數(shù)字輸出為0191H，℃的數(shù)字輸出為FF6FH，55℃的數(shù)字輸出為FC90H。 （3）DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 （4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下：表31 配置寄存器結(jié)構(gòu)TMR1R011111 低五位一直都是1，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如下表31所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）表32 溫度分辨率設(shè)置表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位0110位1011位375ms1112位750ms本設(shè)計(jì)采用多個(gè)溫度傳感器DS18B20對(duì)溫度進(jìn)行采樣，從而進(jìn)行溫度的檢測(cè)與控制。因?yàn)镈S18B20是使用單總線協(xié)議的，所以具有單總線的優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)通過對(duì)DS18B20的使用，使讀者對(duì)單總線協(xié)議有了更深的認(rèn)識(shí)。下面就DS18B20芯片的特性進(jìn)行一下介紹。與 DALLAS 公司早期生產(chǎn)的 DS1820 相比，DS18B20具有如下特點(diǎn)：（1） 精度：DS18B20 在10℃～+85℃范圍內(nèi)精度為+℃。（2） 分辨率：DS18B20 的分辨率由9～12位（包括1位符號(hào)位）數(shù)據(jù)在線編程決定。（3） 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間：DS18B20 的轉(zhuǎn)換時(shí)間與設(shè)定的分辨率有關(guān)，當(dāng)設(shè)定為9位時(shí)，；10位時(shí)，；11位時(shí)，為375ms；12位時(shí)，為750ms。（4） 電源電壓范圍：在保證溫度轉(zhuǎn)換精度為+℃的情況下，電源電壓可為+～+。（5） 程序設(shè)置寄存器：該寄存器主要用來設(shè)置分辨率位數(shù)的。（6） 64位ROM編碼：從高位算起，該ROM有一個(gè)字節(jié)的CRC校驗(yàn)碼，6個(gè)字節(jié)的產(chǎn)品序號(hào)和一個(gè)字節(jié)的家族代碼。對(duì)于家族代碼， DS18B20是28H。（7） 溫度數(shù)據(jù)寄存器：寄存器由兩個(gè)字節(jié)組成，DS18B20 對(duì)于12 位的分辨率為24℃，[4]。23222120212223低位字節(jié)24高位字節(jié)Msb 單位=℃ LsbSSSSS262524符號(hào)位 DS18B20的分辨率（8） 內(nèi)部存儲(chǔ)器分配：DS18B20H 高速暫存寄存器是DS18B20 高速暫存寄存器的存儲(chǔ)分配溫度值低位字節(jié)E2ROM溫度值高位字節(jié)TH/用戶字節(jié)1TH/用戶字節(jié)1（報(bào)警上限）TL/用戶字節(jié)2TL/用戶字節(jié)2（報(bào)警下限）程序設(shè)置字節(jié)程序設(shè)置字節(jié)保留保留保留CRC 圖37 DS18B20 高速暫存寄存器的存儲(chǔ)分配DS18B20 采用TO—92封裝或8腳SOIC封裝。其引腳排列及含義如下圖36所示。NC 1NC 2DALLASDS18B201 GND 2 DQ 3 VDDVDD 3NC 18 NC7 NC6 NC5 GNDGND：地 VDD：電源DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出 NC：空腳圖38 DS18B20 的封裝DS18B20 的供電方式有兩種： 一種是寄生電源；另一種為外電源供電，因?yàn)槎鄠€(gè)器件掛在總線上，為了識(shí)別不同的器件，在程序設(shè)計(jì)中一般有四個(gè)步驟：初始化命令；傳送ROM 命令；傳送RAM命令；數(shù)據(jù)交換命令。本設(shè)計(jì)在軟件介紹部分會(huì)就DS18B20 溫度傳感器件具體介紹其每一部分的時(shí)序。. 電源電路電源能否提供穩(wěn)定的電壓是一個(gè)系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行的前提，沒有一個(gè)穩(wěn)定的硬件系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，所有的軟件控制都無從談起，所以系統(tǒng)電源必須是穩(wěn)定可靠的。線性電源技術(shù)很成熟，制作成本較低，可以達(dá)到很高的穩(wěn)定度，波紋也很小，而且沒有開關(guān)電源具有的干擾與噪音，在這里選擇用線性穩(wěn)壓芯片LM7805，其電路圖如圖38：LM7805電源電路。用lm78系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。圖38：LM7805電源電路. 按鍵輸入電路按鍵的設(shè)置可以將報(bào)警的溫度上限進(jìn)行修改。當(dāng)按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的I/O為低電平，單片機(jī)會(huì)自行判斷程序的設(shè)置值，并且在LED上顯示出來；設(shè)置按鍵與單片機(jī)的pin腳接口圖如圖39按鍵輸入電路圖39按鍵輸入電路. 數(shù)目管顯示電路數(shù)碼管在工業(yè)控制中有著很廣泛的應(yīng)用,例如用來顯示溫度、數(shù)量、重量、日期、時(shí)間，還可以用來顯示比賽的比分等，具有顯示醒目、都分段碼和位碼，要想讓它亮必須驅(qū)動(dòng)它！ 以共陽極4位數(shù)碼管為例，即首先要選中你想要電亮的數(shù)碼管的位，要想讓4個(gè)數(shù)碼管全亮須4個(gè)位全選中，所謂選中的含義就是給高電平（共陽極）。數(shù)碼管分8個(gè)段，即段碼，每個(gè)段的亮滅都對(duì)應(yīng)著一個(gè)數(shù)字或字母，想讓哪一段亮就給哪段送低電平。其中掃描分靜態(tài)掃描和動(dòng)態(tài)掃描！ 靜態(tài)掃描比動(dòng)態(tài)掃描簡(jiǎn)單些。動(dòng)態(tài)掃描他在沒個(gè)時(shí)間只能點(diǎn)亮一位數(shù)碼管，但是由于掃描頻率的設(shè)置，單片機(jī)的速度是很快的，但幾十MS內(nèi)就能讓4位數(shù)碼管循環(huán)亮滅很多次，這些人的肉眼是分辨不出來的，數(shù)碼管的亮度可以通過軟件設(shè)置（掃描頻率的設(shè)置）調(diào)整。每個(gè)數(shù)碼管都有a、b、c、d、e、f、g七個(gè)筆劃和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)DP，這八個(gè)聯(lián)對(duì)應(yīng)二極管陽極，陰極都聯(lián)在一起（稱共陰極）。以四位數(shù)碼管矩陣為例，四個(gè)數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g七個(gè)筆劃和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)DP電極分別并聯(lián)在一起。當(dāng)c行高電平，3列低電平，其他行列都為高阻態(tài)時(shí)，第三個(gè)數(shù)碼管的c筆劃亮，通過掃描方式在1/20秒內(nèi)四個(gè)數(shù)碼管的筆劃該亮的都亮一次，由于視覺暫留，就會(huì)看到結(jié)果。本設(shè)計(jì)是通過三極管來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，當(dāng)基極電流很小時(shí)，無論基極電流如何變化，集電極電流都接近為0，集電極電流不隨基極電流而變化，也就是管子不導(dǎo)通；當(dāng)基極電流增大到一定值以后，集電極電流此后大于0，且集電極電流隨著基極電流而變化，這是放大狀態(tài)；當(dāng)基極電流繼續(xù)增大，達(dá)到一定值以后，集電極電流此后再也大不上去了，此后即便是基極電流再增加，集電極電流也不能增大，即飽和了。對(duì)于單片機(jī)端口通過晶體管驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情況，無論負(fù)載是數(shù)碼管還是繼電器，晶體管都只能工作在截止?fàn)顟B(tài)或飽和狀態(tài)，是不能工作在放大狀態(tài)的。本設(shè)計(jì)每個(gè)三極管負(fù)責(zé)一個(gè)位選。當(dāng)置于低電平時(shí)才有效，每個(gè)數(shù)碼管都會(huì)顯示一個(gè)相同的數(shù)字，所以然后需把其他三個(gè)數(shù)碼管置高電平。通過這種方法就能把溫度測(cè)出來。數(shù)碼管連接如下圖310所示。圖310:數(shù)碼管與單片機(jī)接口電路. 聲光報(bào)警模塊電路當(dāng)發(fā)生報(bào)警事件時(shí)，除了顯示溫度數(shù)值外，還要有聲光報(bào)警功能。用聲音或是燈光報(bào)警時(shí)，連續(xù)的聲響或常亮的燈光往往不易被人們的警覺，只有斷續(xù)的聲音或山所的燈光才能取得最佳的報(bào)警效果。就利用時(shí)鐘翻轉(zhuǎn)P15和P14來轉(zhuǎn)換電平，產(chǎn)生短促的報(bào)警聲音或閃爍燈光。當(dāng)濃度正常時(shí)，管腳P14為高電平和P15為低電平，此時(shí)D1燈滅，蜂鳴器不工作；當(dāng)濃度達(dá)到報(bào)警溫度上限或者下限時(shí)，管腳P16呈現(xiàn)低電平，從而使D1燈亮，同時(shí)管腳P14為高電平，使三極管的集電極與發(fā)射極導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。電路的連接圖311如下圖311聲光報(bào)警模塊4. 整體電路整體電路如圖41圖41整體電路5. 軟件設(shè)計(jì) 工作方案簡(jiǎn)介程序處理是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵,即簡(jiǎn)潔的硬件結(jié)構(gòu)是靠復(fù)雜的軟件來支持的。本設(shè)計(jì)采用的是基于單總線協(xié)議的溫度測(cè)控系統(tǒng)。系統(tǒng)上電復(fù)位后先處于停止?fàn)顟B(tài)，等待輸入初始報(bào)警溫度。顯示器顯示輸入的溫度；報(bào)警溫度設(shè)定好后就可以按確定鍵啟動(dòng)系統(tǒng)工作了。溫度檢測(cè)系統(tǒng)不斷定時(shí)檢測(cè)當(dāng)前溫度，并送往顯示器顯示，達(dá)到報(bào)警值時(shí)啟動(dòng)報(bào)警電路報(bào)警。 主程序流程圖開始各數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、各標(biāo)志位初始化調(diào)用鍵盤管理子程序確定鍵閉合時(shí)返回調(diào)溫度檢測(cè)子程序當(dāng)前溫度檢測(cè)緩沖區(qū)調(diào)顯示子程序