【正文】 公司的高密度、非易失性存儲技術(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 存儲單元， 32 個可編程 I/O 口線 , 3 個 16 位定時 /計(jì)數(shù)器 , 低功耗空閑和掉電模式。采用智能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測元件，測溫范圍為 － 55℃ ～＋ 125℃ ，最大分辨率可達(dá) ℃ 。 DS18B20 可以直接讀出被測 量的 溫度值，而采用 3 線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。 （ 5） 系統(tǒng)具有數(shù)碼顯示功能，能實(shí)時顯示設(shè)定溫度值和測得的實(shí)際溫度值。1 ℃ 。控制器使用 AT89C52，溫度傳感器使用 DS18B20，用 8 位共陰極 LED 數(shù)碼管以動態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示。本數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)采用美國 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 作為檢測元件，其溫度值可以直接被讀出來，通過核心器件單片機(jī)AT89C52 控制溫度的讀寫和顯示，用 LED 數(shù)碼管顯示。 測量溫度的關(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。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)行溫度檢測與控制。 由于采用了改進(jìn)型智能溫度傳感器 DS18B20 作為檢測元件，與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比 ,本數(shù)字溫度計(jì)減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。硬件電路主要包括主控制器，測溫 控制 電路和顯示電路等，主控制器采用單片機(jī) AT89C52，溫度傳感器采用美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 DS18B20， 顯示電路采用 8 位共 陰極 LED 數(shù)碼管 ， ULN2803A 為驅(qū)動的 動態(tài)掃描直讀顯示。 編號 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文 題 目 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 系 部 電氣工程 專 業(yè) 電氣自動化 班 級 指導(dǎo)教師 顧問教師 摘要 I 摘 要 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人們生活與環(huán)境溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實(shí)時測量溫度，在工業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和控制具有重要的意義。 測溫控制電路由溫度傳感器 和預(yù)置溫度值比較報警電路組成，當(dāng)實(shí)際測量溫度值大于預(yù)置溫度值時，發(fā)出報警信號，即發(fā)光二極管亮。DS18B20 溫度計(jì)還可以在高溫報警、遠(yuǎn)距離多點(diǎn)測溫控制等方面進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，具有很好的發(fā)展前景。傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻。 在 測溫電路 中 ，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來， 先 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換， 然后 用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理， 再 在顯示電路上，將被測溫度顯示出來 。測溫范圍為 － 55℃ ～＋125℃ ，最大分辨率可達(dá) ℃ 。系統(tǒng)程序主要包括主程序 、 溫度控制子程序 及 顯示子程序等等。 （ 2） 系統(tǒng)允許的誤差范圍為 1℃以內(nèi) 。 設(shè)計(jì)總體方案及方案論證 在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱點(diǎn)阻。 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由 5 個模塊組成：主 控制 器 AT89C52，溫度傳感器 DS18B20，報警電路，按鍵電路 及 驅(qū)動 顯示電路。 DS18B20 可以直接讀出被測量的溫度值，而且采用 3 線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。功能強(qiáng)大的 AT89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。 （ 4） P1 口 :P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動 (吸收或輸出電流 )4 個 TTE 邏輯門電路。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行 MOVX RI 指令 )時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流 (ILL)。 表 22 P3 口的第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0 （外中斷 0） INT1 （外中斷 1） T0（定時 /計(jì)數(shù) 0） T1（定時 /計(jì)數(shù) 1） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） （ 8） EA /VPP:外部訪問允許。 如 EA 端為高電平 (接 VCC 端 )， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 （ 11）數(shù)據(jù)存儲器： AT89C52 有 256 個字節(jié)的內(nèi)部 RAM,80HFFH 高 128 個字節(jié)與特殊功能寄存器 (SFR)地址是重疊的 ，也就是高 128。如果指令是直接尋址方式則為訪問特殊功能寄存器。 外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF 士 10pF，而如果使用陶瓷諧振器，建議選擇 40pF 士 l0pF。 （ a）內(nèi)部振蕩電路 （ b）外部振蕩電路 圖 21 振蕩電路 由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 （ 4） 測 溫范圍－ 55℃ ～＋ 125℃ ，在 10℃ ～ +85℃ 時精度為 177。 （ 7） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 “ 一線總線 ” 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力 。 I/O C 圖 2 64 位ROM和單線接 口 高速緩存 存儲器 存儲器和控制器 8 位 CRC 生成器 溫度傳感器 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 配置寄存器 電源檢測 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 圖 22 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 表 23 DS18B20引腳定義： 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 DS18B20中的溫度傳感器完成對溫度的測量，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。 表 24 DS18B20溫度值格式表 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LS Byte 23 22 21 20 2 1? 2 2? 2 3? 24? bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 第三章 芯片功能簡介 9 MS Byte S S S S S 26 25 24 （ 2） 高低溫報警觸發(fā)器 TH和 TL DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。 R1 和R0 用來設(shè)置分辨率，如下表 26 所示（ DS18B20 出 廠時被設(shè)置為 12 位） 。 表 26 溫度分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 3. DS18B20的工作時序 DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ ROM操作指令→存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。在 15us 之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果采樣為高電平，就寫 1，如果 為低電平，寫 0 就發(fā)生。每個讀周期最短的持續(xù)期為 60us,各個讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。只有在總線上存 在單只 DS18B20的時候才能用這個命令。所有和 64位 ROM序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖。總線上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起形成“與”的效果）。然而，只 有在最近一次測溫后遇到符合報警條件的情況， DS18B20才會響應(yīng)這條命令?？梢栽谌魏螘r刻發(fā)出復(fù)位命令來中止寫入。 （ 8） Copy Scratchpad[48H] 這個命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 DS18B20的 E2 ROM存儲器里，即把溫度報警觸發(fā)器字節(jié)存入非易失性存儲器里。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上電時自動執(zhí)行，這樣一上電暫存器里馬上存在有效的數(shù)據(jù)了。 AT89C52 是此硬件電路設(shè)計(jì)的核心，通過 AT89C52 的管腳 與 DS18B20 相連，控制溫度的讀出和顯示。具體電路原理圖如下圖 31 所示。顯示時采用循環(huán)移位法，即八位數(shù)碼管依次循環(huán)點(diǎn)亮，利用人眼睛的視覺暫留效果達(dá)到連續(xù)顯示，主程序每運(yùn)行一遍便調(diào)用一次顯示子程序，將數(shù)據(jù)顯示出來。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作都是按時序進(jìn)行的。 Y 程序如下 ： RESET: NOP L0: CLR ；拉低數(shù)據(jù)線 MOV R2,200 ；發(fā)出 600us 的復(fù)位脈沖 L1: NOP DJNZ R2, L1 開始 拉低數(shù)據(jù)線 =0 發(fā) 600us 復(fù)位脈沖 送給 CY 延時 500us DS18B20 等 待 60us 主機(jī)釋放數(shù)據(jù)線 =1 DS