【正文】 合，按照DS18B20 溫度傳感器數(shù)據(jù)采集 單片機(jī) 1602 液晶顯示電路 報(bào)警電路 2 DS18B20 的通信協(xié)議，由主機(jī)向 DS18B20 發(fā)送命令，讀取 DS18B20 轉(zhuǎn)換的溫度，從而實(shí)現(xiàn)對 環(huán)境的溫度的測量， 當(dāng)溫度超過一定的值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警 。 采用智能溫度傳感器 DS18B20，它直接輸出數(shù)字量，精度高，電路簡單，只需要模擬 DS18B20 的讀寫時(shí)序，根據(jù) DS18B20 的協(xié)議讀取轉(zhuǎn)換的溫度。 此方案硬件電路非常簡單，但程序設(shè)計(jì)復(fù)雜一些，但是在課外對 DS18B字符型液晶顯示有所了解，而且曾經(jīng)在網(wǎng)上看到過此類程序程序設(shè)計(jì)，并且我已經(jīng)使用 過開發(fā) 工具 KEIL 用 C 語言對系統(tǒng)進(jìn)行了程序 設(shè)計(jì)，用單片機(jī)開發(fā)板對系統(tǒng)進(jìn)行了測試 ，達(dá)到了預(yù)期的結(jié)果。由此可見，該方案完成具有可行性，體現(xiàn)了技術(shù)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)上也沒有任何問題。 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇 AT89C51 作為溫度測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心器件。該器件是 INTEL 公司生產(chǎn)的MCS51 系列單片機(jī)中的基礎(chǔ)產(chǎn)品，采用了可靠的 CMOS 工藝制造技術(shù)，具有高性能的 8 位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 的 CMOS 產(chǎn)品。不僅結(jié)合了 HMOS 的高速和高密度技術(shù)及 CHMOS 的低功耗特征，而且繼承和擴(kuò)展了 MCS 一 48 單片機(jī)的體系 結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 (1)中央處理器 AT89C51 簡介 ① AT89C51 的特點(diǎn) AT89C51 具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： AT89C51 與 MCS51 系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容； 片內(nèi)有 4k 字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲器； 全靜態(tài)工作 ,工作范圍： 0Hz～ 24MHz； 三級程序存儲器加密； 128 8 位內(nèi)部 RAM； 32 位雙向輸入輸出線； 兩個(gè)十六位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 五個(gè)中斷源 ,兩級中斷優(yōu)先級； 一個(gè)全雙工的異步串行口； 間歇和掉電兩種工作方式。 ② AT89C51 的功能描述 AT89C51 是一種低損耗、高 性能、 CMOS 八位微處理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲器，能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存 3 時(shí)間為十年。它與 MCS51 系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替 MCS51 系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒有的功能 [1]。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于 4K，四個(gè) I/O 口全部提供給用戶?？捎?5V電壓編程 ,而且擦寫時(shí)間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時(shí)間 的百分之一 ,與8751/87C51 的 12V 電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（ ~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～ 24MHz 之間，比 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz～ 12MHz 更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。 AT89C51 芯片提供三級程序存儲器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 P0 口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯ν獠看鎯ζ鞯淖x /寫操作。 ③ AT89C51 引腳功 能 AT89C51 單片機(jī) P3 口第二功能如表 31 所示 [2]。 表 31 P3口的第二功能 端口引腳 各個(gè)功能 RXD (串行口輸入端 ) TXD (串行口輸出端 ) INTO (外部中斷 0請求輸入端，低電平有效 ) INT1 (外部中斷 1請求輸入端，低電平有效 ) T0 (定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0計(jì)數(shù)脈沖輸入端 ) T1 (定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1計(jì)數(shù)脈沖輸入端 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選擇通信輸出端，低電平有效 ) RD (外部數(shù)據(jù)存 儲器讀選擇通信輸出端，低電平有效 ) 溫度傳感器 的工作原理 與單片機(jī)的連接 溫度傳感器的單總線 (1Wire)與單片機(jī)的 P2． 7 連接， P2． 7 是單片機(jī)的高位地址線。 P2 端口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O，其輸出緩沖級可驅(qū)動 (吸收或輸出電流 )4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對該端口寫 “1”，可通過內(nèi)部上拉電阻將其端口拉至高電平，此時(shí)可作為輸入口使用，這是因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某一引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流 [3]。 如圖 31 所示： DS18B20 與單片機(jī)的接口電路非常簡單。 DS18B20 只 有三個(gè)引腳，一個(gè)接地，一個(gè)接電源，一個(gè)數(shù)字輸入輸出引腳接單片機(jī) I/O 口，電源與數(shù)字輸入輸 4 出腳間需要接一個(gè) 的電阻 [4]。 圖 31溫度傳感器與單片機(jī)的連接圖 (3)DS18B20 的工作原理 ① DS18B20 數(shù)字溫度傳感器概述 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn) 只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 在 DS18B20 中的每個(gè)器件 上都有獨(dú)一無二的序列號。 實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測溫。 測量溫度范圍在 － 到 ＋ 之間。 數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。 內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 DS18B20 引腳功能描述見表 32 表 32 DS18B20詳細(xì) 引腳功能描述 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù) 字 輸入輸出 引腳 ,開漏單總線接口引腳 ,當(dāng)使用寄生電源時(shí) ,可向電源提供電源 3 VDD 可 選擇 的 VDD引腳 ,當(dāng)工作于寄生電源時(shí) ,該引腳必須接地 ② DS18B20 的內(nèi) 部結(jié)構(gòu) DS18B20 的內(nèi)部框圖如 圖 32 所示。 64 位 ROM 存儲器件獨(dú)一無二的序列號。暫 5 存器包含兩字節(jié)（ 0 和 1 字節(jié)）的溫度寄存器，用于存儲溫度傳感器的數(shù)字輸出。暫存器還提供一字節(jié)的上線警報(bào)觸發(fā)（ TH）和下線警報(bào)觸發(fā)（ TL）寄存器（ 2 和 3 字節(jié)），和一字節(jié)的配置寄存器（ 4 字節(jié)），使用者可以通過配置寄存器來設(shè)置溫度轉(zhuǎn)換的精度。暫存器的 6 和 7 字節(jié)器件內(nèi)部保留使用。第八字節(jié)含有循環(huán)冗余碼 （ CRC ） 。使用寄生電源時(shí)， DS18B20 不需額外的供電電源；當(dāng)總線為高電平時(shí)，功率由單總線上的上拉電阻通過 DQ 引腳提供；高電 平總線信號同時(shí)也向內(nèi)部電容 CPP 充電， CPP 在總線低電平時(shí)為器件供電。 （注： INTERNAL VDD內(nèi)部 VDD 64BIT ROM AND 1wire PROT64 位 ROM 和單線端 MEMORY CONTROL LOGIC 存儲器控制邏輯 SCRATCHPAD 暫存器 TEMPERATURE SENSOR 溫度傳感器 ALARM HIGH TRIGGER( TH） REGISTER 上限溫度觸發(fā) ALARM LOW TRIGGER( TL） REGISTER 下限溫度觸發(fā) 8BIT CRC GENERTOR 8 位 CRC 產(chǎn)生器 POWER SUPPLLY SENSE 電源探測 PARASITE POWER CIRCUIT 寄生電源電路 ） 圖 32 DS18B20的內(nèi)部框圖 (4)DS18B20 的 4 個(gè)主要數(shù)據(jù)部件 ： ①光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。光刻ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí) 現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20 的目的。 ② DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)，其中 S 為符號位。 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值 6 乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 例如 +125℃的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃的數(shù)字輸出為 0191H， ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃的數(shù)字輸出為 FC90H，如表 33所示 。（注： TEMPERATURE溫度， DIGITAL OUTPUT數(shù)字輸出） 表 33 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表 TEMPERATURE DIGITAL OUTPUT DIGITAL OUTPUT +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H ℃ 1