【正文】 量計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定每次測量前首先將－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1溫度寄存器中減法計數(shù)器 1和溫度 寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)當(dāng)減法計數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時溫度寄存器的值將加 1減法計數(shù)器 1的預(yù)置值將重新被裝入減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2計數(shù)到 0時停止溫度寄存器值的累加此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值圖 311 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線形性其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程直到溫度寄存器值達到被測溫度值 另外由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的它有嚴(yán)格的時隙概念因此讀寫時序很重要系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進行操作協(xié)議為初始化 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) 45 DS18B20 的其他介紹 DS18B20 的存儲器包括高速暫存器 RAM 和可電擦除 RAM 可電擦除 RAM 又包括溫度觸發(fā)器 TH和 TL以及一個配置寄存器存儲器能完整的確定一線端口的通訊數(shù)字開始用寫寄存器的命令寫進寄存器接著也可以用讀寄存器的命令來確認這些數(shù)字當(dāng)確認以后就可以用復(fù)制寄存器的命令來將這些數(shù)字轉(zhuǎn)移到可電擦除 RAM中當(dāng)修改過寄存器中的數(shù)時這個過程能確保數(shù)字的完整性 高速暫存器 RAM是由 8個字節(jié)的存儲器組成第一和第二個字節(jié)是溫度的顯示位第三和第四個字節(jié)是復(fù)制 TH和 TL同時第三和第四個字節(jié)的數(shù)字可以更新第五個字節(jié)是復(fù)制配置寄存器同時第五個字節(jié)的數(shù)字可以更新六七八三個字節(jié)是計算機自身使用用讀寄存器的命令能讀出第九個字節(jié)這個字節(jié)是對前面的八個字節(jié)進行校驗 DS18B20采用一線通信接口因為一線通信接口必須在先完成 ROM設(shè)定否則記憶和控制功能將無法使用主要首先提供以下功能命令之一讀 ROMROM 匹配搜索 ROM 跳過 ROM 報警檢查 這些指令操作作用在沒有一個器件的 64 位光刻 ROM序列號可以在掛在一線上多個器件選定某一個器件同時總線也可以知道總線上掛有有多少什么樣的設(shè)備 DS18B20可以使用外部電源 VDD也可以使用內(nèi)部的寄生電源當(dāng) VDD 端口接 30V55V 的電壓時是使用外部電源當(dāng) VDD 端口接地時使用了內(nèi)部的寄生電源無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電 IO口線要接 5KΩ左右的上拉電阻 DS18B20電路設(shè)計 DS18B20 最大的特點是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式 DS18B20 的數(shù)據(jù) IO 均由同一條線來完 成 DS18B20 的電源供電方式有 2 種 外部供電 方式和寄生電源方式工作于寄生電源方 式時 VDD 和 GND 均接地 他在需要遠程溫度探測和空間受限的場合特別有用 原理是當(dāng) 1 W ire 總線的信號線 DQ 為高電平時 竊取信號能量給 DS18B20 供電 同時一部分能量給 內(nèi)部電容充電 當(dāng) DQ為低電平時釋放能量為 DS18B20 供電但寄生電源方式需要強上拉電 路 軟件控制變得復(fù)雜 特別是在完成溫度轉(zhuǎn)換和拷貝數(shù)據(jù)到 E2PROM 時 同時芯片的性 能也有所降低因此 在條件允許的場合 盡量采用外供電方式無論是內(nèi)部寄生電源還是 外部供電 IO 口線要接 5KΩ左右的 上拉電在這里采用前者方式供電 DS18B20與芯片連 接電路如圖 32 所示圖 312 圖 DS18B20 與單片機的連接 外部電源供電方式是 DS18B20 最佳的工作方式工作穩(wěn)定可靠抗干擾能力強而且電 路也比較簡單 可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng) 在開發(fā)中使用外部電源供電方式 畢竟比寄生電源方式只多接一根 VCC 引線在外接電源方式下可以充分發(fā)揮 DS18B20 寬電 源電壓范圍的優(yōu)點即使電源電壓 VCC 降到 3V 時依然能夠保證溫度量精度 由于 DS18B20 只有一根數(shù)據(jù)線因此它和主機單片機通信是需要串行通信而 89C52 有兩個串行端口所以可以不用軟件來模擬實現(xiàn)經(jīng)過單線接口訪問 DC18B20 必 須遵循如下協(xié)議初始化 ROM 操作命令存儲器操作命令和控制操作要使傳感器工作 一切處理均嚴(yán)格按照時序 圖 41 主程序流程圖 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM中的 9字節(jié)在讀出時需進行 CRC校驗校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫其程序流程圖如圖 42 示 圖 43 溫度轉(zhuǎn)換命令流程圖 圖 42 讀出溫度子程序流程圖 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)換開始命令當(dāng)采用 12 位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為 750ms 在本程序設(shè)計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖圖 43 所示 計算溫度子程序與報警程序 計算溫度子程序?qū)?RAM中讀取值進行 BCD碼的轉(zhuǎn)換運算并進行溫度值正負的判定其程序流程圖如圖 44 所示 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作當(dāng)標(biāo)志位位為 1 時將符號顯示位移入第一位程序流程圖如圖 45 圖 44 計算溫度流程圖 圖 45 顯示數(shù)據(jù)刷新 流程圖 按鍵掃描處理子程序 按鍵采用掃描查詢方式設(shè)置標(biāo)志位當(dāng)標(biāo)志位為 1 時顯示設(shè)置溫度否則顯示當(dāng)前溫度如下圖 46 示 圖 46 按鍵掃描處理圖 系統(tǒng)調(diào)試與運行 本人主要負責(zé)的內(nèi)容是寫程序所以系統(tǒng)的調(diào)試以程序為主軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進行硬件的性檢驗然后分別進行主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)刷新等子程序的編程及調(diào)試由于DS18B20與單片機采用串行數(shù)據(jù)傳送因此對 DS18B20進行讀寫編程時必須嚴(yán)格地保證讀寫時序否則將無法讀取測量 結(jié)果本程序采用單片機 C 語言編寫用EWAVRKS4 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顯示溫度能改變就基本完成 － 55～＋ 125℃的測量范圍使得該溫度計完全適合一般的應(yīng)用場合其低電壓供電特性可做成用電池供電的手持電子溫度計 DS18B20 溫度計還可以在高低溫報警遠距離多點測量控制等方面進行應(yīng)用開發(fā)但在實際設(shè)計中應(yīng)注意以下問題 1DS18B20工作時電流高達 15mA總線上掛接點數(shù)較多且同時進行轉(zhuǎn)換時要考慮增加總線驅(qū)動可用單片機端口在溫度轉(zhuǎn)換時導(dǎo)通一個 MOSFET 供電 2連接 DS18B20的 總線電纜是有長度限制的因此在用 DS18B20進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配等問題 3在 DS18B20測溫度程序設(shè)計中向 DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后程序總要等待 DS18B20 的返回信號一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線當(dāng)程序讀該 DS18B20時將沒有返回信號程序進入死循環(huán)這一點在進行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計時要給予一定的重視 結(jié)論 本設(shè)計方案達到了任務(wù)書的要求并擴展了功能實現(xiàn)了數(shù)字溫度計的設(shè)計實現(xiàn)了較為精確的測溫功能 1 對被測對象的測溫結(jié)果精度可以達到177?？赏ㄟ^數(shù)據(jù)線供電電壓范圍為 30～ 55V 178?；趩纹瑱C的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作畢業(yè)論文 桂林航天工業(yè)學(xué)院論文 基于 STC89C52 單片機的溫度報警器的設(shè)計與制作 Design and production based STC89C52 microcontroller temperature alarm 專 業(yè)應(yīng)用電子技術(shù) 學(xué) 生陸星球 指導(dǎo)教師 桂林航天工業(yè)學(xué)院電子工程系 二零壹貳年陸月畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 評 語 指 導(dǎo) 教 師 評 語 簽字 201 年 月 日 評 閱 教 師 評 語 簽字 201 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計論文答辯記錄成績及評語 答 辯 提 問 記 錄 記錄人 201 年 月 日 答 辯 委 員 會 評 語 成 績 主任簽字 201 年 月 日 桂林航天工業(yè)學(xué)院 電子工程系 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 專業(yè) 年級 姓名 陸星球 學(xué)號 指導(dǎo)教師簽名 畢業(yè)設(shè)計題目 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 任務(wù)下達日期 2021 年 11 月 10 日 設(shè)計提交期限 2021 年 6 月 10 日 設(shè)計主要內(nèi)容 采用數(shù)字溫度傳感器基于單片機的數(shù)字溫度計本溫度計屬于多功能溫度計可以設(shè)置上下報警溫度當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時可以報警 主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo) 采集到的溫度數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示出來采集的溫度范圍為 0到 99度精確到177。實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫 178。報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度 溫度報警條件 的器件 17