【正文】 系統(tǒng)主要 技術(shù)指標(biāo)： （ 1） 2 路溫度采集電路及以上； （ 2）采集測溫范圍為 50～ +110 ℃ ； （ 3）溫度精度 ， 誤差在 ℃ 以內(nèi)； （ 4）顯示模塊 ， 采用 LED 數(shù)碼管顯示。 溫度采集電路設(shè)計 溫度采樣處理電路由溫度傳感器、放大電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路等組成。本系統(tǒng)選擇智能溫度傳感器 DS18B20 作為溫度采集 電路的核心器件。它的測溫范圍是 55～ +125℃ 。 圖 2 DS18B20 外形結(jié)構(gòu) 圖 3 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組 成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 圖 4 64 位 ROM 結(jié)構(gòu) DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個非易失性的可電擦除 E2PRAM和一個高速暫存 RAM。頭 2 個字節(jié)包含測得的溫度信息。第 9 字節(jié)讀出前面所有 8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。 為了達(dá)到本系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，選擇 12 位分辨率。 在外部電源供電方式下， DS18B20 工作電源由 VDD 引腳接入，此時 I/O 線不需要強(qiáng)上拉 ，不存在電源電流不足的問題，可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時在總線上可以掛接任意多個 DS18B20 傳感器，組成多點(diǎn)測溫系統(tǒng)。圖中給出了 2 路溫度采集電路， 2 只智能溫度傳感器DS18B20 的信號輸出端都連接到單片機(jī)的 端，電阻 R6作為 上拉電阻。 單片機(jī)芯片選擇 MCS8031 和 AT89C51[2]都具有 4 個 8 位 I/O 接口，但 MCS8031 沒有內(nèi)部程序存儲器，需要外接，增加 了 電路 的 復(fù)雜性； AT89C2051 和 AT89C51 都具有 Flash ROM，可以省去外接程序存儲器；但 AT89C2051 接口少，不利于功能擴(kuò)展；故選用 AT89C51。 （ 1） 晶振電路 單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式：一是內(nèi)部時鐘方式，二是外部時鐘方式。 在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體（簡稱晶振），作為單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路的負(fù)載，構(gòu)成自激振蕩器，可在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。單片機(jī)工作從復(fù)位開始。電路如圖 9 中所示。F ， R1=10KΩ。 本系統(tǒng)的輸入控制簡單，采用獨(dú)立式鍵盤 及 接口電路 [5]。 S2 第二路溫度 按鍵按下， LED 數(shù)碼顯示管顯示第二路溫度。 LED 數(shù)碼顯示管靜態(tài)顯示工作原理 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的陰極（或陽極）選擇線連接在一起并接地（或 +5V）；每位的段碼線分別與 1 個 8 位的鎖存器輸出連接。并行輸出顯示的十進(jìn)制位數(shù)多時，需要并行 I/O 接口芯片的數(shù)量較多。 每片 74LS164 的輸出端分別連接到一個數(shù)碼顯示管。 報警控制電路設(shè)計 報警控制電路 采 用壓電式蜂鳴器 作發(fā)聲體 ，用三極管對蜂鳴器發(fā)聲進(jìn)行控制。 報警控制電路如圖 12 所示。反之 ，當(dāng)在壓電陶瓷上加上一定頻率的電壓，就會在內(nèi)部產(chǎn)生一定頻率的電流，從而就會引起壓電陶瓷微小形變，這一形變帶動空氣發(fā)生振動。 電源電路設(shè)計 電源電路 [7]由變壓器、單相橋式 整流 電路 、 濾波電路和三端穩(wěn)壓電路構(gòu)成。在本系統(tǒng)中，要求電源電壓為 +5V，由于三端式穩(wěn)壓器輸出電壓固定，故在設(shè)計中選擇三端式穩(wěn)壓器 L7805。發(fā)光二極管用于指示電源是否接通，選擇 FG1112021 發(fā)光二極管，根據(jù) FG1112021 正向電流 為 5mA 及管壓降 為+2V，選擇限流電阻 R5= 680Ω。 圖 16 數(shù)字式 多路 溫度 采集系統(tǒng) 主程序流程圖 子程序 設(shè)計 DS18B20 的 通信協(xié)議 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議 [7]，主機(jī)（單片機(jī) AT98C51）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進(jìn)行初始化操作，初始化成功后發(fā)送一條存儲器操作命令（ ROM 指令），最后處理數(shù)據(jù)（發(fā)送 RAM 指令），這樣才能對 DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中。 其 程 序流程圖如圖 17 所示。其程序流程圖如圖 18 所示。 在系統(tǒng) 采用 12 位轉(zhuǎn)換精度，溫度寄存器里的值是以 為步進(jìn)的，即溫度值為溫度寄存器里的二進(jìn)制值乘以 ，就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。小數(shù)部分因?yàn)槭前雮€字節(jié)，所以二進(jìn)制值范圍是 0～ F， 轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制小數(shù)值就是 的倍數(shù)。 表 5 小數(shù)部分二進(jìn)制和十進(jìn)制的近似對應(yīng)關(guān)系表 小數(shù)部分 二進(jìn)制數(shù) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 十進(jìn)制數(shù) 0 0 1 1 2 3 3 4 5 5 6 6 7 8 8 9 發(fā) DS18B20復(fù)位命令命令 匹配 ROM、 64 位地址 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 結(jié)束 確定鍵號 有鍵按下？ 開始 Y 轉(zhuǎn)至相應(yīng)的程序，執(zhí)行相應(yīng)的功能 N 其它子程序 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 15 圖 19 讀出溫度子程序流程圖 圖 20 計算溫度子程序流程圖 （ 5） 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 [9]主要是對顯示緩沖 區(qū) 中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為 0 時將符號顯示位移入下一位。 數(shù)字 式多路 溫度 采集系統(tǒng) 控制源程序 數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)控制源程序 ， 見附錄（ 4） 。先編寫一段顯示程序?qū)τ布恼９ぷ鬟M(jìn)行檢驗(yàn)，然后進(jìn)行主程序、匹配 ROM 子程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 等 的編程及調(diào)試。 由比較分析及 DS18B20 的特點(diǎn)可得 ， 用 本系統(tǒng) 進(jìn)行測溫時，精度很高，誤差指標(biāo)可以限制在 ℃ 以內(nèi)；另外在 55～ +125℃ 的測溫范圍內(nèi)使得該 系統(tǒng) 完全適合一般的應(yīng)用場合。但能夠進(jìn)行硬件和軟件功能擴(kuò)展。 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 19 參考文獻(xiàn) [1] 李光飛 ． 單片機(jī)課程設(shè)計實(shí)例指導(dǎo) [M]． 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 2021： 105106． [2] 余永權(quán) ． ATMEL系列單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M]． 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2021： 2526． [3] 張毅剛 ． 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]． 北京： 高等教育出版社 ， 2021： 3133． [4] 李玉峰 ． MCS51 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M]． 北京： 人民郵電出版社 ， 2021： 2627． [5] 陳明熒 ． 8051 單片機(jī)課程設(shè)計實(shí)訓(xùn)教材 [M]． 北京： 清華大學(xué)出版社 ， 2021： 2830． [6] 李全利 ． 單片計原理及接口技術(shù) [M]． 北京：高等教育出版社 ， 2021： 117149． [7] 康華光 ． 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分） [M]． 北京：高等教育出版社 ， 1999： 44 44 455． [8] 周航慈 ． 單片機(jī)程序設(shè)計基礎(chǔ) [M]． 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2021． [9] 胡健 ． 單片機(jī) 原理及接口技術(shù)實(shí)踐教程 [M]． 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2021． 內(nèi)江師范學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 20 致謝 經(jīng)過幾個月的努力，在 指導(dǎo)教師劉道興 副教授 及同學(xué)的幫助下，順利完成了畢業(yè)設(shè)計。最后，感謝設(shè)計指導(dǎo)老師 —— 劉道興副教授， 在題目選定、總體方案確立、資料收集與提供等方面給予了悉心指導(dǎo)和大力幫助，并對本系統(tǒng)的論文多次進(jìn)行認(rèn)真審閱、批注 ， 提供了許多寶貴的修改意見。************************************************************* 。 。************************************************************* 。 TEMPON BIT 。 TEMPH EQU 27H 。 TEMPCH EQU 29H 。 。按鍵 K0 定義。數(shù)據(jù)傳送腳定義。 。************************************************************* 。 CLS: MOV R0,20H MOV R1,60H CLS1: MOV R0,00H INC R0 DJNZ R1,CLS1 CLR 。 MOV TMOD,21H 。選擇串行口工作方式 0； NOP NOP SETB ET0 。************************************************************* 。 LOOP1: LCALL DISP 。 CLR TIMEOK JNB TEMPONE,LOOP2 。 LCALL TEMPBCD 。 LCALL ALARM 。 SETB TEMPONE SJMP MAIN 。1 秒定時到標(biāo)志。 KEYBORD: JB K0,L1 JNB K0,$ LCALL FUNCTION LJMP KEYBORD L1: JB K1,L2 JNB K1,$ LCALL FUNCTION1 LJMP KEYBORD L2: RET FUNCTION0: MOV 40H,28H 。 MOV 41H,0D6H MOV 42H,0B1H MOV 43H,8AH MOV 44H,00H MOV 45H,00H MOV 46H,01H MOV 47H,0E3H RET 。延時 480us DJNZ R6,$ MOV R6,0A0H DJNZ R6,$ SETB DQ MOV R6,32H 。讀 DS18B20 子程序，從 DS18B20 中讀出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。延時 120us。************************************************************* 。 DJNZ R6,$ RRC A MOV DQ,C MOV R6,34H 。溫度開始轉(zhuǎn)換子程序。延時 104us。64 位 ROM 編碼發(fā)送完沒有？ MOV R6,34H 。 LCALL WRITE MOV R6,34H 。讀出溫度值子程序。延時 104us。延時 104us。延時 104us。讀取轉(zhuǎn)換后的溫度低位到 TEMPL 中。************************************************************* 。 CLR C 。 SJMP TEMPBCD2 TEMPBCD1: MOV TEMPCH,0AH 。 ANL A,0FH MOV DPRT,TEMPDOTTAB MOVC A,A+DPRT MOV TEMPCL,A 。 ANL A,0F0H SWAP A MOV TEMPL,A MOV A,TEMPH ANL A,0FH SWAP A ORL A,TEMPL LCALL HEXBCD MOV TEMPL,A ANL A,0F0H SWAP A ORL A,TEMPCH MOV TEMPCH,A MOV A,TEMPL ANL A,0FH SWAP A ORL A,TEMPCL MOV TEMPCL,A MOV A,R7