【正文】 作為控制核心，并且協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作，通過(guò)數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測(cè)當(dāng)前的水溫，由于是數(shù)字信號(hào)就可以直接送入單片機(jī)89S52內(nèi)[13]，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理在LED七段數(shù)碼管上顯示所測(cè)的當(dāng)前的溫度值。另外一路是在水箱中的五根不銹鋼針，它們輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)反向并通過(guò)驅(qū)動(dòng)再送入單片機(jī)89S52進(jìn)行處理，在LED數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的水位值。按鍵用來(lái)設(shè)定溫度顯示和水位顯示的轉(zhuǎn)換，可以進(jìn)行手動(dòng)加熱和手動(dòng)加水，自動(dòng)上水方面是通過(guò)設(shè)置水位的上下限，當(dāng)水位小于下限的時(shí)候就會(huì)閉合電磁開關(guān)，開始上水，當(dāng)水位達(dá)到上限時(shí)就會(huì)自動(dòng)斷開電磁開關(guān)，停止上水。溫度與水位的值在時(shí)時(shí)檢測(cè)，達(dá)到控制目的。 按鍵 單片機(jī) LED顯示 溫度采集加熱控制繼電器上水控制 水位采集繼電器 電源 系統(tǒng)框圖 溫度傳感器DS18B20的主要特性 DS18B20有三個(gè)主要部件，分別為64位激光刻制的唯一ROM序列號(hào)、溫度傳感器及非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH、和TL。DS18B20通過(guò)單總線結(jié)構(gòu)，僅需一個(gè)引腳即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。另外，用于DS18B20的供電電源可以從數(shù)據(jù)線本身獲得，無(wú)線外部電源，每個(gè)DS18B20在出廠時(shí),都有唯一的一個(gè)ROM序列號(hào)，可以將多個(gè)DS18B20同時(shí)連接在一根單總線上，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布溫度測(cè)量。DS18B20以其簡(jiǎn)單方便的接口，廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、溫度控制、數(shù)字溫度計(jì)和熱感測(cè)系統(tǒng)中。DS18B20的主要特點(diǎn)如下：1）1——wire單總線接口，通信僅需要一個(gè)I/O端口引腳；2）每個(gè)器件具有唯一的、儲(chǔ)存在片內(nèi)ROM的64位序列碼；3）多節(jié)點(diǎn)檢測(cè)功能簡(jiǎn)化了分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用；4）使用簡(jiǎn)單方便，無(wú)需外部原件；5）——，可選擇由數(shù)據(jù)線供電；6）可測(cè)量的溫度范圍55——+125攝氏度；7）9位數(shù)字溫度計(jì)分辨率；8）在10——+；9）最大溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms；10）用戶可編程的非易失性報(bào)警設(shè)置；11）報(bào)警搜索命令能夠自動(dòng)識(shí)別和尋址溫度超出設(shè)定門限之外的器件；12）適合于包括溫度測(cè)量、溫度調(diào)節(jié)裝置控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)類產(chǎn)品、溫度計(jì)及任何溫度敏感系統(tǒng)的應(yīng)用。DS18B20的外形 DS18B20的封裝引腳圖GN地信號(hào)DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。VDD 當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。DS18B20的結(jié)構(gòu)DS18B20有三個(gè)主要的數(shù)字部件：1）64位激光ROM，2）溫度傳感器，3）非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH與TL。器件用以下的方法從單線通訊的線上獲得電源：當(dāng)信號(hào)線處在高電平的時(shí)候，它能夠把能量?jī)?chǔ)存在其內(nèi)部的電容里，當(dāng)信號(hào)線處在低電平的時(shí)候，消耗掉電容上的電能進(jìn)行工作，一直到，高電平的到來(lái)，然后再給寄生的電源（電容）充電。DS1820也可以用外部5V電源供電。 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20單純的通信功能是分時(shí)完成的。其中單線信號(hào)包括復(fù)位脈沖和響應(yīng)脈沖，寫“0”，寫“1”和讀“1”。它們都有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的操作以ROM命令和存儲(chǔ)器命令的形式出現(xiàn)。對(duì)它操作的協(xié)議是：初始化DS18B20發(fā)復(fù)位脈沖信號(hào)－發(fā)ROM的功能命令－處理數(shù)據(jù)信號(hào)－發(fā)存儲(chǔ)器的命令處理數(shù)據(jù)，各種的操作都有相應(yīng)的時(shí)序圖。DS18B20在使用的時(shí)候，一般都是采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。只需將DS18B20的信號(hào)線與單片機(jī)1位I/O口相連，且單片機(jī)的1位I/O線可以掛接多個(gè)DS18B20，也就是可以實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度的測(cè)量。DS18B20傳感器精度高、互換性好，而且它直接將溫度的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，可只使用一根電纜來(lái)傳輸溫度數(shù)據(jù)，通信方便簡(jiǎn)單，傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)且抗干擾性強(qiáng)，與傳統(tǒng)的溫度傳感器系統(tǒng)相比起來(lái)系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化。系統(tǒng)的擴(kuò)充維護(hù)十分方便。DS18B20的電源供電方式1）DS18B20寄生電源的供電方式電路DS18B20寄生電源的供電電路，想讓DS18B20精確的進(jìn)行溫度的轉(zhuǎn)換，I/O口必須保證在溫度轉(zhuǎn)換的期間能夠提供足夠的能量，因?yàn)槊總€(gè)DS18B20在溫度轉(zhuǎn)換的期間工作的電流達(dá)到1mA，當(dāng)幾個(gè)溫度傳感器同時(shí)掛在一根I/O線上進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫的時(shí)候，僅靠上拉電阻是沒(méi)有辦法提供足夠的能量，因而會(huì)造成無(wú)法轉(zhuǎn)換溫度或者溫度誤差極大。因此，不宜采用電池供電的方式，并且電源的電壓必須是穩(wěn)壓5V。當(dāng)電源的電壓下降的時(shí)候，使測(cè)量的誤差變大。 DS18B20寄生電源供電電路 DS18B20外部供電單點(diǎn)測(cè)溫電路2）DS18B20外部電源的供電方式DS18B20外部供電的單點(diǎn)測(cè)溫電路，DS18B20外部供電的多點(diǎn)測(cè)溫電路。此時(shí)I/O口不需要上拉電壓，而且在總線上可以掛多個(gè)DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)的測(cè)溫系統(tǒng)。但需要注意的是在外部供電的方式下，傳感器的GND引腳不能夠懸空，否則讀取溫度顯示總是85℃。 DS18B20外部供電多點(diǎn)測(cè)溫電路 通過(guò)比較上述的兩種供電方式后，認(rèn)為外部電源供電的方式對(duì)電源的要求比電源供電的方式優(yōu)越些而且穩(wěn)定性好。DS18B20的數(shù)據(jù)操作1wire總線將通信時(shí)使用的引腳減少到只有一根，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)需要滿足特定的格式才能進(jìn)行。1wire總線通信的第一步是選擇1wire設(shè)備，然后1wire主機(jī)發(fā)送各種命令來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。1）rom操作命令 1wire總線協(xié)議選擇1wire設(shè)備，主要是讀取內(nèi)部的64位ROM序列號(hào)。在實(shí)際的通信過(guò)程中，1wire主機(jī)通過(guò)如下5個(gè)ROM操作命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。a 讀出ROM序列號(hào)命令（代碼為33H），用于讀出DS18B20的64位激光ROM序列號(hào)。b 匹配ROM序列號(hào)命令（代碼為55H），用于識(shí)別（或選中）某一特定的DS18B20并進(jìn)行后續(xù)操作。c 搜索ROM序列號(hào)命令（代碼為F0H),用于確定1wire總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)，以及所有節(jié)點(diǎn)設(shè)備的ROM序列號(hào)。d 跳過(guò)ROM序列號(hào)命令（代碼為CCH），用于等命令發(fā)出后，系統(tǒng)將對(duì)所有DS18B20進(jìn)行操作，通常用于啟動(dòng)所有DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換之前，或1wire總線中僅有一個(gè)DS18B20時(shí)。e 溫度報(bào)警搜索命令（代碼為ECH），用于識(shí)別和定位系統(tǒng)中超出用戶設(shè)定的報(bào)警溫度界限的節(jié)點(diǎn)設(shè)備。2)存儲(chǔ)操作命令a 溫度轉(zhuǎn)換命令（代碼為44H），用于啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度測(cè)量。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行后，DS18B20進(jìn)行溫度測(cè)量和轉(zhuǎn)換。b 復(fù)制暫存器命令（代碼為48H），用于將高速暫存器中的內(nèi)容復(fù)制到DS18B20的E2PROM中，即把溫度報(bào)警器觸發(fā)字節(jié)復(fù)制到非易性存儲(chǔ)器中。c 寫暫存器命令（代碼為4EH），用于將數(shù)據(jù)寫入DS18B20高速暫存器的地址2(TH字節(jié)）和地址3（TL字節(jié)）。當(dāng)DS18B20執(zhí)行寫暫存器命令時(shí)，可以通過(guò)復(fù)位命令來(lái)中止寫入。d 重讀E2PROM命令（代碼為B8H），用于將存儲(chǔ)在非易失性E2PROM中的內(nèi)容重新讀入到存儲(chǔ)器中e 讀電源命令（代碼為B4H），用于讀取DS18B20的供電方式。讀電源命令執(zhí)行后，通過(guò)讀命令，將返回其供電模式，“0”表示使用寄生電源，“1”表示使用外部電源。f 讀暫存器命令（代碼為BEH），用于讀取高速暫存器中的內(nèi)容。從高速暫存器字節(jié)0開始，最多讀取9B。在讀暫存器命令執(zhí)行的過(guò)程中，1wire主機(jī)可以在任何時(shí)間發(fā)出復(fù)位命令來(lái)中止讀取。DS18B20的溫度轉(zhuǎn)換操作DS18B20為9位數(shù)字溫度分辨率，其溫度數(shù)據(jù)格式如表325所示。DS18B20的溫度與數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系,，所有的數(shù)據(jù)都是以最低有效位（LSB)在前的方式進(jìn)行讀寫的。 DS18B20溫度寄存器的數(shù)據(jù)格式Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0LSBBit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8MSBSSSSSSSS DS18B20的溫度與數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系 溫度 數(shù)據(jù)（二進(jìn)制數(shù)）數(shù)據(jù)（十六進(jìn)制數(shù)）+1250C0000 0000 1111 10100x00FAH+250C0000 0000 0011 00100x0033H+0000 0000 0000 00010x0001H00C0000 0000 0000 00000x0000H1111 1111 1111 11110xFFFFH250C1111 1111 1100 11100xFFCEH1250C1111 1111 1001 00100xFF92HDS18B20通過(guò)溫度轉(zhuǎn)換命令啟動(dòng)一次溫度測(cè)量。測(cè)量結(jié)果存放在高速暫存器中，占有暫存器字節(jié)0（LSB）和字節(jié)1（MSB0）。由于DS18B20可以測(cè)量正負(fù)溫度，因此，測(cè)量數(shù)據(jù)是以16位帶符號(hào)位擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存放的。1wire主機(jī)使用讀暫存器命令可以把高速暫存器中的測(cè)量結(jié)果讀出。DS18B20的時(shí)序1)復(fù)位 復(fù)位 單片機(jī)在t0時(shí)刻發(fā)出一復(fù)位的脈沖(最短為480us的低電平的信號(hào))，接著在t1時(shí)刻，釋放總線然后進(jìn)入接收的狀態(tài)，當(dāng)DS18B20檢測(cè)到了，總線地上升沿后，會(huì)等待1560us，接著DS18B20在t2的時(shí)刻會(huì)發(fā)出存在的脈沖(低電平將持續(xù)60240us)。2）寫操作 寫操作當(dāng)單片機(jī)將總線t0時(shí)刻從高電平拉至低電平的時(shí)候，就產(chǎn)生寫時(shí)間隙。見上圖，從t0時(shí)刻開始 15us之內(nèi)應(yīng)把所要寫的位及時(shí)送到總線上。DS18B20在t0后1560us間會(huì)對(duì)總線采集樣本數(shù)據(jù)，若低電平寫入是0；若高電平，寫入的是1。連續(xù)寫2位間的間隙應(yīng)大于1us。3）讀操作 讀操作當(dāng)單片機(jī)將總線t0時(shí)刻從高電平拉到低電平的時(shí)候，總線只需要保持，低電平4us之后，在t1的時(shí)刻會(huì)將總線拉高，會(huì)產(chǎn)生讀的時(shí)的候的間隙，讀的時(shí)間在t1時(shí)刻后t2時(shí)刻前有效，t2距t0為15us，也就是說(shuō)，在t2的時(shí)刻前的主機(jī)必須要完成讀位 并在t0后的60us~120us內(nèi)要釋放總線。 電磁繼電器電磁繼電器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、易于掌握、維修方便、品種繁多和適用范圍廣等特點(diǎn)。電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理與接觸器相似，由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和釋放彈簧等組成，是由控制電流通過(guò)線圈所產(chǎn)生的電磁吸力驅(qū)動(dòng)磁路中的可動(dòng)部分而實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)開、閉或轉(zhuǎn)換功能的繼電器。由于繼電器用于控制電路，所以流過(guò)其觸點(diǎn)的電流比較小，故不需要滅弧裝置。電磁繼電器是由感應(yīng)機(jī)構(gòu)、變換機(jī)構(gòu)、比較機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。感應(yīng)機(jī)構(gòu)是線圈；變換機(jī)構(gòu)是電磁系統(tǒng)，包括鐵芯、銜鐵、軛鐵和線圈；比較機(jī)構(gòu)是反力系統(tǒng)，主要包括反力彈簧和簧片；執(zhí)行機(jī)構(gòu)是到點(diǎn)接觸系統(tǒng)（主要指觸點(diǎn)），多為簧片結(jié)構(gòu)。電磁繼電器的線圈，是用很細(xì)的漆包線在鐵芯上繞近萬(wàn)砸的螺管線圈。必須著重指出，線圈是電感性元件，電流不能突變。在電源接通的瞬間，電流不能從0躍變到40毫安，而是按指數(shù)規(guī)律上升，上升的快慢，取決于線圈的電感L和電阻R。繼電器的觸點(diǎn)可以分為四類。一類是動(dòng)合觸點(diǎn)，又叫常開觸點(diǎn)。由兩片簧片組成，平時(shí)不接觸，繼電器吸動(dòng)后它們閉合。一類是靜合觸點(diǎn)，又叫常閉觸點(diǎn)。兩片簧片平時(shí)接觸著，繼電器吸動(dòng)后分開。一類是切換觸點(diǎn)，由三片簧片組成，平時(shí)中間一片簧片和上面的簧片接觸，而和下面的簧片分開。當(dāng)繼電器吸動(dòng)后，中間簧片和上簧片分開了，而和下簧片接觸。最后一類是先合后離切換觸點(diǎn)，也又三片簧片組成，它和一般切換觸點(diǎn)的區(qū)別，是繼電器吸動(dòng)后，要保證原來(lái)分開的兩簧片先接觸，然后再使原來(lái)閉合的兩簧片分離，以達(dá)到不間斷地切換電路的目的。電磁繼電器的有點(diǎn)有：熱穩(wěn)定性好，開關(guān)組比大，負(fù)載特性好，功率放大系數(shù)大，互換性強(qiáng)，對(duì)維修技術(shù)要求不高。缺點(diǎn)是：灰塵沉積在觸點(diǎn)上，引起接觸不良；斷開帶電感性負(fù)載的電路時(shí)，觸點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生火花，引起燒灼或黏連；繼電器線圈本身是電感原件，對(duì)電流變化反應(yīng)具有一定慣性，一秒鐘的動(dòng)作幾百次以上的電路無(wú)法應(yīng)用。 電磁繼電器 要選用繼電器，必須先要了解必要的條件：控制整個(gè)電路的電源電壓以及能提供的最大電流；被控制的電路中的電壓和電流；被控電路需要幾組和什么形式的觸點(diǎn)。選用繼電器的時(shí)候，一般控制的電路的電源電壓可以作為選用的依據(jù)?？刂频碾娐窇?yīng)以能給繼電器提供足夠地工作電流，否則繼電器的吸合是不穩(wěn)定的。要查閱相關(guān)資料，確定使用條件后，要找出需要的繼電器的型號(hào)以及規(guī)格號(hào)。如果手頭已經(jīng)有繼電器，可以查閱相關(guān)的資料。最后考慮尺寸是否能夠合適。 單片機(jī)控制系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)包括基本的時(shí)鐘電路與復(fù)位電路，復(fù)位電路有手動(dòng)復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位電路，RST復(fù)位端，當(dāng)此引腳能夠保持兩個(gè)機(jī)器周期是高電平時(shí)，就可完成復(fù)位的操作。復(fù)位電路如圖所示： 手動(dòng)復(fù)位電路 自動(dòng)復(fù)位電路單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)是由外部的晶振產(chǎn)生的，晶振連接的電路如圖所示： 單片機(jī)晶振電路單片機(jī)AT89S52是一種低功耗、高性能的CMOS 8位微處理器，具有8K在線系統(tǒng)可編程的Flash 存儲(chǔ)器。