【正文】 復位應答子程序、寫入子程序、以及有關 DS18B20 的程序（初始化子程序、寫程序和讀程序）。同時，本系統(tǒng)對位處理要求很高，需要解決大量的邏輯控制問題。 程序設計語言有三種：機器語言、匯編語言和高級語言。 圖 具體電路連接 圖重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 24 第四章 系統(tǒng)軟件設計 第一節(jié) 系統(tǒng)軟件設計整體思路 一個應用系統(tǒng)要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件作保證。 鍵盤的按鍵分布如表 所示： 表 鍵盤的按鍵分布 鍵盤共有 16 個按鍵，用于方便設定溫度。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器 A 中。當確認有按鍵按下后下一步就要識別哪一個按鍵按下。給 ，三極管導通，電磁鐵觸頭放下來開始工作。檢測范圍 5 攝氏度到 60 攝氏度。溫度傳感器把采集的信號與單片機里的數(shù)據(jù)相比較來控制溫度控制器。 ⑥提供 EIARS232C 接口標準所要求的信號線：遠距離通信采用 MODEM 時，需要 9根信號線；近距離零 MODEM 方式，只需要 3 根信號線。 ③控制數(shù)據(jù)傳輸速率：串行通信接口電路應具有對數(shù)據(jù)傳輸速率 —— 波特率進行選擇和控制的能力。在面向字符的同步方式下，接口要在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符。例如，用狀態(tài)寄存器的 D5 位為 “ 1” 表示 “ 數(shù)據(jù)輸出寄存器 ” 空，用 D0 位表示 “ 數(shù)據(jù)輸入寄存器滿 ” ，用 D2 位表示 “ 奇偶檢驗錯 ” 等。 在數(shù)據(jù)輸出過程中， CPU 把要輸出的字符（并行地）送入 “ 數(shù)據(jù)輸出寄存器 ” ， “ 數(shù)據(jù)輸出寄存器 ” 的內(nèi)容傳輸?shù)?“ 發(fā)送移位寄存器 ” ，然后由 “ 發(fā)送移位寄存器 ” 移位，把數(shù)據(jù) 1 位 1 位地送到外設。 在數(shù)據(jù)輸入過程中，數(shù)據(jù) 1 位 1 位地從外設進入接口的 “ 接收移位寄存器 ” ，當 “ 接收移位寄存器 ” 中已接收完 1 個字符的各位后，數(shù)據(jù)就從 “ 接收移位寄存器 ” 進入 “ 數(shù)據(jù)輸入寄存器 ” 。對于那些與計算機相距不遠的人 機交換設備和串行存儲的外部設備如終端 、打印機、邏輯分析儀、磁盤等 ，采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍。 （一）應用 隨著計算機系統(tǒng)的應用和微機網(wǎng)絡的發(fā)展，通信功能越來越顯得重要。此外，通過圖形進行人機交互也吸引著人們?nèi)ミM行研初始化 DS18B20 跳過 ROM 匹配 溫度變換 延時 1S 跳過 ROM 匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換成顯示碼 數(shù)碼管顯示 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 16 究。操作員通過鍵盤打入命令，操作系統(tǒng)接到命令后立即執(zhí)行并將結果通過顯示器顯示?？晒┤藱C交互使用的設備主要有鍵盤顯示、鼠標、各種模式識別設備等。小如收音機的播放按鍵，大至飛機上的儀表板、或是發(fā)電廠的控制室。 圖 DS18B20 測溫流程 第四節(jié) 人機交互與串口通信 一、 人機交互 人機交互、人機互動（英文： Human– Computer Interaction 或 Human– Machine Interaction，簡稱 HCI 或 HMI），是一門研究系統(tǒng)與用戶之間的交互關系的學問。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重 要。表 中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響 很小 ，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù) 門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量 。 讀供電 方式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時 DS18B20 發(fā)送 “ 0” ，外接電源供電 DS18B20 發(fā)送 “ 1”。 讀暫 存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容。 搜索ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個數(shù)和識別 64位 ROM 地址，為操作各器件作好準備。重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 13 主機在讀時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的 15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。寫 0 時序，主機輸出低電平，延時 60us，然后釋放總線，延時 2us。接著主機釋放總線， 上拉電阻將總線拉高，延時 15～ 60us，并進入接受模式，以產(chǎn)生低電平應答脈沖，若為低電平，再延時 480us。 其工作時序包括初始化時序 、寫時序和讀時序，具體工作方法如圖 ， ， 所示。DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應精度的溫度數(shù)值。 ④溫度傳感器， DS18B20 的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 E2PRAM。 二、 DS18B20 的內(nèi)部結構 DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝，如圖 所示 ； 引腳說明：地數(shù)據(jù)線可選 圖 DS18B20 封裝 DS18B20 的內(nèi)部結構主要由四部分組成： ① 64 位光刻 ROM。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建 傳感器網(wǎng)絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。 DS18B20的精度較差為 177。 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器 ， 具有 3 引腳 TO－ 92 小體積封裝形式 。溫度傳感器作為從機可通過專用總線接口與主機進行通信。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器 (或寄存器 )和接口電路。 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 LED 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)材料不同正向壓降一般為 ～ 2V，額定電流為 10MA，最大電流為 40MA。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此共陰極接地。 LED 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。 綜上所述，選用 AT89S51 單片機 。這其中就包括 AT89S51 單片機。單片機的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開發(fā)工具和語言也大大簡化。由于屬于芯片化的微型計算機，各功能部件在芯片中的布局和結構達到最優(yōu)化，工作也相對穩(wěn)定。通用計算機系統(tǒng)主要用于海量高速數(shù)值運算，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線的寬度不斷更新，從 8 位、 16 位迅速過渡到 32 位、 64 位，并且不斷提高運算速度和完善通用操作系統(tǒng)，以突出其高速海量數(shù)值運算的能力，在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡通信中得到了廣泛應用；單片機作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的成本，廣泛應用于家用電器、機器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動化設備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 圖 單片機結構圖 單片機作為一片集成了微型計算機基本部件的集成電路芯片，與通用計算機相比，自身不帶軟件，不能獨立運行；存儲容量小，沒有輸入、輸出設備，不能將系統(tǒng)軟件和應用軟件存儲到 自身的存儲器中并加以運行，它自身沒有開發(fā)功能。為了提高速度和運行效率，單片機已開始使用 RISC 流水線和DSP 等技術。 ③ 低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機內(nèi)的工作電壓僅為 ～ ，而工作電流僅為數(shù)百微安。重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 第二章 系統(tǒng)總體設計方案 第一節(jié) 單片機的介紹 一、單片機的特點 ①高集成度，體積小，高可靠性 單片機將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。當溫度上升到下限溫度以上時，停止加溫；當溫度高于設定上限溫度時，系統(tǒng)自動啟動風扇降溫，使溫度下降，同時紅燈亮。溫度控制在日常生活及工業(yè)領域應用相當廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場所的溫度控制?？梢?，溫度的測量和控制是非常重要的。在工業(yè)生產(chǎn)和實驗研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機械制造、糧食存儲、酒類生產(chǎn)等領域內(nèi)，溫度常常是表征對象和過程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 第一章 緒論 第一節(jié) 溫度控制系統(tǒng)設計的背景、發(fā)展歷史及意義 隨著社會的發(fā)展，科技的進步，以及測溫儀器在各個領域的應用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。而采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，因其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器，使得電路結構更加簡單，而且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。 【關鍵詞】 AT89S51 單片機 DS18B20 溫度傳感器 溫度控制 繼電器重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） III ABSTRACT The temperature is constantly in the daily life of physical and temperature controls in various fields have a positive meaning. A lot of businesses have a lot of power heating equipment, such as that used for the heat treatment furnace, for melting metal crucible resistance heaters and the various uses of temperature bins, SCM using their right to control not only easy to control, simple, such as the characteristics of flexibility, but can also significantly increase the temperature was charged with the technical indicators, which can greatly enhance the quality of the products. Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adopted. The temperature was designed with the now popular AT89S51 SCM, and with DS18B20 digital temperature sensor. The temperature sensor can set up their own temperature collars. SCM will detect that the temperature of the input signal and temperature, the lower parisons this judgment whether to activate the relay to open the equipment. The design also includes monly used digital display and control state lights monly used circuit, making the whole design more plete, more flexible. Passed the tests show that the design of the temperature control is convenient and simple characteristics, thus greatly raising the temperature was charged with the technical indicators. 【 Key word】 AT89S51 micro controller DS18B20 temperature sensor Temperature control Relay重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） IV 目 錄 前 言 ............................................................................................................................................. 1 第一章 緒論 ................................................................................................................................. 2 第一節(jié) 溫度控制系統(tǒng)設計的背景、發(fā)展歷史及意義 .