【正文】 設(shè)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(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。 表 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)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(zhuǎn) 向 時(shí) 間 /ms375750....長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第 2 字節(jié)。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／LSB 形式表示。當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位 S=1 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表 2 是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。表 　一部分溫度對(duì)應(yīng)值表溫度/℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)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(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)8DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 RAM 中的 TH、TL 字節(jié)內(nèi)容作比較。若 T＞TH 或 T＜TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC） 。主機(jī) ROM 前 56 位來(lái)計(jì)算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。DS18B20 的測(cè)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(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)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(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 溫度寄存器中，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。減法計(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)減法計(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，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計(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)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù) [3]。長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 功能與設(shè)計(jì)方案 功能要求設(shè)計(jì)一個(gè)基于 Visual Basic 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。用單片機(jī)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(dāng)前溫度值，可測(cè)溫范圍－55125 攝氏度，精度 攝氏度。 使用 編寫上位機(jī)程序，接收溫度數(shù)據(jù)并儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；接收數(shù)據(jù)時(shí)，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?；? 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)主要應(yīng)該滿足如下功能指標(biāo)：1．測(cè)量溫度，并在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前溫度值；2．可測(cè)溫范圍－55125 攝氏度，精度 攝氏度；3．每秒給上位機(jī)傳送一次溫度數(shù)據(jù)；4．上位機(jī)接收溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)時(shí)間以及測(cè)溫批次等信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中；5．測(cè)溫批次可以自動(dòng)生成也可手動(dòng)輸入；6．接收溫度數(shù)據(jù)時(shí)，同步畫出溫度變化的曲線；7．可按批次以及測(cè)溫時(shí)間查詢溫度數(shù)據(jù)；8．將上位機(jī)軟件打包，生成安裝文件。 設(shè)計(jì)方案 方案論證方案一：由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)，這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。方案二 ：進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)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(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故采用了方案二。 總體設(shè)計(jì)框圖溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖 1 所示，控制器采用單片機(jī) 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(shí)現(xiàn)溫度顯示并通過(guò)串口與上位機(jī) PC 通訊，把數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)，并用 VB 編寫的圖形界面把溫度的變化曲線顯示出來(lái)，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，可查詢歷史溫度記錄。 圖 總體設(shè)計(jì)框圖主控制器單片機(jī) AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(yáng)極 LED 數(shù)碼管，從 P0 口輸出段碼，P2 口為 LED 的位選信號(hào)。單片機(jī)LED顯 示溫 度 傳 感 器復(fù)位電路時(shí)鐘振蕩蜂鳴器P C長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)11溫度傳感器采用 DS18B20 溫度傳感器，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9～12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。PC 實(shí)時(shí)顯示界面顯示實(shí)時(shí)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(lái)對(duì)發(fā)送到串口的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理。上下位機(jī)定義好通信協(xié)議和波特率。 設(shè)計(jì)中所需要的器件 單片機(jī):AT89C51 一塊； 溫度傳感器:DS18B20 一塊；8位共陽(yáng)極數(shù)碼管 一塊； 30PF電容一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，蜂鳴器一個(gè)； 10K電阻 2個(gè)、5K的電阻排； 串行通信線。長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)12 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(bào)警電路，單片機(jī)主板電路等，如圖 所示。長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)13 圖 設(shè)計(jì)原理圖溫度傳感器的數(shù)據(jù)線接單片機(jī)的 口，單片機(jī)通過(guò)反復(fù)讀寫 口的狀態(tài)采集數(shù)據(jù)，不過(guò)硬件簡(jiǎn)單，軟件肯定復(fù)雜，讀寫時(shí)都有嚴(yán)格的時(shí)序要求。顯示電路采用 8 個(gè)共陽(yáng)極的 LED 顯示，顯示代碼由 P0 口發(fā)送，當(dāng)使用 P0 口時(shí)需要接上拉電阻，P2 口的邏輯狀態(tài)作位選線信號(hào)，達(dá)到分時(shí)選通的目的，當(dāng)相應(yīng)口為高電平時(shí) LED 才能顯示相應(yīng)代碼。實(shí)際使用中只用到七個(gè) LED，最后 2 個(gè)用來(lái)顯示攝氏度符號(hào)，第二個(gè)用來(lái)顯示溫度的正負(fù)，當(dāng)溫度為負(fù)時(shí)，顯示“—”號(hào)，為正時(shí)不顯示，同樣由軟件可以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)百位為零時(shí)，百位不顯示，百位十位為零時(shí)，百位十位都不顯示，這樣設(shè)計(jì)方便觀察，更加直觀。此外還接有蜂鳴器，當(dāng) DS18B20 不能正常工作時(shí)可以達(dá)到報(bào)警的目的。最后還要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)通信的功能，所以要連接好串口，以便能向上位機(jī)發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。按健復(fù)位電路是最簡(jiǎn)單的手動(dòng)復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時(shí)，可以手動(dòng)復(fù)位，這樣就不用在重起單片機(jī)電源，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)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(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20 的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每 1s 進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見圖 所示。長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)需進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖 所示。 計(jì)算溫度子程序初始化調(diào)用顯示子程序1S 到？初次上電讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令的法國(guó)風(fēng)格 法國(guó) NYNYY發(fā) DS18B20 復(fù)位命令發(fā)跳過(guò) ROM 命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC 校驗(yàn)9 字節(jié)完？CRC 校驗(yàn)正？確？移入溫度暫存器結(jié)束　NNY長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)15發(fā) DS18B20 復(fù)位命令發(fā)跳過(guò) ROM 命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 結(jié)束計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進(jìn)行轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖 所示。圖 計(jì)算溫度流程圖 圖 溫度轉(zhuǎn)換流程圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用 12 位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用 1s 顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)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(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為 0 時(shí)將符號(hào)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(bǔ)碼置“—”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度值 計(jì)算整數(shù)位溫度值 結(jié)束置“+”標(biāo)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(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號(hào)） 結(jié)束NNYY長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)16圖 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 　 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)是應(yīng)用 VB 進(jìn)行編寫的，它把下位機(jī)傳送上來(lái)是兩字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼顯示出來(lái)。當(dāng)點(diǎn)擊采集溫度時(shí)，上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送采集溫度命令字符“1” ，當(dāng)下位機(jī)接受到命令時(shí)，向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。使用 編寫上位機(jī)程序，接收溫度數(shù)據(jù)并儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；接收數(shù)據(jù)時(shí)，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(jī)程序里面體現(xiàn)出來(lái)。下圖 為上位機(jī)工作流程圖。長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)17圖 上位機(jī)工作流程圖數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)顯示程序設(shè)計(jì)思路：本程序使用 的通用串口控件 MSComm 來(lái)對(duì)發(fā)送到串口的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理。 的 MSComm 通信控件提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備（如 Modem） ．還可以發(fā)送命令、進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應(yīng)在通信過(guò)程中可能發(fā)生的各種錯(cuò)誤和事件，從而可以用它創(chuàng)建全雙工 、事件驅(qū)動(dòng)的、高效實(shí)用的通信程序。一般說(shuō)來(lái)，計(jì)算機(jī)都有一個(gè)或多個(gè)串行端口，它們依次為 ComCom2 、… ，這些串口還提供了外部設(shè)備與 PC 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信的通道。這些串口在 CPU 和外設(shè)之間充當(dāng)解釋器的角色。基本屬性與描述如下：屬性 描述CommPort 設(shè)置或返回通信端口號(hào)Settings 以字符串的形式設(shè)置或返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位PortOpen 設(shè)置或返回通信端口的狀態(tài)。也可以打開和關(guān)閉端口Input 返回和刪除接收緩沖區(qū)中的字符長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18Output 將字符串寫入發(fā)送緩沖區(qū) CommEvent 屬性為通信事件或錯(cuò)誤返回下列值之一，在該控件的對(duì)象庫(kù)中也可以找到這些常量。你只首先要確定一個(gè) msm 控件在 system 目錄下并且該控件已經(jīng)被 windows 注冊(cè)，程序才能正常運(yùn)行。有數(shù)據(jù)向串口發(fā)過(guò)來(lái)時(shí),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(zhuǎn)化為數(shù)字型的,再將這個(gè)數(shù)據(jù)的大小作為畫圖的某一個(gè)點(diǎn)的縱坐標(biāo),橫坐標(biāo)為數(shù)據(jù)的序,這個(gè)就是圖形顯示基本原