【正文】 部，各占 16B，左邊為 5? 右邊為 6? 根據在 LCD上開始顯示的行列號及每行的列數可找到顯示 RAM對應的地址，設立光標，送上要顯示的漢字的一字節(jié)，光標位置加 1，送第二字節(jié)，按行按列對齊，送第三字節(jié) ?? 直到 32B顯示完就可在LCD上得到一個完整的漢字。 溫度傳感器 溫度傳感器 DS18B20 是 一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等 測溫元件相比， 能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現 9～ 12 位的數字值讀數方式。 DS18B20 具有獨特的單線接口 ， 僅需 一個端口引腳進行通信 ，并且 多個 DS18B20可 并聯(lián)在惟一的三線上，實現多點組網功能；用戶 還 可 根據需要 定義報警設置 ，十分方便。 DS18B20 內部結 構 DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，其內部結構框圖如圖 2 所示。 圖 2 DS18B20 內部結構 I/O C 64 位ROM 和 單線接口 高速緩存 存儲器控制邏輯輯輯 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 Vdd 武漢理工大學《專業(yè)課程設計 2》課程設計說明書 5 溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性 1可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM的結構為 8 字節(jié)的存儲器，結構如圖 3 所示。頭 2 個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第4 字節(jié) TH 和 TL的拷貝是易失的，每次上電復位時被刷新。第 5 個字節(jié)為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率。 DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數值。該字節(jié)各 位的定義如圖 3 所示。低 5 位一直為 1， TM 是工作模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式， DS18B20 出廠時該位被設置為 0， R1 和R0 決定溫度轉換的精度位數，來設置分辨率。 圖 3 DS18B20 字節(jié)定義 當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。單片機通過單線接口讀出該數據，讀數據時低位在 前 ，高位在后，數據格式以 ℃ ／ 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 ，再計算十進制數值。表 2 是一部分溫度值對應的二進制溫度數據。 表 2 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 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 武漢理工大學《專業(yè)課程設計 2》課程設計說明書 6 DS18B20 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 響應 主機發(fā)出的報警搜索命令。 DS18B20 測溫原理 如圖 4 所示，圖中低溫度系數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器 1，高溫度系數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器 2 的脈沖輸入。 圖 中還 隱藏著 計數門，當計數門打開時， DS18B20就對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖進行計數 ， 進而完成溫度測量。計數門的開啟時間由高溫度系數振蕩器來決定，每次測量前，首先將－ 55℃ 所對應的一個基數分別置入減法計數器 1 和 溫度寄存器中，計數器 1 和溫度寄存器被預置在－ 55℃ 所對應的一個基數值。 圖 4 DS18B20 測溫原理圖 減法計數器 1 對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當減法計數器 1 的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數器 1 的預置將重新被裝入，減法計數器1 重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數 。 如此循環(huán)直到減法計數器 2 計數到 0 時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數值就是所測溫度值。 圖 4 中的斜率累加器的 輸出用于修正減法計數器的預置值，只要計數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 → 處理數據。 武漢理工大學《專業(yè)課程設計 2》課程設計說明書 7 掉電保護電路 傳統(tǒng)的數據記錄方式是隔時采樣或定時采樣，沒有具體的時間記錄，因此只能記錄數據而無法準確記錄其出現的時間 。 低功耗時鐘芯片 DS1302 可以對年、月、日、周 、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償等多種功能。 同時可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。 DS1302 內部結構圖如圖 5 所示。 圖 5 DS1302 內部結構圖 DS1302 是 一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、 日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償功能，工作電壓寬達 ～ 。采用三線接口與 單片機 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM數據。 DS1302內部有一個 318 的用于臨時性存放數據的 RAM 寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升級產品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 和 后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 武漢理工大學《專業(yè)課程設計 2》課程設計說明書 8 3 系統(tǒng)整體硬件電路 主板電路 系統(tǒng)整體硬件電路包括 ： 傳感器數據采集電路，溫度 和時間 顯示電路，上下限報警調整電路，單片機主板電路等，如圖 6 所示。 圖 6 單片機主板電路 單片機主板電路 中有三個獨立式按鍵可以調整溫度計的上下限報警設置 和數字鐘時間校準 ，蜂鳴器可以在被測溫度 超出 上下限范圍內時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時 液晶顯示屏 LCD1604 也 將顯示 報警提示信息 ，這時可以調整報警上下限，從而測出被測的溫度值。 單片機主板電路 中的按健復位電路是上電復位加手動復位，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，就可以實現復位。 DS18B20 與單片機的接口電路 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 7 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個 MOSFET管 完成對總線的上拉。 當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10us。采用寄 生電源供電方式時 VDD 端接地。由于單線制只有一根線，武漢理工大學《專業(yè)課程設計 2》課程設計說明書 9 因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 圖 7 DS18B20 與單片機的接口電路 掉電 充電 電路 實時時鐘電路 DS1302 是一種具有涓細電流充電能力的電路，采用 晶振 ， 可為掉電保護電源提供可編程的充電功能。 DS1302 實時時鐘電路 如圖 8 所示。 圖 8 DS1302 實時時鐘電路 系統(tǒng)整體硬件電路 圖 9 系統(tǒng)整體硬件 電路 武漢理工大學《專業(yè)課程設計 2》課程設計說明書 10 4 系統(tǒng)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，顯示數據刷新子程序等。 主程序 主程序的主要功能是負責溫度 和時間日歷 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 10 所示。