【正文】 置溫度值電路 及顯示 電路。 進(jìn)而想到采用智能 溫度傳感器來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字溫度計(jì)。而采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便，簡(jiǎn)單和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高溫度控制的技術(shù)指標(biāo)。 DS18B20 使用中的注意事項(xiàng) ....................................29 結(jié) 論 .................................................................................................30 參考文獻(xiàn) .............................................................................................31 致 謝 .................................................................................................32 附 錄 .................................................................................................33 前 言 日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)及控制，在冶金 、 食品加工 、 化工等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，廣泛使用的各種加熱爐 、 熱處理爐 、 反應(yīng)爐等，都要求對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。 按鍵子程序 ................................................................26 167。 DS18B20 復(fù)位子程序 ................................................21 167。 顯示模塊原理圖 ................................................................16 第 4 章 軟件編程調(diào)試及性能分析 ....................................................17 167。 DS18B20 與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) ........................12 167。 DS18B20 的功能簡(jiǎn)介 .......................................................... 7 167。 測(cè)溫流程圖 ................................................................. 3 第 2 章 芯片功能簡(jiǎn)介 ........................................................................ 3 167。 設(shè)計(jì)總體方案及方案論證 .................................................. 2 167。此外，還介紹了系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析。 系統(tǒng)程序主要包括主程序， 測(cè) 溫子程序 和 顯示子程序等。 本論文介紹了一種以單片機(jī)為主要控制器件，以 DS18B20 為溫度傳感器的新型數(shù)字溫度計(jì)。主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。 DS18B20 新型單總線數(shù)字溫度傳感器是 DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器 , 集溫度測(cè)量和 A /D 轉(zhuǎn)換于一體 ,直接輸出數(shù)字量 ,具有接口簡(jiǎn)單、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 ： 顯示電路 ,單片機(jī) ， AT89C52，溫度傳感器 ， DS18B20 ,單總線 The Design of DS18B20 Digit Thermometer ABSTRACT Temperature is a basic parameters of the environment, people39。 溫度測(cè)量的方案與分析 ..................................................... 2 167。 AT89C52 的功能簡(jiǎn)介 .......................................................... 4 167。 芯片簡(jiǎn)介 .................................................................... 7 167。 DS18B20 的各個(gè) ROM 命令 .....................................12 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) ............................................................14 167。 主程序流程圖 ....................................................................18 167。 讀 DS18B20 子程序 ..................................................23 167。 顯示子程序 ........................................................................27 167。在日常生活中，電烤箱 、 微波爐 、 電熱水器 、 烘干箱等電器也需要進(jìn)行溫度檢測(cè)與控制。 測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式 、 從集成化向智能化 、 網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。本數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)采用美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS1820 之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測(cè)元件，其溫度值可以直接被讀出來(lái)，通過(guò)核心器件單片機(jī) AT89C52 控制溫度的讀寫和顯示，用 LED 數(shù)碼管顯示。控制器使用AT89C52，溫度傳感器使用 DS18B20，用 8 位共陰極 LED 數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示。 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為核心的溫度 測(cè)量 系統(tǒng) ，可實(shí)現(xiàn)的功能為： （ 1）測(cè)量 溫度 值 精度為 177。 （ 4） 超出 預(yù)置 值時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警 ，即發(fā)光二極管亮。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。數(shù)字溫度計(jì)總體電路框圖如圖 11 所示 。 采用智能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測(cè)元件，測(cè)溫范圍為 －55℃ ～＋ 125℃ ，最大分辨率可達(dá) ℃ 。具體實(shí)現(xiàn)步驟見(jiàn)軟件設(shè)計(jì)章節(jié)。 AT89C52 芯片簡(jiǎn)介 AT89C52 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電平，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器 (PEROM)和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM ),器件 采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 (CPU)和 Flash 存儲(chǔ)單元， 32 個(gè)可編程 I/O 口線 , 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 , 低功耗空閑和掉電模式。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口 P0 寫“ 1”時(shí)可作為高阻抗輸入端用。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (ILL)。對(duì)端口 P2 寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸 入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (ILL)。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 （ 7） RST:復(fù)位輸入。 EA 端必須保持低電平 (接地 )。 （ 9） XTAL1:振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 當(dāng)一條指令訪問(wèn) 7FH 以上的內(nèi)部地址單元時(shí)，指令中使用的尋址方式是不同的，也即尋址方式?jīng)Q定是訪問(wèn)高 128 字節(jié)。 （ 13）時(shí)鐘振蕩器 : AT89C52 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端 和輸出端。采用外部時(shí)鐘的電路如圖 41（ b）圖所示。 DS18B20 的功能簡(jiǎn)介 167。 （ 4） 測(cè) 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10℃ ～ +85℃ 時(shí)精度為 177。 （ 7） 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 “ 一線總線 ” 串行傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力 。 DS18B20 的外形及管腳排列如圖 ][2 43 和表 43 所示。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。 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。 例如＋℃的數(shù)字輸出為 0191H，－ ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)。高速暫存器 RAM結(jié)構(gòu)圖如下表 47 所示。 表 47： DS18B20 暫存寄存器分布 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位 （ LS Byte） 0 溫度值高位 （ MS Byte） 1 高溫限值（ TH） 2 低溫限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 CRC 校驗(yàn) 值 8 DS18B20 等待 DS18B20Tx 產(chǎn)生 15us—16us 脈沖 60240 主機(jī)復(fù)位脈沖 VCC 480usTX960us 主機(jī) Rx min480us 1Wire Bus GND 圖 44 （ a）初始化時(shí)序 主機(jī)控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機(jī)發(fā)一復(fù)位脈沖 (最短為 480us 的低電平 )，接著主機(jī)釋放總線進(jìn)入接收狀態(tài)， DS18B20 在檢測(cè)到 I/O 引腳上的上升沿之后，等待 1560us 然后發(fā)出存在脈沖 (60240us的低電平 )。 讀時(shí)間片 :主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1us 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號(hào)。 DS18B20 與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) 圖 45 以 MCS－ 51 系列單片機(jī)為例，畫出了 DS18B20 與微處理器的 典型連接 ]4[ 。只有在總線上存在單只 DS18B20 的時(shí)候才能用這個(gè)命令。所有和 64 位 ROM 序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖?？偩€上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開(kāi)路連在一起形成“與”的效果）。然而，只有在最近一次測(cè) 溫后遇到符合報(bào)警條件的情況， DS18B20 才會(huì)響應(yīng)這條命令。可以在任何時(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令來(lái)中止寫入。 （ 8） Copy Scratchpad[48H] 這個(gè)命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 DS18B20 的 E 2 ROM 存儲(chǔ)器里，即把溫度報(bào)警觸發(fā)器字節(jié)存入非易失性存儲(chǔ)器里。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行，而后 DS18B20 保持等待狀態(tài)。這種拷貝操作在 DS18B20 上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，這樣一上電暫存器里馬上存在有效的數(shù)據(jù)了。 主控制電路和測(cè)溫控制電路原理圖 主控制電路由 AT89C52 及外圍元件構(gòu)成，測(cè)溫電路由 DS18B 預(yù)置數(shù)電路和報(bào)警電路組成。硬件電路的功能都是與軟件編程相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)的。具體電路如下圖 22 所示。 顯示電路由八位共陰極的數(shù)碼管組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) A、 B、 C、 D、 E、F、 G、 DP 等與 AT89C52 的 P1 口相連，由八個(gè) 136 歐的電阻驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)段控制功能。 主程序流程圖 圖 31 主程序流程圖 167。 DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ ROM 操作指令→存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。 開(kāi)始 拉低數(shù)據(jù)線 =0 發(fā) 600us 復(fù)位脈沖 延時(shí) 240us N Y