【正文】 產(chǎn)、科研、生活中需要測量和控制的重要物理量，是國際單位制七個基本量之一，同時它也是一種最基本的環(huán)境參數(shù)。煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進行分流才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品；沒有合適的溫度環(huán)境，許多電子設備不能正常工作，糧倉的儲糧就會變質(zhì)霉爛，酒類的品質(zhì)就沒有保障。本設計要求系統(tǒng)測量的溫度的點數(shù)為 4 個，測量精度為 ℃，測溫范圍為55℃～+128℃。對于本次設計，其目的在于：（1）掌握數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的原理、性能、使用特點和方法，利用 C51對系統(tǒng)進行編程。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段:傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)；模擬集成溫度傳感器／控制器；數(shù)字溫度傳感器。單總線數(shù)字溫度傳感器,具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易于與微控制器接口優(yōu)點,適合于各種溫度測控系統(tǒng)（《數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 及其應用》） 。這就對糧情檢測系統(tǒng)提出了較高的要求（《 一種基于單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的儲糧溫度檢測系統(tǒng)的設計》 ） 。本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 3 頁 共 61 頁 （2）研究比較各相關元器件的功能與特點，選擇合適的元器件。本課題采用匯編語言，利用 Keil 編譯器進行編程及調(diào)試。軟件開發(fā)的難點在于 DS18B20 的時序，如果時序不正確，將無法讀出正確的溫度值，對系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。（2）AD590 的電源電壓范圍為 4V～30V，電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當于溫度變化 1K?！妗ｋ娏鬏敵鲂偷撵`敏度一般為 1mA/K。（3）實際應用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。 方案論證本設計要求測量的點數(shù)為 4，測溫范圍為55℃～+128℃，精度為 ℃。它控制雖然簡單，成本低，但是后續(xù)電路復雜，且需要進單片機溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器 LCD顯 示 電 路集成功放 報警器4鍵 盤溫 度 傳 感 器DS18B20溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁 共 61 頁 行溫度標定，集成溫度傳感器 AD590 輸出為電流信號,且輸出信號較弱，所以需要后續(xù)放大及 A/D 轉(zhuǎn)換電路，如采用普通運放則精度難以保證，而測量放大器價格較高，這樣會使系統(tǒng)成本升高。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測試，如:環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 7 頁 共 61 頁 3 電路設計 工作原理 基于 DS18B20 多點溫度測量系統(tǒng)以 AT89C51 為核心器件，以 KEIL 為系統(tǒng)開發(fā)平臺，用匯編語言進行程序設計，以 PROTEUS 作為仿真軟件設計而成的。在系統(tǒng)啟動之時，可以通過 44 鍵盤設置各點溫度的上限值，當某點溫度超過設置值時，報警器開始報警，液晶顯示該傳感器的路數(shù)、設置溫度值、實際溫度值，從而實現(xiàn)了對各點溫度的實時監(jiān)控。表 　DS18B20 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,當使用寄生電源時,可向電源提供電源3 VDD 可選擇的 VDD 引腳,當工作于寄生電源時,該引腳必須接地 DS18B20 與單片機接口電路如圖 所示，為單片機與 DS18B20 的接口電路。當寄存器高 5 位為 1 時，表示溫度為負，否則為正。該協(xié)議定義了幾種信號類型：復位脈沖、應答脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1。（1）初始化序列：復位脈沖和應答脈沖在初始化過程中，主機通過拉低單總線至少 480181。s~60181。初始化脈沖如圖 所示。① DS18B20 寫時序DS18B20 存在兩種寫時序：“寫 1”和“寫 0”。s 的恢復時間。產(chǎn)生寫 0 時序：主機拉低總線后，必須在整個時序期間至 少 480us 至 少 480us主 機 初 始 化 主 機 初 應 答Presnce pulse6024主 機 寫 ”0時 序 主 機 寫 ”1時 序主 機 讀 ”0時 序 主 機 讀 ”1時 序30us15us15us 15us15us30us30us15us15us 15us15us30us本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁 共 61 頁 保持低電平（至少 60181。s 期間，DS18B20 采樣總線的狀態(tài)。所有讀時序至少 60181。s。DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)在讀時序下降沿起始后的 15181。ROM 命令通過每個器件 64bit 的 ROM 碼，使主機指定某一特定器件（如果有多個器件掛在總線上）與之進行通信。初始化時鍵盤行線為高電平，列線為低電平。在系統(tǒng)啟動時，先按“設置”鍵，然后按相應的數(shù)字鍵，按“左移”或者“右本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 14 頁 共 61 頁 移”鍵改變其他溫度的值。 20 K 背光電源（）714 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 有些型號的模塊 120 腳為空腳 單片機與圖形液晶的接口電路 LCD 與單片機的接口電路如圖 所示：單片機對 LCD 的控制方法將在下一章中詳細介紹。當實際溫度超過設置的溫度值時，單片機引腳輸出一定頻率的信號，信號經(jīng)過音頻功放放大之后，發(fā)出報警聲。采用 AT89C51 單片機作為核心器件，DS18B20 作為溫度測量裝置，通過 AT89C51 的 口將溫度值送入單片機處理，利用 12864LCD 顯示器和 44 鍵盤作為人機接口。然后進入鍵盤設置界面。接下來對第二、三、四路溫度進行采集，處理，顯示。狀態(tài)字是了解模塊當前工作狀態(tài)的唯一的信息渠道，在每次對模塊操作之前，都要讀出狀態(tài)字，判斷 BUSY 是否為“0” 。（4）頁面地址設置 D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 1 0 1 1 1 Page(0~7)頁面地址是 DDRAM 的行地址，8 行為一頁，DDRAM 共 64 行即 8 頁，DB2DB0表示 07 頁。操作完成后列地址計數(shù)器自動加一。本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 27 頁 共 61 頁 5 系統(tǒng)仿真 PROTEUS 仿真環(huán)境介紹Proteus 是英國 Labcenter electronics 公司研發(fā)的 EDA 設計軟件， 是一個基于 ProSPICE 混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設計仿真平臺。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 原理圖繪制（1）新建文件：打開 PROTEUS, 點 FILE，在彈出的下拉菜單中選擇 NEW DESIGN，在彈出的圖幅選擇對話框中選 Landscape A4。(2)在 Source Group 1 上點擊右鍵，選擇“Add Files to Group Source Group 1 ”，把所有的源文件加進來。本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 30 頁 共 61 頁 系統(tǒng)仿真點擊全速運行按鈕，將出現(xiàn)如下仿真結果：（1）系統(tǒng)的啟動在系統(tǒng)的啟動過程之中，液晶將會顯示我的名字及揚州職大的漢語拼音。在 PROTEUS 仿真過程之中，可以通過調(diào)節(jié) DS18B20 的面板上的“↑”或者“↓” ，改變 DS18B20 測量的實際溫度。LCD 屏幕每秒刷新一次，顯示格式也達到了設計的要求。畢業(yè)設計作為綜合性的設計，它不同于以前教學中的實驗、課程設計等實踐環(huán)節(jié)。真正做到了理論聯(lián)系實際，把以前所學的知識綜合貫通進行實踐，并在實踐中不斷學習和自我完善。同時，在本次畢業(yè)設計中深深認識到自己的各個方面的不足之處，本著檢測四年所學知識的目的，我嚴格要求自己，每一環(huán)節(jié)都認真對待，定期向知道老師報告進展情況和請教不懂的地方，得以完成任務。 轉(zhuǎn)眼間已經(jīng)在美麗的揚州職業(yè)大學度過了第四個春秋，這四年是我人生中很重要的四年，這里留下了我求學的足跡，這里見證了我成長的點滴。開始他悉心指導我的選題工作，在做開題報告的過程中，就反復而又耐心的給我指出問題的所在，并幫助我糾正許多不妥之處?？梢哉f我的論文凝結了老師的辛勤汗水，謝老師的淵博知識和對學生的負責的態(tài)度深深地影響了我，也將永遠是我學習的榜樣。處理后的八位符號值溫度度存放單元 TEMPL DATA 25H 。低溫報警值存放單元 TEMPHC DATA 29H 。LCD RS 端 LCD_RW EQU 。負數(shù)標志位 FLAG3 EQU 。按鍵 1 操作標志位 FLAG7 EQU 。DS18B20 總線。設置溫度下限報警值為 20 度 SETB FLAG5 。溫度報警值拷貝到暫存器 JMP START2START1: CALL MENU_ERROR CALL TEMP_BJ 。 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 CALL WRITE。2*2 鍵盤。************************************TEMPH11: MOV DPTR,T_1 。把從 DS18B20 讀出的初始溫度低八位送 TEMPL MOV TEMPH,75H 。指針指到顯示消息“TEMP ：” MOV A,2 。指針指到顯示消息“TEMP ：”本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 49 頁 共 61 頁 MOV A,2 。指針指到顯示消息“TEMP ：” MOV A,2 。調(diào)溫度轉(zhuǎn)換、顯示子程序 JMP ST_00 。顯示在第二行 CALL LCD_PRINT 。先對 LCD 第二行進行清屏 LCALL DELAY10 MOV A,P2 ANL A,0F0H MOV B,A CJNE A,030H,WKEY SJMP J_00WKEY: MOV P2,03H MOV A,P2 ANL A,0FH ORL A,B JB ,BANWE4 JMP BANWE5BANWE4: JB ,XUANZE4 JMP XUANZE3本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 47 頁 共 61 頁 BANWE5: JB , XUANZE1 JMP XUANZE2。由單片機向單總線發(fā)送四個 DS18B20 的 ROM 序列號 CALL DELAY本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 43 頁 共 61 頁 LCALL RESET MOV A,55H LCALL WRITE MOV A,28H LCALL WRITE MOV A,24H LCALL WRITE MOV A,0C5H LCALL WRITE MOV A,39H LCALL WRITE MOV A,00H LCALL WRITE MOV A,00H LCALL WRITE MOV A,00H LCALL WRITE MOV A,05FH LCALL WRITE MOV A,0BEH LCALL WRITE LCALL READ MOV 74H,TEMPL MOV 75H,TEMPH LCALL RESET MOV A,55H LCALL WRITE MOV A,28H LCALL WRITE MOV A,30H LCALL WRITE本 科 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 44 頁 共 61 頁 MOV A,0C5H LCALL WRITE MOV A,0B8H LCALL WRITE MOV A,00H LCALL WRITE MOV A,00H LCALL WRITE MOV A,00H LCALL WRITE MOV A,08EH LCALL WRITE MOV A,0BEH LCALL WRITE LCALL READ MOV 76H,TEMPL MOV 77H,TEMPH LCALL RESET MOV A,55H LCALL WRITE MOV A,28H LCALL WRITE MOV A,31H LCALL WRITE MOV A,0C5H LCALL WRITE MOV