【正文】 點灰心，有時還特別想放棄，此時 更加需要靜下心，查找原因。 給我印象最深的是要設計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅持的毅力。對單片機設計，其硬件電路是比較簡單的，主要是解決程序設計中的問題，而程序設計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設計的靈魂所在。 整個設計通過了軟件和硬件上的調試、仿真。在 DS18B20 測溫程序設計中，向 DS18B20發(fā)出溫度轉換后，程序總要等待 DS18B20 的返回信號，一旦 DS18B20 接觸不好或斷線，當程序讀該 DS18B20 時，將沒有返回信號，程序將陷入死循環(huán)。 見 圖 32 圖 32 電路的精度調試 雖然本論文介紹的是一個溫度傳感器 DS18B20 檢測系統(tǒng)，但是他可以擴張成多點溫度檢測系統(tǒng) [10]。 單片機外部輸入的中斷觸發(fā)電平是 TTL 電平?？捎芍袛嗫刂萍拇嫫?TCON的 ITI()和 IT0()分別控制外部輸入中斷 1 和中斷 O 的中斷觸發(fā)方式。當各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，再對 各塊電路功能及各電路之間可能存在的相互聯(lián)系進行調試。動態(tài)調試的一般 方法是由近及遠、由分到合。 給電路板加電 檢測所有的插座或者是硬件的電源是否符合要求的值。 檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點。當主機需要對眾多在線 DSl8B20的某一個進行操作時首先要發(fā)出匹配 ROM 命令 (55H)，緊接著主機提供 64 位序列 (包括該 DSl8B20 的 48位序列號 )之后的操作就是針對該 DSl8B20 的，而所謂跳過 ROM 命令即為之后的操作，是對所有 DSl8B20的框圖中先有跳過 ROM即是啟動所有 DSl8B20進行溫度變換 之后通過匹配 ROM再逐一地讀回每個 DSl8B20的溫度數(shù)據(jù)在 DSl8B20組成的測溫系統(tǒng)中主機在發(fā)出跳過 ROM命令之后再發(fā)出統(tǒng)一的溫度轉換啟動碼 44H就可以實現(xiàn)所有 DSl8B20的統(tǒng)一轉換再經過 1s后就可以用很少的時間去逐一讀取這種方式，使其 T值往往小于傳統(tǒng)方式 [8]。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀沈陽化工 大學學士學位論文 第二章 硬件的設計 18 寫時序很重要。器件中還有一個計數(shù)門，當計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。 在 64 位 ROM 的最高有效字 節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（ CRC）。 (表 24)是一部分溫度值對應的二進制溫度數(shù)據(jù)。 表 22 DS18B20字節(jié)定義 溫度 LSB 溫度 MSB TH用戶字節(jié) 1 TL用戶字節(jié) 2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 表 23 DS18B20 溫度轉換時間表 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉向時間 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開 始啟動轉換。低 5 位一直為 1， T IM 是工作模式位，用于設置沈陽化工 大學學士學位論文 第二章 硬件的設計 16 DS18B20 在工作模式還是在測試模式， DS18B20 出廠時該位被設置為 O，用戶要去改動， R1 和 RO 決定溫度轉換的精度位數(shù)，來設置分辨率 . 由（表 23）可見， DS18B20 溫度轉換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉換時間越長。頭 2 個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。 DS18B20 內部結構框圖 圖 212 DS18B20內部結構 64 位 ROM 的結構開始 8 位是產品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有 48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 檢驗碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進行通信的原因。 DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議來保證 各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和 完整性。 3 VDD 可選擇的 VDD引腳。 沈陽化工 大學學士學位論文 第二章 硬件的設計 14 DS18B20 的性能特點如下： （ 1） 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； （ 2） 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網功能； （ 3） 無須外部器件； （ 4） 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ～ ； （ 5） 零待機功耗； （ 6） 溫度以 9或 12位數(shù)字； （ 7） 用戶可定義報警設置； （ 8） 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； （ 9） 負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 采用 3腳 PR 一 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝， 其內部結構框圖見 圖 211 所示。 (2)LSD 顯示器及接法 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 硬件的設計 13 通常所說的 LED 顯示器由 7 個發(fā)光二極管組成，故也稱 7 段數(shù)碼管，此外 顯示器還有一個圓點型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點，故有時也稱八段 LED 顯 示管，通過 7 段發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字，字母及其他 符號。見 圖 29所示 : 顯示電路采用靜態(tài)顯示， 4位共陰 LED 數(shù)碼管。 XTAL1 —— 反相振蕩放大器輸入和內部時鐘發(fā)生電路輸入 [7]。訪問內部程序存儲器時， PSEN 無效。在訪問外部存儲器時，輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)，在正常情況下， ALE 輸出信號恒定為 1/6 振蕩頻率并可用作外部時鐘或定時。 P3 口還具有以下特殊功能 ： RXD() —— 串行輸入口 TXD() —— 串行輸出口 INT0() —— 外部中斷 0 INT1() —— 外部中斷 T0() —— 定時器 0 外部輸入 T1() —— 定時器 1 外部輸入 WR() —— 外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號 RD() —— 外部數(shù)據(jù)存儲器讀信號 RST —— 復位。作為輸入接口時，應先向口鎖存器寫“ 1”。 ～ —— P1 口 ，它僅用作為 I/O口使用，它也 是 自 帶上拉 電阻 的 8 位準 雙向I/O 端 口，每 一 位可以能驅動４個ＬＳＴＴＬ負載。掉電方式保存中的內容，但是振蕩器停止工作并禁止其它所有部件直到下一個硬件復 位！ 各引腳對應的功能簡要介紹如下： 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 硬件的設計 10 圖 25 AT89C51的內部結構圖 GND—— 接地。 [6] 單片機的選擇 屬于哈佛體結構的 MCS51系列單片機，其程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各自獨立，編址范圍均為 64KB。顯示器 模塊由四 個單獨的共 陰 LED 數(shù)碼管組成。 （ 4） 測溫范圍為 55℃ ～ +125℃，在 10℃ ~85℃范圍內誤差為：177。溫度傳感器 鍵盤電路 4位數(shù)碼管顯示電路 位數(shù)碼管顯示電路報警電路 單 片 機 沈陽化工大學學士學位論文 第二章 硬件的設計 7 圖 23 設計原理圖 系統(tǒng)組成 由 AT89C51 構成的數(shù)字溫度計由三部分組成： DS18B20 溫度傳感器、 AT89C5顯示模塊。顯示電路采用 4位數(shù)碼管顯示，使用9013 三極管為中心組成的報警電路。 軟硬件結合，加以完善 。目前溫度計的發(fā)展很快，從原始的玻璃管溫度計發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、數(shù)字溫度計、電子溫度計等等。不僅如此，檢測還涉及國計民生各個部門，可以說在所以科學技術領域無時不在進行檢測。隨著科學技 術的不斷發(fā)展，各企業(yè)采用了強化生產手段，對溫度檢測技術提出了更高的要求，希望利用新的測方法，制造出適應性更強、精度更高、性能更穩(wěn)定、并具有智能功能的新一代溫度檢測儀表。新產品不僅要具有檢測功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機技術向智能化方向發(fā)展④ 向機電一體化方向發(fā)展！ 溫度檢測系統(tǒng) 溫度自動檢測系統(tǒng) 簡介 溫度自動檢測系統(tǒng)主要用于檢定工作熱電偶、工作用熱電阻、工業(yè)用水銀溫度計和雙金屬溫度計。 根據(jù)上述要求，國內外溫度儀表制造商將向以下幾方面發(fā)展。同時利用新的檢測技術制造出新的產 (4)適應特殊環(huán)境下測溫在工業(yè)生產中，對許多場合的溫度檢測器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求；又如移動物體和高速旋 轉物體的測溫、鋼水的連續(xù)測溫、火焰溫度的檢測等。 國內外溫度檢測技術的動向與趨勢 溫度檢測的動向與趨勢隨著工業(yè)生產效率不斷提高，自動他水平與范圍也不斷擴大，因而對溫度檢測技術的要求也愈來愈高，一般可以歸納以下幾方面： (1)擴展檢測范圍 現(xiàn)在工業(yè)上通用的檢測溫度范圍為一 200～ 300℃ ，而今后要求能測量超高溫與超低溫 尤其是液化氣體的 極低溫度檢測 更為迫切，如 10K 以下的溫度檢測是當前重點研究課題。 (2)核磁共振溫度檢測器所謂核磁共振現(xiàn)象是指具有核自旋的物質置于靜磁場中時，當與靜磁場垂直方向加以電磁波， 會發(fā)生對某頻率電磁波的吸收現(xiàn)象。利用此技術制成溫度檢測元件主要是熱電偶，熱電偶是發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應用最廣泛的檢測元件 。本設計是通過 MCS51 單片機和 DS18B20 轉換芯片，實現(xiàn)對環(huán)境溫度的采集、模 /數(shù)轉換、處理、顯示過程。因 此對單片機溫度控制系統(tǒng)的研究有重要目的和意義 .本設計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫 準確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準確的場所，或科研實驗室使用。溫度傳感器 DS18B20 對 環(huán)境溫度進行檢測，通過單總線傳遞給單片機， 單片機作為數(shù)據(jù)處理與控制單元，為