【正文】 產(chǎn)、科研、生活中需要測(cè)量和控制的重要物理量，是國(guó)際單位制七個(gè)基本量之一，同時(shí)它也是一種最基本的環(huán)境參數(shù)。煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分流才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品；沒(méi)有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備不能正常工作，糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒(méi)有保障。本設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)測(cè)量的溫度的點(diǎn)數(shù)為 4 個(gè)，測(cè)量精度為 ℃，測(cè)溫范圍為55℃～+128℃。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，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(diǎn)和方法，利用 C51對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)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(qiáng)、易于與微控制器接口優(yōu)點(diǎn),適合于各種溫度測(cè)控系統(tǒng)（《數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 及其應(yīng)用》） 。這就對(duì)糧情檢測(cè)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(chǔ)糧溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》 ） 。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 3 頁(yè) 共 61 頁(yè) （2）研究比較各相關(guān)元器件的功能與特點(diǎn)，選擇合適的元器件。本課題采用匯編語(yǔ)言，利用 Keil 編譯器進(jìn)行編程及調(diào)試。軟件開發(fā)的難點(diǎn)在于 DS18B20 的時(shí)序，如果時(shí)序不正確，將無(wú)法讀出正確的溫度值，對(duì)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(dāng)于溫度變化 1K?！?。電流輸出型的靈敏度一般為 1mA/K。（3）實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 方案論證本設(shè)計(jì)要求測(cè)量的點(diǎn)數(shù)為 4，測(cè)溫范圍為55℃～+128℃，精度為 ℃。它控制雖然簡(jiǎn)單，成本低，但是后續(xù)電路復(fù)雜，且需要進(jìn)單片機(jī)溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器 LCD顯 示 電 路集成功放 報(bào)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(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁(yè) 共 61 頁(yè) 行溫度標(biāo)定，集成溫度傳感器 AD590 輸出為電流信號(hào),且輸出信號(hào)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(yùn)放則精度難以保證，而測(cè)量放大器價(jià)格較高，這樣會(huì)使系統(tǒng)成本升高。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)試，如:環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 7 頁(yè) 共 61 頁(yè) 3 電路設(shè)計(jì) 工作原理 基于 DS18B20 多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)以 AT89C51 為核心器件，以 KEIL 為系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，以 PROTEUS 作為仿真軟件設(shè)計(jì)而成的。在系統(tǒng)啟動(dòng)之時(shí)，可以通過(guò) 44 鍵盤設(shè)置各點(diǎn)溫度的上限值，當(dāng)某點(diǎn)溫度超過(guò)設(shè)置值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，液晶顯示該傳感器的路數(shù)、設(shè)置溫度值、實(shí)際溫度值，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。表 　DS18B20 引腳功能描述序號(hào) 名稱 引腳功能描述1 GND 地信號(hào)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 DS18B20 與單片機(jī)接口電路如圖 所示，為單片機(jī)與 DS18B20 的接口電路。當(dāng)寄存器高 5 位為 1 時(shí)，表示溫度為負(fù)，否則為正。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1。（1）初始化序列：復(fù)位脈沖和應(yīng)答脈沖在初始化過(guò)程中，主機(jī)通過(guò)拉低單總線至少 480181。s~60181。初始化脈沖如圖 所示。① DS18B20 寫時(shí)序DS18B20 存在兩種寫時(shí)序：“寫 1”和“寫 0”。s 的恢復(fù)時(shí)間。產(chǎn)生寫 0 時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在整個(gè)時(shí)序期間至 少 480us 至 少 480us主 機(jī) 初 始 化 主 機(jī) 初 應(yīng) 答Presnce pulse6024主 機(jī) 寫 ”0時(shí) 序 主 機(jī) 寫 ”1時(shí) 序主 機(jī) 讀 ”0時(shí) 序 主 機(jī) 讀 ”1時(shí) 序30us15us15us 15us15us30us30us15us15us 15us15us30us本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁(yè) 共 61 頁(yè) 保持低電平（至少 60181。s 期間，DS18B20 采樣總線的狀態(tài)。所有讀時(shí)序至少 60181。s。DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)序下降沿起始后的 15181。ROM 命令通過(guò)每個(gè)器件 64bit 的 ROM 碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有多個(gè)器件掛在總線上）與之進(jìn)行通信。初始化時(shí)鍵盤行線為高電平，列線為低電平。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，先按“設(shè)置”鍵，然后按相應(yīng)的數(shù)字鍵，按“左移”或者“右本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 14 頁(yè) 共 61 頁(yè) 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(hào)的模塊 120 腳為空腳 單片機(jī)與圖形液晶的接口電路 LCD 與單片機(jī)的接口電路如圖 所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì) LCD 的控制方法將在下一章中詳細(xì)介紹。當(dāng)實(shí)際溫度超過(guò)設(shè)置的溫度值時(shí)，單片機(jī)引腳輸出一定頻率的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻功放放大之后，發(fā)出報(bào)警聲。采用 AT89C51 單片機(jī)作為核心器件，DS18B20 作為溫度測(cè)量裝置，通過(guò) AT89C51 的 口將溫度值送入單片機(jī)處理，利用 12864LCD 顯示器和 44 鍵盤作為人機(jī)接口。然后進(jìn)入鍵盤設(shè)置界面。接下來(lái)對(duì)第二、三、四路溫度進(jìn)行采集，處理，顯示。狀態(tài)字是了解模塊當(dāng)前工作狀態(tài)的唯一的信息渠道，在每次對(duì)模塊操作之前，都要讀出狀態(tài)字，判斷 BUSY 是否為“0” 。（4）頁(yè)面地址設(shè)置 D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB00 0 1 0 1 1 1 Page(0~7)頁(yè)面地址是 DDRAM 的行地址，8 行為一頁(yè)，DDRAM 共 64 行即 8 頁(yè)，DB2DB0表示 07 頁(yè)。操作完成后列地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加一。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 27 頁(yè) 共 61 頁(yè) 5 系統(tǒng)仿真 PROTEUS 仿真環(huán)境介紹Proteus 是英國(guó) Labcenter electronics 公司研發(fā)的 EDA 設(shè)計(jì)軟件， 是一個(gè)基于 ProSPICE 混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)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(diǎn) FILE，在彈出的下拉菜單中選擇 NEW DESIGN，在彈出的圖幅選擇對(duì)話框中選 Landscape A4。(2)在 Source Group 1 上點(diǎn)擊右鍵，選擇“Add Files to Group Source Group 1 ”，把所有的源文件加進(jìn)來(lái)。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 30 頁(yè) 共 61 頁(yè) 系統(tǒng)仿真點(diǎn)擊全速運(yùn)行按鈕，將出現(xiàn)如下仿真結(jié)果：（1）系統(tǒng)的啟動(dòng)在系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程之中，液晶將會(huì)顯示我的名字及揚(yáng)州職大的漢語(yǔ)拼音。在 PROTEUS 仿真過(guò)程之中，可以通過(guò)調(diào)節(jié) DS18B20 的面板上的“↑”或者“↓” ，改變 DS18B20 測(cè)量的實(shí)際溫度。LCD 屏幕每秒刷新一次，顯示格式也達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為綜合性的設(shè)計(jì)，它不同于以前教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)。真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際，把以前所學(xué)的知識(shí)綜合貫通進(jìn)行實(shí)踐，并在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)和自我完善。同時(shí)，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中深深認(rèn)識(shí)到自己的各個(gè)方面的不足之處，本著檢測(cè)四年所學(xué)知識(shí)的目的，我嚴(yán)格要求自己，每一環(huán)節(jié)都認(rèn)真對(duì)待，定期向知道老師報(bào)告進(jìn)展情況和請(qǐng)教不懂的地方，得以完成任務(wù)。 轉(zhuǎn)眼間已經(jīng)在美麗的揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)度過(guò)了第四個(gè)春秋，這四年是我人生中很重要的四年，這里留下了我求學(xué)的足跡，這里見證了我成長(zhǎng)的點(diǎn)滴。開始他悉心指導(dǎo)我的選題工作，在做開題報(bào)告的過(guò)程中，就反復(fù)而又耐心的給我指出問(wèn)題的所在，并幫助我糾正許多不妥之處?？梢哉f(shuō)我的論文凝結(jié)了老師的辛勤汗水，謝老師的淵博知識(shí)和對(duì)學(xué)生的負(fù)責(zé)的態(tài)度深深地影響了我，也將永遠(yuǎn)是我學(xué)習(xí)的榜樣。處理后的八位符號(hào)值溫度度存放單元 TEMPL DATA 25H 。低溫報(bào)警值存放單元 TEMPHC DATA 29H 。LCD RS 端 LCD_RW EQU 。負(fù)數(shù)標(biāo)志位 FLAG3 EQU 。按鍵 1 操作標(biāo)志位 FLAG7 EQU 。DS18B20 總線。設(shè)置溫度下限報(bào)警值為 20 度 SETB FLAG5 。溫度報(bào)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(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 49 頁(yè) 共 61 頁(yè) 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(duì) LCD 第二行進(jìn)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(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 47 頁(yè) 共 61 頁(yè) BANWE5: JB , XUANZE1 JMP XUANZE2。由單片機(jī)向單總線發(fā)送四個(gè) DS18B20 的 ROM 序列號(hào) CALL DELAY本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 43 頁(yè) 共 61 頁(yè) 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(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 第 44 頁(yè) 共 61 頁(yè) 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