【正文】 設置分辨率。TM R1 1R0 1 1 1 1....圖 　DS18B20 字節(jié)定義由表 可見，DS18B20 溫度轉換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉換時間越長。因此，在實際應用中要將分辨率和轉換時間權衡考慮。 表 DS18B20 溫度轉換時間表溫度 LSB溫度 MSBTH 用戶字節(jié) 1TL 用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留CRCR0R1000101119101112分 辨 率 /位 溫 度 最 大 轉 向 時 間 /ms375750....長沙學院畢業(yè)設計7高速暫存ＲＡＭ的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。第 9 字節(jié)讀出前面所有８字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以 16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2 字節(jié)。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／LSB 形式表示。當符號位 S=0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位 S=1 時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。表 2 是一部分溫度值對應的二進制溫度數(shù)據(jù)。表 　一部分溫度對應值表溫度/℃ 二進制表示 十六進制表示+125 0000 0111 1101 000007D0H+85 0000 0101 0101 00000550H+ 0000 0001 1001 00000191H+ 0000 0000 1010 000100A2H+ 0000 0000 0000 00100008H0 0000 0000 0000 10000000H 1111 1111 1111 0000FFF8H 1111 1111 0101 1110FF5EH 1111 1110 0110 1111FE6FH55 1111 1100 1001 0000FC90H長沙學院畢業(yè)設計8DS18B20 完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、TL 字節(jié)內容作比較。若 T＞TH 或 T＜TL，則將該器件內的報警標志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行報警搜索。在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（CRC） 。主機 ROM 前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。DS18B20 的測溫原理是這這樣的,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－55℃所對應的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 溫度寄存器中，計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器 1的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器１重新開始對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)器門仍未關閉就重復上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù) [3]。長沙學院畢業(yè)設計9第 2 章 系統(tǒng)設計 功能與設計方案 功能要求設計一個基于 Visual Basic 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。用單片機系統(tǒng)接收溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，并在數(shù)碼管上顯示當前溫度值，可測溫范圍－55125 攝氏度，精度 攝氏度。 使用 編寫上位機程序，接收溫度數(shù)據(jù)并儲存在數(shù)據(jù)庫中；接收數(shù)據(jù)時，要求能同步畫出溫度變化的曲線；要求系統(tǒng)可查詢歷史溫度信息。基于 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在設計時主要應該滿足如下功能指標：1．測量溫度，并在數(shù)碼管上顯示當前溫度值；2．可測溫范圍－55125 攝氏度，精度 攝氏度；3．每秒給上位機傳送一次溫度數(shù)據(jù)；4．上位機接收溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)時間以及測溫批次等信息存儲到數(shù)據(jù)庫中；5．測溫批次可以自動生成也可手動輸入；6．接收溫度數(shù)據(jù)時，同步畫出溫度變化的曲線；7．可按批次以及測溫時間查詢溫度數(shù)據(jù)；8．將上位機軟件打包，生成安裝文件。 設計方案 方案論證方案一：由于本設計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨長沙學院畢業(yè)設計10被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D 轉換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到 A/D 轉換電路，感溫電路比較麻煩。方案二 ：進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設計也比較簡單，故采用了方案二。 總體設計框圖溫度計電路設計總體設計方框圖如圖 1 所示，控制器采用單片機 AT89C51，溫度傳感器采用 DS18B20，用 8 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示并通過串口與上位機 PC 通訊，把數(shù)據(jù)傳送給上位機，并用 VB 編寫的圖形界面把溫度的變化曲線顯示出來，并通過數(shù)據(jù)庫存儲，可查詢歷史溫度記錄。 圖 總體設計框圖主控制器單片機 AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。顯示電路顯示電路采用 8 位共陽極 LED 數(shù)碼管，從 P0 口輸出段碼，P2 口為 LED 的位選信號。單片機LED顯 示溫 度 傳 感 器復位電路時鐘振蕩蜂鳴器P C長沙學院畢業(yè)設計11溫度傳感器采用 DS18B20 溫度傳感器，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。PC 實時顯示界面顯示實時溫度數(shù)據(jù)變化曲線的界面，采用 編輯，在 程序使用 的通用串口控件 MSCOMM 來對發(fā)送到串口的數(shù)據(jù)進行采集處理。上下位機定義好通信協(xié)議和波特率。 設計中所需要的器件 單片機:AT89C51 一塊； 溫度傳感器:DS18B20 一塊；8位共陽極數(shù)碼管 一塊； 30PF電容一個，開關一個，蜂鳴器一個； 10K電阻 2個、5K的電阻排； 串行通信線。長沙學院畢業(yè)設計12 系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，報警電路，單片機主板電路等，如圖 所示。長沙學院畢業(yè)設計13 圖 設計原理圖溫度傳感器的數(shù)據(jù)線接單片機的 口，單片機通過反復讀寫 口的狀態(tài)采集數(shù)據(jù)，不過硬件簡單，軟件肯定復雜，讀寫時都有嚴格的時序要求。顯示電路采用 8 個共陽極的 LED 顯示，顯示代碼由 P0 口發(fā)送，當使用 P0 口時需要接上拉電阻，P2 口的邏輯狀態(tài)作位選線信號，達到分時選通的目的，當相應口為高電平時 LED 才能顯示相應代碼。實際使用中只用到七個 LED，最后 2 個用來顯示攝氏度符號，第二個用來顯示溫度的正負，當溫度為負時，顯示“—”號，為正時不顯示，同樣由軟件可以實現(xiàn)，當百位為零時，百位不顯示，百位十位為零時，百位十位都不顯示，這樣設計方便觀察，更加直觀。此外還接有蜂鳴器，當 DS18B20 不能正常工作時可以達到報警的目的。最后還要實現(xiàn)單片機與上位機通信的功能，所以要連接好串口，以便能向上位機發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。按健復位電路是最簡單的手動復位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現(xiàn)復位。 系統(tǒng)軟件設計 下位機軟件設計系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 主程序主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值，溫度測量每 1s 進行一次。這樣可以在一秒之內測量一次被測溫度，其程序流程見圖 所示。長沙學院畢業(yè)設計14 圖 2..3 主程序流程圖 圖 讀溫度流程圖 讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時需進行 CRC 校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖 所示。 計算溫度子程序初始化調用顯示子程序1S 到？初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉換開始命令的法國風格 法國 NYNYY發(fā) DS18B20 復位命令發(fā)跳過 ROM 命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC 校驗9 字節(jié)完？CRC 校驗正？確？移入溫度暫存器結束　NNY長沙學院畢業(yè)設計15發(fā) DS18B20 復位命令發(fā)跳過 ROM 命令發(fā)溫度轉換開始命令 結束計算溫度子程序將 RAM 中讀取值進行轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖 所示。圖 計算溫度流程圖 圖 溫度轉換流程圖 溫度轉換命令子程序溫度轉換命令子程序主要是發(fā)溫度轉換開始命令，當采用 12 位分辨率時轉換時間約為 750ms，在本程序設計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉換的完成，如圖 所示。 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當最高顯示位為 0 時將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖 所示。 開始溫度零下?溫度值取補碼置“—”標志計算小數(shù)位溫度值 計算整數(shù)位溫度值 結束置“+”標志NY溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù) 0？百位數(shù) 0？十位數(shù)顯示符號百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號） 結束NNYY長沙學院畢業(yè)設計16圖 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 　 上位機軟件設計上位機是應用 VB 進行編寫的，它把下位機傳送上來是兩字節(jié)的十六進制數(shù)據(jù)進行解碼顯示出來。當點擊采集溫度時，上位機向下位機發(fā)送采集溫度命令字符“1” ，當下位機接受到命令時，向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)。使用 編寫上位機程序，接收溫度數(shù)據(jù)并儲存在數(shù)據(jù)庫中；接收數(shù)據(jù)時，能同步畫出溫度變化的曲線，系統(tǒng)可查詢歷史溫度信息。具體在上下位機程序里面體現(xiàn)出來。下圖 為上位機工作流程圖。長沙學院畢業(yè)設計17圖 上位機工作流程圖數(shù)據(jù)采集實時顯示程序設計思路：本程序使用 的通用串口控件 MSComm 來對發(fā)送到串口的數(shù)據(jù)進行采集處理。 的 MSComm 通信控件提供了一系列標準通信命令的接口，它允許建立串口連接，可以連接到其他通信設備（如 Modem） ．還可以發(fā)送命令、進行數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應在通信過程中可能發(fā)生的各種錯誤和事件，從而可以用它創(chuàng)建全雙工 、事件驅動的、高效實用的通信程序。一般說來，計算機都有一個或多個串行端口，它們依次為 ComCom2 、… ，這些串口還提供了外部設備與 PC 進行數(shù)據(jù)傳輸和通信的通道。這些串口在 CPU 和外設之間充當解釋器的角色?；緦傩耘c描述如下：屬性 描述CommPort 設置或返回通信端口號Settings 以字符串的形式設置或返回波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和停止位PortOpen 設置或返回通信端口的狀態(tài)。也可以打開和關閉端口Input 返回和刪除接收緩沖區(qū)中的字符長沙學院畢業(yè)設計18Output 將字符串寫入發(fā)送緩沖區(qū) CommEvent 屬性為通信事件或錯誤返回下列值之一，在該控件的對象庫中也可以找到這些常量。你只首先要確定一個 msm 控件在 system 目錄下并且該控件已經被 windows 注冊，程序才能正常運行。有數(shù)據(jù)向串口發(fā)過來時,程序可以將數(shù)據(jù)接收到,接收的數(shù)據(jù)是字符型的,那么將數(shù)據(jù)轉化為數(shù)字型的,再將這個數(shù)據(jù)的大小作為畫圖的某一個點的縱坐標,橫坐標為數(shù)據(jù)的序,這個就是圖形顯示基本原