【正文】 17 開(kāi) 始初 始 化D S 1 8 B 2 0 存 在 嗎 ？R O M 操 作 命 令存 儲(chǔ) 操 作 命 令讀 取 溫 度 值返 回YN 圖 42 讀取溫度 DS18B20 模塊的流程 圖 程序代碼為： GET_TEMPER: SETB DQ 。 DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要60us才能完成。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖） → 發(fā) ROM功能命令 → 發(fā)存儲(chǔ)器操作命令 → 處理數(shù)據(jù) DS18B20雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)， DS18B20必須首先調(diào)用啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)上對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)超作，如為 12位轉(zhuǎn)換，則應(yīng)該是最大 750mS，另外在對(duì) DS18B20超作時(shí)，時(shí) 序要求非常嚴(yán)格，因此最好禁止系統(tǒng)中斷。主要包括 四 段程序的設(shè)計(jì)：DS18B20讀溫度程序，數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)程序，鍵盤掃描程序，以及 抱經(jīng)處理 程序。 ● NO： Normal Open常開(kāi)點(diǎn)。繼電器控制接點(diǎn)操作說(shuō)明如下： 13 ● COM： Common，共同點(diǎn)。 當(dāng)程序進(jìn)入報(bào)警子程序時(shí)，把 0，就會(huì)觸發(fā)蜂鳴器， 為了使報(bào)警聲音效果更好，對(duì) ， 發(fā)出報(bào)警 嘟嚕 聲音。 黃色發(fā)光二極管表示保溫，紅色的表示加熱狀態(tài)。電子組件要正常運(yùn)作都需要電源電壓供電，一般常用的電源電壓為 +5V或 +12V，因?yàn)閿?shù)字 IC （ Ingegrated Circuit：集成電路）所供給的電壓為 +5V， 而 CMOS IC所供給的電壓為 +12V， 7805是一個(gè)穩(wěn)壓塊。他們都具有節(jié)省 I/O資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)快捷、成本低廉、便于總線擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn) ， 因此有廣闊的應(yīng)用空間 ， 具有較大的推廣價(jià)值 。連接 DS18B20的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。 圖 39 DS18B20 供電方式 2 （ 4） DS18B20 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 DS18B20具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用接口線少等優(yōu)點(diǎn) ， 但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題 ： 較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償 ， 由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送 。如圖 38 所示，通過(guò)使用一個(gè) MOSFET 把 DQ 線直接接到電源可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這時(shí) DS18B20 工作在寄生電源工作方式，在該方式下 VDD 引腳必須連接到地。寄生電路的優(yōu)點(diǎn)是雙重的 ， 遠(yuǎn)程溫度控制監(jiān)測(cè)無(wú)需本地電源 ， 缺少正常電源條件下也可以讀 ROM。 對(duì)于 DS18B20寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫 0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20能夠在 15us到 45us之間能夠正確地采樣 IO總線上的 “ 0” 電平，當(dāng)要寫 1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在 15us之內(nèi)就得釋放單總線。 對(duì)于 DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。自動(dòng)截止是為確保： 1時(shí)，在總線操作的間隙總線處于空閑狀態(tài)，即高態(tài)。這是一個(gè)錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。這種設(shè)計(jì)使總線上的器件在合適的時(shí)間驅(qū)動(dòng)它。 8 圖 34 DS18B20 封裝 引腳定義： ① DQ為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； ② GND為電源地； ③ VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 DS1822的精度較差為 177。 Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器。第三位數(shù)碼管靜態(tài)顯示符號(hào) “℃” 。非編碼鍵盤中鍵的數(shù)量較少，硬件簡(jiǎn)單，在單片機(jī)中應(yīng)用非常廣泛。 C230 P FC330 P F晶振 1 12ME A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2+C410 U FV C CR310KV C CA T 8 9S 5 2V C C112234S W 5SWPB(雙) 圖 3－ 1 單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖 5 鍵盤電路 鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的主要輸入設(shè)備，單片機(jī)使用的鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵 盤。如圖 3－ 1，單片機(jī)最小系統(tǒng)有復(fù)位電路和振蕩器電路。 。 首先接通電源系統(tǒng)開(kāi)始工作，系統(tǒng)開(kāi)始工作后，通過(guò)按鍵設(shè)定溫度值的上限值和下限值，確定按鍵將設(shè)定的溫度值存儲(chǔ)到指定的地址空間， 溫度傳感器 開(kāi)始實(shí)時(shí)檢測(cè)，調(diào)用顯示子程序顯示檢測(cè)結(jié)果，調(diào)用比較當(dāng)前顯示溫度值與開(kāi)始設(shè)定的溫度值比較，如果當(dāng)前顯示值 低于設(shè)定值就通過(guò)繼電器起動(dòng)加熱裝置 ， 直到達(dá)到設(shè)定值停止加熱，之后進(jìn)行保溫 ， 如果溫度高于上限進(jìn)行報(bào)警。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和步驟如下 ： (1) 根據(jù)需求按照系統(tǒng)的功能要求，逐級(jí)劃分模塊。 由于構(gòu)成的系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)多的功能由軟件實(shí)現(xiàn)，故具有柔性特點(diǎn)。 單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。現(xiàn)在常用的溫度傳感器芯片不但功率消耗低、準(zhǔn)確率高，而且比傳統(tǒng)的溫度傳感器有更好的線性表現(xiàn)，最重要的一點(diǎn)是使用起來(lái)方便。它以單片機(jī)AT89S52 為核心，通過(guò)數(shù)碼管顯示溫度和語(yǔ)音提示實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，使用溫度轉(zhuǎn)換芯片DS18B20 實(shí)時(shí)采集溫度并通過(guò)數(shù)碼管顯 示，并提供各種運(yùn)行指示燈用來(lái)指示系統(tǒng)現(xiàn)在所處狀態(tài)，如：溫度設(shè)置、加熱、停止加熱等，整 個(gè)系統(tǒng)通過(guò)四個(gè)按鍵來(lái)設(shè)置加 熱溫度和控制運(yùn)行模式。 I 基于單片機(jī)的水 溫控制器 的設(shè)計(jì) 摘 要 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以用于熱水器溫度控制系統(tǒng)和 飲水機(jī) 等各種電器電路中。 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 24 附錄一：系統(tǒng)源程序 ......................................................................................................... 25 附錄二： 系統(tǒng)硬件總圖 ..................................................................................................... 34 1 基于單片機(jī)的水 溫控制器 的設(shè)計(jì) 1 緒論 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以用于水溫 控制系統(tǒng)和電飯煲等各種電器電路中。 傳統(tǒng)的溫度采集電路相當(dāng)復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)溫度采集、信號(hào)放大、濾波、 AD 轉(zhuǎn)換等一系列工作才能得到溫度的數(shù)字量，并 且這種方式不僅電路復(fù)雜，元器件個(gè)數(shù)多，而且線性度和準(zhǔn)確度都不理想，抗干擾能力弱。 本系統(tǒng)的核心控制芯片 選用的是 51 系列單片機(jī) AT89S52， 單片機(jī)在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中的迅猛發(fā)展，與單片機(jī)所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng)的特點(diǎn)有關(guān)： 2 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 硬件總體 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)并制作 一個(gè) 基于單片機(jī)的熱水器溫度控制系統(tǒng)的電路 ，其結(jié)構(gòu)框圖如圖 21： 圖 2－ 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 硬件系統(tǒng)子 模塊 (1) 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路部分 (2) 鍵盤 掃描 電路部分 (3) 數(shù)碼管溫度 顯示 和運(yùn)行指示燈 電路部分 (4) 溫度采集電路部分 (5) 繼電器 控制 部分 (6) 報(bào)警部分 軟件總體設(shè)計(jì) 良好的設(shè)計(jì)方案可以減少軟件設(shè)計(jì)的工作量，提高軟件的通用性，擴(kuò)展性和可讀性。 (4) 按照開(kāi)發(fā)式軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，將各模塊有機(jī)的結(jié)合起 來(lái)，即成一個(gè)較完善的系統(tǒng)。 加熱狀態(tài)， 示保溫狀態(tài)。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 因?yàn)?89S52單片機(jī)內(nèi)部自帶 8K的 ROM和 256字節(jié)的 RAM，因此不必構(gòu)建單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展電路。 在按鍵兩端并聯(lián)一個(gè)電解電容，濾除交流干擾，增加系統(tǒng)抗干擾能力。非編碼鍵盤僅僅提供鍵開(kāi)關(guān)狀態(tài)，由程序來(lái)識(shí)別閉合鍵，消除抖動(dòng)，產(chǎn)生相應(yīng)的代碼，轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序。 表 31 數(shù)碼管編碼表 段碼 位碼 顯示器狀態(tài) 08H 01H □□□□□□□0 abH 02H □□□□□□1□ 12H 04H □□□□□2□□ 22H 08H □□□□3□□□ a1H 10H □□□4□□□□ 24H 20H □□5□□□□□ 04H 40H □6□□□□□□ aaH 80H 7□□□□□□□ 本論文中使用了 3個(gè)數(shù)碼管，其中前兩位使用動(dòng)態(tài)掃描顯示實(shí)測(cè)溫度，在設(shè)置加熱溫度的時(shí)候，兩個(gè)數(shù)碼管是閃爍，以提示目前處在溫度設(shè)置狀態(tài)。 7 V C CE1C3B2Q1P N PE1C3B2Q3P N PR6470R7470R8470R9470R 10470R 11470R 12470R 13470V C CE A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2R 16R 17S 85 50 *3abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpabfcgdeD P Ydpcom19com210D P 1兩位數(shù)碼管ab fcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpCOM9D P 2D P Y _7 S E G _D PR 14470V C C 圖 3－ 3 LED 數(shù)碼管顯示電路圖 溫度采集 電路