【正文】 主控制電路和測(cè)溫控制電路原理圖 ................................................................... 13 驅(qū)動(dòng)電路模塊原理圖 ........................................................................................... 13 顯示模塊原理圖 ................................................................................................... 14 第五章軟件編程調(diào)試及性能分析 .............................................................................. 16 主程序流程圖 ........................................................................................................ 16 主程序 .................................................................................................................... 16 溫度子程序 ............................................................................................................ 18 顯示子程序 ............................................................................................................. 23 調(diào)試性能分析和注意 事項(xiàng) .................................................................................... 24 第六章 總結(jié)與展望 .................................................................................................. 26 致 謝 ........................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 28 附錄 ............................................................................................................................... 30 第一章 緒論 1 第一章 緒論 日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測(cè)及控制，在冶金 、 食品加工 、化工等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，廣泛使用的各種加熱爐 、 熱處理爐 、 反應(yīng)爐等，都要求對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。 DS18B20 新型單總線數(shù)字溫度傳感器 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器 , 集溫度測(cè)量和 A /D 轉(zhuǎn)換于一體 ,直接輸出數(shù)字量 ,具有接口簡(jiǎn)單、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。 本論文介紹了一種以單片機(jī)為主要控制器件，以 DS18B20 為溫度傳感器的新型數(shù)字溫度計(jì)。 系統(tǒng)程序主要包括主程序， 測(cè) 溫子程序 和 顯示子 程序等。此外，還介紹了系統(tǒng)的調(diào)試和性能分析。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支 持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。 這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路， 因此 感溫電路 的設(shè)計(jì) 比較 復(fù)雜 。而且采用 3 線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。 綜上所述， 本設(shè)計(jì)以智能集成溫度傳感器 DS18B20 為例，介紹基于 DS18B20傳感器的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)適用于人們的日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用于溫度的檢測(cè)及控制。 （ 3） 系 統(tǒng)可由用戶 預(yù)設(shè)溫度值 ， 測(cè)溫 范圍為 － 55℃ ～＋ 125℃ 。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。數(shù)字溫度計(jì)總體電路框圖如圖 11 所示 。 2．實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)介 ： DS18B20 采用外接電源方式工作，一線測(cè)溫的一線與 AT89C52 的 連接并加上上拉電阻使其工作，測(cè)出 的數(shù)據(jù)存放在寄存器 10H12H 中，將數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)BCD 碼轉(zhuǎn)換后送 LED 顯示。 引腳功能說(shuō)明如下： （ 1） VCC:電源電壓 （ 2） GND:地 （ 3） P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。對(duì)端口寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 表 21 和 的第二功能 引 腳 號(hào) 功能特性 T2（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí) /計(jì)數(shù) 2 捕獲 /重裝載觸發(fā)和方向控制） （ 5） P2 口 :P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。 （ 6） P3 口 :P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 22所示。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器 (地址為0000HFFFFH ) 。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VCC 。 字節(jié)的 RAM 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但在物理上它們是分開(kāi)的。 （ 12）中斷： AT89C52 共有 6 個(gè)中斷向量 :兩個(gè)外中斷（ INT0 和 INT1）， 3 個(gè)定時(shí)器中斷 (定時(shí)器 0, 1, 2)和串行口中斷。 用戶也可以采用外部時(shí)鐘。 DS18B20 的功能簡(jiǎn)介 1．芯片簡(jiǎn)介 （ 1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： V～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 ?！?。 （ 8） 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 。開(kāi)漏單總線接口引腳。 （ 1） 64 位 ROM ROM中的 64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼，每個(gè) DS18B20的 64位序列號(hào)均不相同。 DS18B20溫度值格式表24 ][2 如下所示。 （ 3）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下 表 25 所示。 （ 4）高速暫存器是一個(gè) 9字節(jié)的存儲(chǔ)器。 其工作時(shí)序 ][3 包括初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序，如圖 44 （ a）（ b）（ c）所示。在開(kāi)始另一個(gè)寫(xiě)周期前必須有 1us以上的高電平恢復(fù)期。 主機(jī)寫(xiě)“ 0”時(shí)隙 主機(jī)寫(xiě)“ 1”時(shí)隙 VCC 60usTX120us 1ustxcc∞ 1Wire Bus GND DS18B20 采樣 1us DS18B20 采樣 15us MIN TYP MAX MIN TYP MAX 15us 30us 15us 15us 30us 圖 24（ b）寫(xiě)時(shí)序 VCC 主機(jī)讀“ 0”時(shí)隙 主機(jī)讀“ 1”時(shí)隙 1Wire Bus GND 主機(jī)采樣 1us 15us 15us 30us 主機(jī)采樣 15us 圖 24（ c）讀時(shí)序 4. DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) 圖 25 以 MCS－ 51 系列單片機(jī)為例，畫(huà)出了 DS18B20 與 微處理器的典型連接 ]4[ 。如果總線上有不止一個(gè)從機(jī)，當(dāng)所有從機(jī)試圖同時(shí)傳送信號(hào)時(shí)就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開(kāi)路連在一起形成“與”的效果）。這條命令在總線上有單個(gè)或多個(gè)器件時(shí)都可以使用。 （ 4） Search ROM [0F0H] 當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，總線控制器并不知道單線總線上有多少個(gè)器件或它們的 64位 ROM編碼。報(bào)警條件定義為溫度高于 TH或低于 TL。 （ 7） Read Scratchpad[0BEH] 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 這個(gè)命令讀取暫存器的內(nèi)容。如果控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時(shí)間隙，而 DS18B20又忙于把暫存器拷貝到 E存儲(chǔ)器， DS18B20就會(huì)輸出一個(gè) 0，如果拷貝結(jié)束的話， DS18B20輸出 1。如果控制器在這條命令之后跟著發(fā)出時(shí)間隙，而 DS18B20有忙于做時(shí)間轉(zhuǎn)換的話， DS18B20將在總線上輸出一個(gè) 0，若溫度轉(zhuǎn)換完，則輸出 1。若在這條命 令之后發(fā)出讀數(shù)據(jù)隙，器件會(huì)輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識(shí)： 0為忙， 1為完成。預(yù)置數(shù)電路由兩個(gè)按 鍵和兩個(gè)數(shù)碼管組成，兩個(gè)按鍵分別與 AT89C52 的管腳 和 相連。 圖 31主控制電路和測(cè)溫控制電路原理圖 驅(qū)動(dòng)電路模塊原理圖 驅(qū)動(dòng)電路由 ULN2803A 組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) P20P27 與單片機(jī)相連，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) C0C7 與顯示電路數(shù)碼管相連，實(shí)現(xiàn)位控制功能。 顯示電路由八位共陰極的數(shù)碼管組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) A、 B、 C、 D、 E、 F、G、 DP等與 AT89C52的 P1口相連，由八個(gè) 136歐的電阻驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)段控制功能。 DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ ROM 操作指令→存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。 (00) (01) (02) (03) (04) SEG: DB 03FH, 06H, 05BH, 04FH, 066H 。本程序采用單片機(jī)匯編編寫(xiě)，用 YS— 51 編譯器編程調(diào)試，軟件調(diào)試到能顯示溫度值，而且在有溫度變化時(shí)（例如用手去接觸）顯示溫度改變。 （ 3） 較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)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，因此，在對(duì) DS18B20進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果，在使用 PL/M、 C等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS18B20操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。這種情況主要由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。本設(shè)計(jì)在硬件電路相同的條件下，可以通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示不同范圍和兩位小數(shù)的溫度值。這些功能都需要軟硬件相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)。 以 DS18B20溫度傳感器設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)線路簡(jiǎn)單、硬件少、成本低廉、軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn) ,有著廣闊的應(yīng)用前景。在此我要特別地向指導(dǎo)幫助我的龔希賓老師表示最誠(chéng)摯