【正文】 速發(fā)展。 主要設(shè)計(jì)任務(wù)： 1. DS18B20 資料的查找 和該 部分論文章節(jié)的 編寫(xiě) 2. 單片機(jī)與 DS18B20 接口電路的繪制 ，主流程圖的設(shè)計(jì) 3. DS18B20 部分章節(jié)報(bào)告的編寫(xiě) 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī) AT89C51， 數(shù)字控制，溫度計(jì)， DS18B20 第 1 章 序言 隨著人們生活水平的不斷提高 ,單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來(lái)越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。 本設(shè)計(jì)共分為 5 章， 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我主要負(fù)責(zé) 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的確立可行性分析，原理圖的繪制， PCB 布線，硬件原理圖的焊接以及參與 DS18B20 測(cè)溫程序的編寫(xiě)。 系統(tǒng)組成 由 AT89C51構(gòu)成的數(shù)字溫度計(jì)由三部分組成： DS18B20溫度傳感器、 AT89C5顯示模塊。 4．測(cè)溫范圍為 55℃ ~+125℃ ,在 10℃ ~85℃范圍內(nèi)誤差為177。 工作原理 利用 AT89C51 組成的數(shù)字溫度計(jì)的工作原理：溫度傳感器 DS18B20 將被測(cè)環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號(hào)的數(shù)字信號(hào)（以十六位補(bǔ)碼形式，占兩個(gè)字節(jié)），傳感器可畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 DS18B20 溫度測(cè)試系統(tǒng) 5 置于離裝置 150 米以內(nèi)的任何地方，輸出腳 I/O 直接與 單片機(jī) 的 相連， R25為上拉電阻，傳感器采用外部電源供電。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對(duì)傳感器的讀寫(xiě)和對(duì)溫度的顯示。 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式。開(kāi)漏單總線接口引腳。 DS18B20 的 使用方法 ： 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89C51 單片機(jī) 來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20 芯片的訪問(wèn)。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 DS18B20 溫度測(cè)試系統(tǒng) 7 圖 4 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)開(kāi)始８位是產(chǎn)品 類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有 48 位，最后８位是前面 56 位的 CRC 檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。頭２個(gè)字節(jié)包含測(cè)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(fù)位時(shí)被刷新。低５位一直為１，ＴＭ是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式， DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為０，用戶要去改動(dòng)， R1 和Ｒ 0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。第９字節(jié)讀出前面所有８字節(jié)的 CRC 碼，可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。 當(dāng)符號(hào) 位Ｓ＝０時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位Ｓ＝１時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。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(xiě)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(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)時(shí)，都是字節(jié)的低位在前，高位在后。寫(xiě) 0和寫(xiě) 1 時(shí)隙如圖所示。所有的讀時(shí)隙至少需要 60us，且在兩次獨(dú)立的讀時(shí)隙之間，至少需要 1us 的恢復(fù)時(shí)間。 DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)，在起始時(shí)隙之后保持有效時(shí)間為 15us。 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。 當(dāng) DS18B20 處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為 10us。其結(jié)構(gòu)框圖如（圖 7）所示。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法，單片機(jī)中 CPU 的開(kāi)銷小。 精度調(diào)試 AT89C51 單片機(jī)邊沿觸發(fā)中斷響應(yīng)時(shí)刻的測(cè)量 ： 由于 AT89C51 系列具有很強(qiáng)的片內(nèi)功能和指令系統(tǒng)，因而使單片機(jī)的應(yīng)用發(fā)生了一個(gè)飛躍，這個(gè)系列的產(chǎn)品也很快成為世界上第二代的標(biāo)準(zhǔn)控制器。這里是下降沿觸發(fā)中斷。 系統(tǒng)整體硬件電路 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)原理圖如（圖 2）所示，控制器使用單片機(jī) AT89C51，溫度 傳感器使用 DS18B20，用 3 位共陽(yáng) LED 數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)溫度顯示 。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見(jiàn)（圖 10）所示。其程序流程圖如（圖 12）示 溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器 十位數(shù) 0？ 百位數(shù) 0？ 十位數(shù)顯示符號(hào)百位數(shù)不顯示 百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號(hào)） 結(jié)束 N N Y Y 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 DS18B20 溫度測(cè)試系統(tǒng) 17 圖 12 讀溫度流程圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令，當(dāng)采用 12 位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用 1s 顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。顯示 SETB 。寫(xiě)指令 MOV A,44H 。DJNZ R6,$ LCALL DISP 。寫(xiě)指令 MOV A,0BEH 。寫(xiě)指令 CLR C WR1:CLR MOV 20H,3 DJNZ 20H,$ RRC A MOV ,C MOV 21H,10 DJNZ 21H,$ SETB NOP DJNZ R0,WR1 SETB RET READ:MOV R6,2 。 JZ TEMPC1 。完成求補(bǔ)變成原碼 。個(gè)位部分放在 29H 的低 4 位 MOV A,28H ANL A,0FH SWAP A 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 DS18B20 溫度測(cè)試系統(tǒng) 23 ORL A,29H MOV 29H,A 。70H 中是十位 BCD 碼 MOV 71H,B 。如果十位為 0 不顯示 MOV A,0AH DISY1:MOV P0,0FFH CLR SETB SETB MOV DPTR,TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A DISY2: LCALL DL1MS INC R1 MOV A,R1 SETB 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 DS18B20 溫度測(cè)試系統(tǒng) 24 CLR SETB MOV DPTR,TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A CLR 。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。給電路板加電，檢測(cè)所有的插座或者是硬件的電源是否符合要求的值。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。當(dāng)各塊電路無(wú)故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，再對(duì)各塊電路功能及各電路之間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。 在對(duì)硬件調(diào)試后再對(duì)軟件進(jìn)行 ,因?yàn)橄葘?duì)硬件檢查沒(méi)有問(wèn)題的的情況下在對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試 ,我們所選的是偉福編譯軟件 ,它可以通過(guò)編譯去檢查程序上的語(yǔ)法上面錯(cuò)誤 ,然后 可以在他基礎(chǔ)上在對(duì)它進(jìn)行一些修 改達(dá)到?jīng)]有錯(cuò)誤為止，然后將軟件拿在硬件上去運(yùn)行。經(jīng)多次檢查發(fā)現(xiàn)硬件電路沒(méi)有問(wèn)題，再檢查軟 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 DS18B20 溫度測(cè)試系統(tǒng) 26 件部分，原來(lái)是程序輸錯(cuò)了。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，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 與微機(jī)處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS18B20 進(jìn)行程序編寫(xiě)時(shí)，必須嚴(yán)格保重讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。我想這對(duì)于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助的。因此在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中大部分時(shí)間是用在程序上面的。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上，如在多種方案的選擇中，我們仔細(xì) 比較分析其原理以及可行的原因， 在焊接電路時(shí)要防止電路的虛焊，電解電容和發(fā)光二極管的極性，以免元器件損壞。 總體來(lái)說(shuō)，這次 實(shí)踐 我