【正文】 樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖 7 所示。具體軟件流程圖如圖 所示： 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31圖 軟件流程圖南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。第四章軟件設(shè)計(jì)　設(shè)計(jì)思路在子程序設(shè)計(jì)中，要求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，盡可能地保證單入口單出口，減少與其他程序之間的耦合，但為了提高這類滯后對象的實(shí)時(shí)性指標(biāo)，可以在個程序適當(dāng)?shù)牟糠诌M(jìn)行揉合。（8）單總線上所掛的 DS18B20 超過 8 個時(shí)，要注意微處理器的總線驅(qū)動問題。（4）當(dāng)主機(jī)發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令使 DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換時(shí)，數(shù)據(jù)線要保持高電平的時(shí)間為 750ms。 注意事項(xiàng)DS18B20 具有測溫系統(tǒng)簡單，測溫精度高，連接方便，站用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際使用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：（1）DS18B20 從測溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，這是必須保證的，不然會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤的現(xiàn)象，使溫度輸出總是顯示 85。在使用了校驗(yàn)與糾錯方法后，線路在 50 米時(shí)仍然十分穩(wěn)定。該方法是首先計(jì)算出一位錯誤代碼的樣圖，如表 27 所示。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28在將 AY 的最低移入 CRC 的最高位。改進(jìn)算法；直接算法由于循環(huán)次數(shù)較多而且需要的時(shí)間很長。直接算法：用于生成多項(xiàng)式直接進(jìn)行校驗(yàn)的方法是將低字節(jié)位放在前（左） 。實(shí)際應(yīng)用中就是通過這種除法邏輯電路對一組數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和糾錯。例如 16 進(jìn)制溫度值 018CH 對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)為0000000110001100，溫度值是 ℃；FF5EH 對應(yīng)的二進(jìn)制為1111111101011110，℃。下邊將就用軟件對 DS18B20 中數(shù)據(jù)的校驗(yàn)與糾錯進(jìn)行詳細(xì)的討論，并給出了用查表法進(jìn)行校驗(yàn)及糾錯的算法以及實(shí)現(xiàn)這一算法的過程。減法計(jì)數(shù)器斜坡累加器減到 0減法計(jì)數(shù)器預(yù) 置低溫度系數(shù)振 蕩 器高溫度系數(shù)振 蕩 器計(jì)數(shù)比較器預(yù) 置溫度寄存器減到 0圖 測溫原理內(nèi)部裝置 DS18B20 的測溫流程初始化DS18B20跳過 ROM匹配溫度變換 延時(shí) 1S跳過 ROM匹配讀暫存器轉(zhuǎn)換成顯示碼數(shù)碼管顯示圖 DS18B20 測溫流程 DS18B20 數(shù)據(jù)校驗(yàn)與糾錯（1）在進(jìn)行多點(diǎn)測溫時(shí)，敏感元件與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般有一定的距離，不南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27可避免的要遇到電磁干擾。圖 中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是 DS18B20 的測溫原理。程序可以先跳過 ROM，啟動所有 DSl8B20 進(jìn)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)。（2）手工建立傳感器地址與其序列號的關(guān)系表，并將其固化在程序中。表 25 二進(jìn)制數(shù)據(jù)與溫度的對應(yīng)關(guān)系溫度 溫度數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制） 溫度數(shù)據(jù)輸出（16 進(jìn)制）+125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0h+85℃ 0000 0101 0101 0000 0550h+℃ 0000 0001 1001 0001 0191h+℃ 0000 0000 1010 0010 00A2h+℃ 0000 0000 0000 1000 0008h0℃ 0000 0000 0000 0000 000h℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8h℃ 1111 1111 0101 1110 FF5Eh℃ 1111 1110 0110 1111 FF6Fh55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90h南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 DS18B20 序列號編碼DS18B20 內(nèi)部具有出廠前固化的 8 字節(jié)代碼，如表所示。這時(shí)，信號線上所有相連 DS18B20 都進(jìn)行編碼匹配，只有編碼一致的 DS18B20 才被激活，可以接受下面的內(nèi)存訪問命令。每個讀周期最短的持續(xù)時(shí)間為 60us，各個讀周期之間必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。在 15us 之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果采樣為高電平，就寫 1，如果是低電平，寫 0 就發(fā)生。讀供電方 式0B4H讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電是 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 中的內(nèi)容。搜 索 ROM 0F0H用于確定掛在同一總線上 DS18B20 的個數(shù)和識別 64 位 ROM 地址，為操作各個器件做好準(zhǔn)備。單線信號包括復(fù)位脈沖，響應(yīng)脈沖，寫“0” ，寫“1” ，讀“1” 。每個讀時(shí)序都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線 1us。寫 1 時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí) 2us，然后釋放總線，延時(shí) 60us。主機(jī)輸出低電平，保持低電平時(shí)間至少 480us，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，DS18B20 收到信號后等待 15～60 微秒左右后發(fā)出 60～240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復(fù)位成功。外部電源供電南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20寄生電源供電6）溫度報(bào)警信號DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)化后，就把測的的溫度值與 Th、Tl 做比較，若 TTh或 TTl,則將器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位，將對主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。若采用外部電源給器件供電，外部電源接 VCC 引腳通過 VD2 向器件供電，如圖所示。操作協(xié)議為：初使化 DS18B20（發(fā)復(fù)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)。表 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表：R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)向時(shí)間/ms0 0 9 0 1 10 1 0 11 3751 1 12 750表 　一部分溫度對應(yīng)值表溫度/℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示+125 0000 0111 1101 000007D0H+85 0000 0101 0101 00000550H+ 0000 0001 1001 00000191H+ 0000 0000 1010 000100A2H+ 0000 0000 0000 00100008H0 0000 0000 0000 10000000H 1111 1111 1111 0000FFF8H 1111 1111 0101 1110FF5EH 1111 1110 0110 1111FE6FH55 1111 1100 1001 FC90H南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1900004) CRC 的產(chǎn)生 在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC） 。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18就以 16 位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2 字節(jié)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。DS18B20 工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。DS18B20 溫度傳感器的內(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。 (2) DS18B20 的外形及管腳排列如下圖 2: 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16圖 DS18B20 封裝(3) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由六分組成：1) 64 位光刻 ROM。信號傳輸采用兩芯（或三芯）電纜構(gòu)成的單總線結(jié)構(gòu)。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù)(如電阻值，熱電勢等)的變化的原理。可是它的缺點(diǎn)是只能近距離觀測，而且水銀有毒，玻璃管易碎。共錄 13 段,錄每段時(shí)同時(shí)用數(shù)碼管提示，分別用數(shù)字 0F 來表示。經(jīng)過計(jì)算，每個字占 2 個地址。根據(jù) PLAYE、PLAYL 或 REC 的下降沿信號，地址輸入被鎖定。也可作激勵信號單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的 1/4，約為 120mW左右；（j）采用總線技術(shù)，適于同單片機(jī)接口。錄制的信息存放在內(nèi)部不揮發(fā)單元中，斷點(diǎn)后可以長久保存。根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，系統(tǒng)選擇了美國 ISD 公司的 ISD1420 芯片。圖 按鍵復(fù)位電路該電路除了具有上電復(fù)位電路功能，還可以使用中復(fù)位，只要按下圖 中的 RESET 鍵，此時(shí)電源 VCC 經(jīng)電阻 R1 、R2 分壓，在 RESET 端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。無論是在單片機(jī)剛接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。圖 報(bào)警電路 單片機(jī)及復(fù)位鍵控制模塊 單片機(jī)采用89S52，其中有8K內(nèi)存可用。當(dāng) DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為 10 μs。 溫度檢測和報(bào)警主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)，使用比較方便，在程序跑飛時(shí)，可以手動復(fù)位，這樣就不用在重起單片機(jī)電源，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。其引腳分配如下：：RXD，串行通信輸入。P2除了用做一般I/O端口使用外，若是在AT89S52擴(kuò)充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個時(shí)候P2便不能當(dāng)作I/O來使用了。其他三個I/O端口（PPP3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當(dāng)作I/O用時(shí)可以推動8個LS的TTL負(fù)載。此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時(shí)，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（VPP） 。RESET：AT89S52的重置引腳，高電平動作，當(dāng)要對晶片重置時(shí)，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89S52便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。 雙數(shù)據(jù)寄存器指針AT89S52 的引腳功能介紹：VCC：AT89S52 電源正端輸入，接+5V。 128x8bit 內(nèi)部 RAM 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁編程 全雙工 UART 串行中斷口線 AT89S52 主要功能特性： （） 。AT89S52芯片本身集成了看門狗（WDT）電路，這是為了系統(tǒng)更加的穩(wěn)定可靠，避免了系統(tǒng)因?yàn)樗罊C(jī)而停止工作的情況發(fā)生這種做法對于實(shí)際上長時(shí)間運(yùn)行在惡劣狀況的交通燈控制系統(tǒng)來說是十分必要的。語音電路采用美國 ISD 公司的高保真錄放一體化語音芯片 ISD1420 來完成報(bào)警時(shí)進(jìn)行語音提示的預(yù)存工作，根據(jù)警情的不同進(jìn)行相應(yīng)的語音提示。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4第二章：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案　單片機(jī)語音溫度報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)語音溫度報(bào)警計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖 所示，控制器采用單片機(jī) AT89S52，溫度傳感器采用 DS18B20，語音電路采用 ISD1420,用 3 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。錄音用S1鍵，放音控制用S2鍵。 語音報(bào)警先錄音，能分160段(地址為00H0A0H)。在學(xué)習(xí)實(shí)踐中提高對理論的認(rèn)知能力和動手解決實(shí)際問題的能力，達(dá)到教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合的目的。針對以上情況，在控制成本的前提下，通過本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一款能夠?qū)崟r(shí)檢測控制溫度，又具有對系統(tǒng)設(shè)定不同的報(bào)警溫度的溫度控制報(bào)警系統(tǒng)功能。比如，農(nóng)業(yè)上土壤各個層面上的溫度將會影響植物的生長；在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)中也用到溫度的測量。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。將計(jì)算機(jī)做在一個芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展的單片機(jī)時(shí)代。使南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2用自動溫度控制系統(tǒng)可以對生