【正文】 術(shù) ..................................... 8 DS18B20 的引腳功 能 .................................... 8 DS18B20 與單片機接口電路 ............................... 8 溫度寄存器格式和溫度 /數(shù)據(jù)對應關(guān)系 ..................... 9 單片 機對 DS18B20 的控制方法 ........................... 10 鍵盤電路設(shè)計 ............................................... 13 行列式鍵盤與單片機接口電路 ............................ 13 鍵盤面 板 .............................................. 13 顯示電路設(shè)計 ................................................ 14 LCD 引腳分布及功能 ................................... 14 單片機與圖形液晶的接口電路 ............................ 15 報警電路設(shè)計 ............................................... 16 電源電路設(shè)計 ............................................... 17 4 程序設(shè)計 ......................................................... 18 系統(tǒng)資源分配 ............................................... 18 系統(tǒng)硬件資源分配 ...................................... 18 系統(tǒng)軟件資源分配 ...................................... 18 系統(tǒng)流程設(shè)計 ............................................... 18 主程序流程設(shè)計 ........................................ 18 DS18B20 程序流程設(shè)計 .................................. 20 顯示程序流程 ......................................... 21 鍵盤程序程序流程 ..................................... 22 程序設(shè)計 ................................................... 24 主程序設(shè)計 ............................................ 24 5 系統(tǒng)仿真 ......................................................... 25 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 II 頁 共 II 頁 PROTEUS 仿真環(huán)境介紹 ....................................... 25 原理圖繪制 ................................................ 26 程序加載 .................................................. 27 程序編譯 .............................................. 27 程序加載 .............................................. 27 系統(tǒng)仿真 ................................................... 28 仿真結(jié)果分析 ............................................... 33 結(jié)束語 ............................................................. 34 致 謝 ............................................................. 35 參考文獻 ........................................................... 36 附錄一 ............................................................. 38 附錄二 ............................................................. 39 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 頁 共 61 頁 1 緒論 課題 設(shè)計背景 溫度是一個和人們生活環(huán)境有著密切關(guān)系的物理量，也是一種在生產(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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計 》） 。 （ 2）研究 比較各相關(guān)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。 ℃。電流輸出型的靈敏度一般為 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(shè)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，且需要進行單片機溫度傳感器溫度傳感器L CD顯示電路集成功放報警器4 4 鍵盤溫度傳感器DS 18 B 20溫度傳感器溫度傳感器本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 61 頁 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(shè)備或過程控制 、測溫類消費電子產(chǎn)品等。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 61 頁 3 電路設(shè)計 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(shè)計，以 PROTEUS 作為仿真軟件設(shè)計而成的。在系統(tǒng)啟動之時，可以通過 4 4 鍵盤設(shè)置各點溫度的上限值，當某點溫度超過設(shè) 置值時，報警器開始報警，液晶顯示該傳感器的路數(shù)、設(shè)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 。 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 間保至少 480 us 至少 480 us主機初始化主機初應答P re se n c e p u lse60 240 us主機寫 ” 0 ” 時序主機寫 ” 1 時序主機讀 ” 0 ” 時序主機讀 ” 1 時序30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 共 61 頁 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(shè)置”鍵，然后按相應的數(shù)字鍵，按“左移”或者“右移”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 1 20 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(shè)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(shè)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(shè)置 D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 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(shè)計說明書（論文） 第 25 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(shè)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(shè)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(shè)計說明書（論文） 第 28 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(jié)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(shè)計的要求。 畢業(yè) 設(shè)計作為綜合性的設(shè)計，它不同于以前教學中的實驗、課程設(shè)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(shè)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。