【正文】 .................... 7 2 ROM操作命令 ......................................... 9 DS18B20 的測溫原理 ...................................... 10 DS18B20 的測溫原理 .................................. 10 DS18B20 的測溫流程 .................................. 11 第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ...................................... 12 設(shè)計(jì)原則 ............................................... 12 主板電路設(shè)計(jì) ........................................... 12 各部分電路 ............................................. 13 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ......................................... 18 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體思路 ................................... 18 系統(tǒng)程序流圖 ........................................... 18 調(diào)試 .................................................. 23 第六章 結(jié) 論 ................................................ 24 參考文獻(xiàn) .................................................... 25 致謝 ....................................................... 26 附錄 ....................................................... 271 第一章 緒論 課題的背景及其意義 在當(dāng)今社會(huì) ，建設(shè)工程及日常生活中溫度控制都起著重要作用， 最早 的溫度控制 應(yīng) 用于工廠生產(chǎn)中， 可以 起到實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，提高生產(chǎn)效率 、 產(chǎn)品質(zhì)量 的作用 。溫度的測量及控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。利用單片機(jī)對溫度進(jìn)行控制的技術(shù)也隨之而生，并日益發(fā)展和完善，且越來越顯示出它的優(yōu)越性。 DS18B20 芯片 具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于溫度測控系統(tǒng) ， 而且 DS18S20 能提供九位溫度讀數(shù)，它無需任何2 外圍硬件即可方便地構(gòu)成溫度檢測系統(tǒng) 。 2. 能夠設(shè)定水的溫度值，設(shè)定范圍是 20℃ ～ 70℃ 。 3 第二章 溫度控制系統(tǒng)方案選擇 方案一 系統(tǒng)的硬件電路包括微控制器部分（主機(jī)），溫度檢測，人機(jī)對話（鍵盤 /顯示）三個(gè)主要部分。方案 2 主要利用 DS18B20 這塊芯片進(jìn)行溫度檢測，并將采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為單片機(jī) 識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)。 在本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方框圖如圖 所示，它由三部分組成 :①溫度采集部分采用DS18B20 溫度傳感器。此部分只用到 DS18B20 和單片機(jī)，硬件很簡單 。 單 片 機(jī) DS18B20 LED 顯示 指示燈 加熱繼電器 5 第三章 DS18B20 溫度傳感器簡介 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成 1) 64 位光刻 ROM。 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 E2PRAM。第 9 字節(jié)讀出前面所有 8 字節(jié)的 CRC碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。 (1) 初始化時(shí)序 響應(yīng)脈沖60 ~2 40等待1 5 60主機(jī) 最小4 80主機(jī)復(fù)位脈沖最小4 80 US 圖 3－ 2 初始化時(shí)序 總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖。 8 (2) 寫時(shí)序 采樣15~45采樣15~4511主機(jī)寫1 時(shí)序主機(jī)寫0 時(shí)序 圖 3－ 3 寫時(shí)序 寫時(shí)序包括寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序。 (3) 讀時(shí)序 主機(jī)采樣主機(jī)采樣454511主機(jī)寫1時(shí) 序主機(jī)寫0時(shí) 序 圖 3－ 4 讀時(shí)序 總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序是，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。主機(jī)輸出低電平延時(shí) 2us，然后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式延時(shí) 12us，然后讀取總線當(dāng)前電平，然后延時(shí) 50us[7] 9 ROM 操作命令 當(dāng)主機(jī)收到 DSl8B20 的響應(yīng)信號(hào)，便可以發(fā)出 ROM 操作命令之一，這些命令如下表 [8]。 程序也可以先跳過 ROM，啟動(dòng)所有 DSl8B20 進(jìn)行 溫度變換，再通過匹配 ROM，再逐一地讀回每個(gè) DSl8B20 的溫度數(shù)據(jù)。減法計(jì)數(shù)器 1對低溫度系數(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 2計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。此次設(shè)計(jì) 采用電源供電方式， 來 保證在有效的 DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流， 用 MOSFET管和 89S51的 。 主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過 3 個(gè)步驟： （ 1） 初始化 （ 2） ROM操作指令 （ 3） 存儲(chǔ)器操作指令 [10] 主板電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的 接 DS18B20 的 2 號(hào)引腳， P0 口送數(shù) P2 口掃描， 、 控制加熱器和電風(fēng)扇的繼電器。 和 引腳接繼電器電路的 電阻上， P1 口其他引腳懸 空。 單 片 機(jī) 18B20 14 圖 4－ 2 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 2. 顯示電路 顯示電路采用了 7 段共陰數(shù)碼管掃描電路，節(jié)約了單片機(jī)的輸出端口，便于程序的編寫。本系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。 圖 47 晶振控制電路圖 7. 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其作用是使 CPU 中的各個(gè)部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。圖中，上電瞬間 RST 端的電位與 Vcc相同，隨著電容充電電流的減小， +5V 立即加到了 RST端，該高電平使 8051 復(fù)位。用軟件支配復(fù)雜的硬件電路，流暢的編程，會(huì)使系統(tǒng)運(yùn)行變得簡單。 系統(tǒng)程序流圖 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，復(fù)位應(yīng)答子程序，寫入子程序等。 圖 52 讀 出溫度子程序 跳過 ROM 匹配命令 寫入子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令 顯示子程序 (延時(shí) ) 寫入子程序 寫入子程序 DS18B20 復(fù)位、應(yīng)答子程序 DS18B20 復(fù)位、應(yīng)答子程序 跳過 ROM 匹配命令 讀溫度命令子程序 終 止 20 3）復(fù)位、應(yīng)答子程序 圖 53 復(fù)位、應(yīng)答子程序 開始 口清 0 延時(shí) 537US 口置 1 標(biāo)志位置 1 50US 是否有低電平 有 234US低電平 口置 1 終止 標(biāo)志位置 1 是 否 21 4）寫入子程序 圖 54 寫入子程序 進(jìn)位 C 清 0 清 0 延時(shí) 12US 帶進(jìn)位右移 延時(shí) 46US 置 0 R2 是否為 0 終止 開始 22 5)系統(tǒng)總的流程圖 圖 55 系統(tǒng)總的流程圖 開 始 初始化 DS18B20 顯示當(dāng)前溫度 判斷當(dāng)前溫度值 超過設(shè)定 溫度上限 啟動(dòng)風(fēng)扇 降低溫度 紅燈亮 設(shè)定溫度上、下限 啟動(dòng)電熱爐升高溫度 是 否 低于設(shè)定 溫度下限 是 綠燈亮 否 23 調(diào)試