【正文】 ） 簡單的多點(diǎn)分布式測溫應(yīng)用。（4） 無需外部器件。（5） 可通過數(shù)據(jù)線供電。（6） 測溫范圍為55～+125℃。（7） 在10～+85℃范圍內(nèi)精確度為177。5℃。（8） 溫度計分辨率可以被使用者選擇為9～12位。（9） 最多在750ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換為12為數(shù)字。（10）用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置。（11）報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度的器件。（12）與DS1822兼容的軟件。（13）應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)。DS18B20既可寄生供電也可由外部5V電源供電。在寄生供電情況下，當(dāng)總線為高電平時，DS18B20從總線上獲得能量并儲存在內(nèi)部電容上，當(dāng)總線為低電平時，由電容向DS18B20供電。 DS18B20工作原理DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖23所示，主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。圖23 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20的測溫原理是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關(guān)系，把溫度信號直接轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，通過內(nèi)部計數(shù)器對受溫度影響的振蕩器周期的計數(shù)可實現(xiàn)溫度測量。低溫時振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時振蕩器的脈沖無法圖24 DS18B20溫度值格式通過門電路。DS18B20 輸出的溫度數(shù)據(jù)用攝式溫度校準(zhǔn)；對于華氏溫度的應(yīng)用，可以通過一個轉(zhuǎn)換程序查找。溫度數(shù)據(jù)存儲在一個16位的擴(kuò)展符號中的兩個補(bǔ)充數(shù)目的溫度寄存器中（見圖24）。符號位（S）指示溫度的正負(fù)：如果為正，S = 0 ，否則S = 1。如果DS18B20的精度設(shè)為12位，則所有溫度寄存器中的位將包含有效的數(shù)據(jù)。對于11位的精度，位0沒有定義。對于10位的精度，位1和位0沒有定義。而對于9位的精度，位位1和位0沒有定義。表21給出了數(shù)字輸出的數(shù)據(jù)和對應(yīng)12位精度轉(zhuǎn)換時讀得的溫度值。表21 溫度/數(shù)據(jù)的關(guān)系溫度數(shù)字輸出（二進(jìn)制）數(shù)字輸出（16進(jìn)制）+125176。C0000 0111 1101 000007D0h+85176。C*000 0101 0101 00000550h+176。C0000 0001 1001 00010191h+176。C0000 0000 1010 001000A2h+176。C0000 0000 0000 10000008h0176。C0000 0000 0000 00000000h176。C1111 1111 1111 1000FFF8h176。C1111 1111 0101 1110FF5Eh176。C1111 1110 0110 1111FE6Fh55176。C1111 1100 1001 0000FC90hDS1B20完成一次溫度轉(zhuǎn)換后，就拿溫度值與和存儲在TH和TL中一個字節(jié)的用戶自定義的報警預(yù)置值進(jìn)行比較。標(biāo)志位（S）指出溫度值的正負(fù)：正數(shù)S=0，負(fù)數(shù)S=1。TH和TL寄存器是非易失性的，所以它們在掉電時仍然保存數(shù)據(jù)。當(dāng)TH和TL為8位寄存器時，4位溫度寄存器中的11個位用來和TH、TL進(jìn)行比較。如果測得的溫度高于TH或低于TL，報警條件成立，DS18B20內(nèi)部就會置位一個報警標(biāo)識。每進(jìn)行一個次測溫就對這個標(biāo)識進(jìn)行一次更新；因此，如果報警條件不成立了，在下一次溫度轉(zhuǎn)換后報警標(biāo)識將被移去（如圖25所示）。圖25 TH和TL寄存器格式 溫度探測電路溫度探測器使用5V直流電壓供電。探測器中DS18B20采用寄生電源供電方式，保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)能提供足夠的電流，在圖26中，，該I/O口對DS18B20進(jìn)行控制并取得溫度值。DS18B20采用的是串行數(shù)字傳送，它是將溫度以二進(jìn)制數(shù)的形式一個一個進(jìn)行傳送，在傳送的過程中，有的數(shù)字為高電平，為了在傳送過程中，保證數(shù)據(jù)的長距離傳送，所以要用一個上拉電阻將電平拉高。系統(tǒng)中，DS18B20一直會不停的工作，對于溫度的報警，要等待DS18B20將數(shù)據(jù)全部傳到CPU中，并對CPU中設(shè)定的值進(jìn)行比較后，才能做出是否報警的處理。 圖26 溫度探測電路 濕度探測電路設(shè)計濕度探測電路用于對溫室濕度進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)溫室濕度超過限定值時，探測電路向單片機(jī)發(fā)送報警信號。濕度探測電路原理圖如圖27所示。濕度探測電路主 控 CPUAT89C51圖27 濕度探測電路原理圖 濕度探測電路器件選擇在濕度電路設(shè)計中，我使用HTF3223濕度采集模塊，HTF3223是用電容式相對濕度傳感器HS1101做的頻率輸出濕度模塊，適用于需要精確可靠檢測濕度的用戶，有很小的易于安裝的接頭，可以非常節(jié)省成本的機(jī)械自動安裝。由于它是線性的頻率輸出濕度檢測模塊，因此可以直接與微處理器相接。濕度采集模塊HTF3223主要特性：（1）瞬時飽和后長時間飽和階段。（2）快速響應(yīng)時間。（3）高化學(xué)抗性。（4）不受水浸影響。（5）專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)。 HTF3223參數(shù)HTF3223是一款電容式相對濕度采集模塊，它以頻率的形式輸出數(shù)據(jù)。最大額定值如表22所示。表22 最大額定值表參數(shù)符號參數(shù)值單位儲存溫度Tstg40—85℃存儲濕度范圍RHstg0—100%RH供電電壓Vs7Vdc濕度范圍RH0—99%RH溫度范圍Ta30—80℃特征參數(shù)如表23所示。表23 特征參數(shù)表特征參數(shù)符號MinTypMax單位濕度測量范圍RH1095%RH相對濕度準(zhǔn)確度RH+/5+/10%RH供電電壓VsVdc標(biāo)稱輸出@相對濕度= 55 ％Fout867085708830Hz漏電流IcmA溫度系數(shù)（0—60℃）Tcc+/%RH/℃平均靈敏度（33%—75%RH）△C/%RHPf/%RH灌電流能力Is100uA恢復(fù)時間@150結(jié)露t10s濕滯+/%RH長時間穩(wěn)定性%RH/yr響應(yīng)時間（ 33至76 ％相對濕度，靜態(tài)， @ 63 ％ ）τ10s濕度采集模塊輸出模擬信號頻率為：f=974018RH （公式21）其頻率與濕度的關(guān)系表如表24所示。表24 頻率與濕度關(guān)系表RH（%）05101520253035404550f(Hz)956094709380929091909110902089308840RH(%)556065707580859095100F(Hz)875086608570848083908300821081208030由表24可知，頻率與濕度呈線性關(guān)系，且濕度越大對應(yīng)的頻率越小。 濕度探測電路濕度探測電路如圖28所示，電源是由5V直流電源供電，HTF3223濕度采集模塊將采集到的頻率送到單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)對其進(jìn)行處理，根據(jù)頻率計算出當(dāng)前的濕度值，然后將所得的濕度值與單片機(jī)預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，如果計算值在預(yù)設(shè)值范圍內(nèi)，單片機(jī)循環(huán)上次工作，如果計算值超過預(yù)設(shè)值，單片機(jī)則將報警信號傳遞給報警系統(tǒng)進(jìn)行蜂鳴器報警。圖 28 濕度探測電路3 報警系統(tǒng)電路設(shè)計3. 1 自動報警電路設(shè)計用戶端自動報警電路是整個報警系統(tǒng)的重中之中，自動報警電路如圖31所示，它是由電源模塊、LCD顯示模塊和報警電路模塊組成。電源電路LCD顯示報警電路 用戶端自動報警器主 控CPU圖31 自動報警電路組成框圖 微處理器電路的設(shè)計 微處理器器件的選擇系統(tǒng)微處理器采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)。這是因為AT89C51采用COMS工藝，是一種低功耗、高性能的，與INTEL8051系列單片機(jī)完全兼容的8位微控制器。AT89C51內(nèi)部帶有4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。并且對于AT89C51我們比較熟悉，使用起來比較熟練。AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保持RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。它的引腳圖如圖32所示。圖32 AT89C51引腳圖 微處理器電路的連接微處理器電路硬件設(shè)計見圖33所示。振蕩電路由兩個33P的電容和12MHz的晶振構(gòu)成，是電路中定時信號的產(chǎn)生方法。它接的是AT89C51的XTAL1和XTAL2兩個端口，XTAL1和XTAL2分別是振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端和振蕩器反相放大器的輸出端。、濕度傳感器相連，實現(xiàn)對各種警情數(shù)據(jù)的采集。、它們警情數(shù)據(jù)送入CPU，因此在系統(tǒng)中是AT89C51的輸入端。為防止環(huán)境干擾信號對觸發(fā)中斷的影響，當(dāng)響應(yīng)中斷后，對中斷信號多次巡檢，確認(rèn)是中斷信號時，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認(rèn)為是外界干擾信號不執(zhí)行報警處理，有效降低誤報機(jī)率。圖33 微處理器電路硬件連接圖REST是接單片機(jī)復(fù)位電路，復(fù)位電路如圖34所示，它是對單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，在設(shè)計中我們使用的是按鍵復(fù)位。AT89C51的復(fù)位需出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平，也就是高電平復(fù)位。當(dāng)按下開關(guān)時，RST端口接通+5V的電源，電壓會上升到與電源相同的電位。同時，由于電容有儲存電量的作用，因此電容也有了電量，所以在開關(guān)斷開以后，電容會放出能量，使RST端繼續(xù)為高電平，當(dāng)電壓持續(xù)達(dá)到單片機(jī)工作的兩個機(jī)器周期時，單片機(jī)就會實現(xiàn)復(fù)位，當(dāng)電容中儲存的電量