【正文】 態(tài)顯示部分可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。學生的學習態(tài)度和組織記律，學生掌握基礎和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文（設計）是否完成規(guī)定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯。本文結合實際使用經(jīng)驗，完成了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器在單片機下的硬件連接及軟件編程，并給出了軟件流程圖。The artical conbined with pratical exprience,pleting the DS18B20 digital thermometer sensor under the single chip’s hardware conection and software progame,what’s more,giving the flow chart of system enhances realtime character of control system effectively,improves the automatic degree of temperature and higher practice system is applied in such domains as warehouse detecting temperature；airconditioner controlling system in building and supervisory productive process etc. Keywords Temperature measure； Single bus； Digital thermometer sensor； Single chip processor 引言 第 1 頁 共 45 頁 1 引言 課題背景 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中 ,電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關量都是常用的主要被控參數(shù)。本設計方案具有較高的測量精度 ,適合對溫度精度要求 較高的化工生產(chǎn)、電力工程等行業(yè)。 本文使用 AT89C51 單片機、溫度傳感器 DSl8B20 設計一個溫度測量系統(tǒng)，以掌握溫度傳感器在單片機系統(tǒng)中的使用方法。 課題的系統(tǒng)設計 第 3 頁 共 33 頁 2 課題的系統(tǒng)設計 系統(tǒng)概述 單片機在電子產(chǎn)品中的應用已經(jīng)越來越廣泛，并且在很多電子產(chǎn)品中也將其用到溫度檢測和溫度控制。 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集由溫度傳感器 DS18B20 采集被測對象的實時溫度，提供AT89C51 的 口作為數(shù)據(jù)輸入。 高可靠性是單片機系統(tǒng)應用的前提，在系統(tǒng)設計的每一個環(huán)節(jié)，都應該將可靠性作為首要的設計準則。 單片機除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。 （ 2） 把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的 － 8芯排線連接到“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的 S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。溫度傳感器感受到外部環(huán)境的溫度，通過“串行通訊”方式，把溫度信號直接以數(shù)字信號的形式傳送到單片機AT89C51 的 端口， 口內(nèi)部具有上拉電阻，可以方便的使用單總線接口。同時本設計中采用了復位電路，在正常狀態(tài)下本復位電路用處不大，但當出現(xiàn)死機等狀態(tài)時，復位鍵可以在 CPU 不需要重起的情況下，復位成功。 AT89C51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM), 32個外部雙向輸入 /輸出 (I/O)口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器， 2 個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩器。 在無片外擴展的存儲器的系統(tǒng)中，這 4 個端口的每一位都可以作為雙向通用I/0 端口使用。輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可溫度檢測系統(tǒng)的硬件設計 第 7 頁 共 33 頁 靠性。 (3) P2 口為 8 位準雙向 1/0 口，內(nèi)部具有上拉電阻，可直接連接外部 1/0 設備。作為通用 1/0 口時，功能與 P1口相同，常用第二功能。該脈沖序列可用作外部時鐘源或作為定時脈沖源使用。其他情況下 PSEN線均為高電平封鎖狀態(tài)。時鐘晶振電路和復位電路見圖 4。 傳感器的靜態(tài)特性是指當被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)下，傳感器的輸入與輸出值之間的關系。傳感器能測量動態(tài)信號的能力用動態(tài)特性表示。但是，除了理想情況以外，實際傳感器的輸出信號與輸入信號不會具有相同的時間函數(shù)，由此引起動態(tài)誤差。 基于單片機的溫度檢測設計探討 第 10 頁 共 33 頁 與其它溫度傳感器相比， DS18B20 具有以下特性 : （ 1） 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。 （ 4） 12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒。F ~+257176。 VDD:接電源引腳，電源供電 . GND:接地。該技術采用單根信號線，既可傳輸時鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單總線技術有線路簡單，硬件開銷少，成本低廉，便于總線擴展和維護等優(yōu)點。當有多個從設備時，系統(tǒng)則按多節(jié)點系統(tǒng)操作。 圖 6 DS18B20 內(nèi)部等效電路圖 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 AT89S51單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總 線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。所有時序都是將主機作為主 設備，單總線器件作為從設備。處理時，將 DS18B20 信號線與單片機一位口線相連，單片機可掛接多片 DS18B20,從而實現(xiàn)多點溫度檢測系統(tǒng)。協(xié)議由幾種單線上信號類別型組成 :復位脈沖，存在脈沖，寫 0，寫 1，讀 0，和讀 l所有這些信號除了存在脈沖之外均由總線主機產(chǎn)生。單線總線經(jīng) 過 5k的上拉電阻被拉至高電平狀態(tài)。低溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率隨溫度變化很小的振蕩器，為計數(shù)器 1 提供一頻率穩(wěn)定的計數(shù)脈沖。C ，這個過程重復進行直到計數(shù)器2 計數(shù)到 0 時便停止。為了補償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提 供的預置數(shù)也隨溫度相應變化。在計數(shù)器 2 停止計數(shù)后，比較器將計數(shù)器 1 中的計數(shù)剩余值轉(zhuǎn)換為溫度值后與 176。C ，就置 1，若高于 176。C 當 DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。設 S 為標志位，對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制轉(zhuǎn)換為十進制；當 S=1 時，先將二進制的各位取反加 1 后再計算十進制。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復位脈沖） → 發(fā) ROM功能命令 → 發(fā)存儲器操作命令 → 處理數(shù)據(jù) DS18B20溫度傳感器的測溫誤差：在 0—— 70176。C 。 LED 顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。缺點是硬件電路比較復雜，成本較高。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態(tài)顯示電路中的。因此為 LED顯示器提供的編碼正好是一個字節(jié)。共陰極 LED顯示器的發(fā)光二極管的負極接地，當發(fā)光二極管的正極為高電平時，發(fā)光二極管被點亮。當然 LED 的發(fā)光的強度除了與工作電流有關，還與 LED 的型號有關。故主機控制 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后 發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。 所有時序必須有最短為 60微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為 1微秒的恢復時間。 其程序如下： void write mand to ds18b20(unsigned char mand) { unsigned char i。 0x01)==0) //寫 0 { DQ=0。 _nop_()。 DQ=1。當主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電 平拉至低電平時產(chǎn)生讀時序。所有讀時序的最短持續(xù)期限為 60微秒，各個讀時序之間必須有最短為 1微秒的恢復時間。 temp=0。//循環(huán)右移一位 DQ=0。 s=DQ。//接收 0 } } return(temp)。 定時器方式控制寄存器 TMOD 用于設置 Tn 的功能模式和工作方式以及門控制信號你，只能字節(jié)尋址，字節(jié)地址為 89H，高四位用于定時器 T1,低四位用于定時器 T0。//定時器 0 方式 1 TH0=(65536500)/256。//CPU 開放中斷 while(reset pulse())。//啟動溫度轉(zhuǎn)換 TR0=1。最后由數(shù)碼管顯示出采集的溫度。 本系統(tǒng)的優(yōu)良功能可實現(xiàn)對溫度的全面、實時、自動的檢測，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取有效防護措施。 參考文獻 第 23 頁 共 33 頁 參考文獻 [1] 徐愛鈞 .單片機原理實用教程 [m].電子工業(yè)出版社 ,20xx [2] 廖冬初，聶漢平 .電 力電 子技術基礎 [M].華中科技大學出版社導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、敏銳的直覺和對科學的執(zhí)著追求都深深的影響了我，她對我的嚴格要求讓我學到了知識，掌握了科研的方法，也獲得了實踐鍛煉的機會。延時函數(shù)用 define uint unsigned int define uchar unsigned char define Disdata P1 //段碼 輸出口 //sbit LEDC=P2^0。//*******溫度小數(shù)部分用查表法 **********// uchar data temp_data[2]={0x00,0x00}。 sbit DQ=P2^1。t) { for(e=110。t0。 //選擇數(shù)碼管 4 //Delay(2)。 //選擇數(shù)碼管 4 Delay(2)。 //選擇數(shù)碼管 3 Delay(2)。 //選擇數(shù)碼管 2 Delay(2)。 //選擇數(shù)碼管 1 Delay(2)。i4。 //P0=0Xff。 while(presence) { while(presence) { DQ=1。 // delay0(50)。 // presence=0 繼續(xù)下一步 } delay0(45)。 for (i=8。_nop_()。_nop_()。0x01。 delay0(1)。i0。 value=1。_nop_()。_nop_()。 delay0(6)。 //總線復位 write_byte(0xCC)。 //溫度高 8 位 ow_reset()。 uchar doth,dotl。 temp_data[0]=~(temp_data[0])+1。0x0f。 display[4]=((temp_data[0]amp。 display[2]=display[4]/10%10。 } } // // /*******************溫度調(diào)用函數(shù)********************************/ void wendu() { read_temp()。h++) {scan()。h++){display[h]=8。 // 發(fā)轉(zhuǎn)換命令 for(h=0。 /***************************/ //讀出溫度 } } 。h++)scan()。 // 開機先轉(zhuǎn)換一次 write_byte(0xCC)。 //初始化端口 for(h=0。 //處理溫度數(shù)據(jù) for(h=0。 if(n) { display[3]=0xf4。0x07)4)。 doth=display[0]/10。 }//負溫度求補碼 if(temp_data[0]255) { temp_data[1]++。 //數(shù)字顯示修正標記 if((temp_data[1]amp。 // Skip ROM write_byte(0x44)。 // 發(fā)送讀命令 temp_data[0]=read_byte()。 return(value)。_nop_()。 //4us DQ = 1。 // _nop_()。_nop_()。 uchar value = 0。 //66us 基于單片機的溫度檢測設計探討 第 30 頁 共 33 頁 val=val/2。_nop_()。_nop_()。 i) // { DQ=1。 }