【正文】 ................................................................ 29 III 摘 要 本文主要介紹了一種基于 AT89S51單片機和 DS18B20數字溫度傳感器來進行測溫的方法。具體設計時，作者對 AT89S51和 DS18B20進行了接口電路設計，同時利用 74LS244進行段碼驅動、實現(xiàn)數碼管的顯示輸出；并在此基礎上，通過軟件設計實現(xiàn)溫度的數據采集和傳輸。 目前使用最廣的是智能溫度傳感器 (亦稱數字溫度傳感器 ) ，是在 20世紀 90年代中期問世的。如果轉換 后的電流或電壓輸出是模擬信號，還必須進行 A／ D轉換，以滿足單片機接口的需要。設計中采用 89S51單片機。 P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀 寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平時間。另外，該引腳被略微拉高。 ? XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 ? 測 溫范圍 ： － 55℃ ～＋ 125℃ ， 固有測溫分辨率為 ℃。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。第5 個字節(jié)，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率。第 9 字節(jié)讀出前面所有 8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗數據，從而保證通信數據的正確性。 表 27 一部分溫度對應值表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 的工作原理 工作時，主機控制 DS18B20 使各種命令對 DS18B20 進行操作 :初始化 DS18B20，發(fā)ROM 功能指令、發(fā)存儲器操作指令。主機輸出低電平，保持低電平時間至少 480us，以產生復位脈沖。每個讀時序都由主機發(fā)起，至少拉低總線 1us。 圖 DS18B20 測溫原理圖 在正測溫情況下， DS1820 的測溫分辨力為 ℃，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測量結果：首先用 DS1820 提供的讀暫存器指令（ BEH）讀出以 ℃為分辨率的溫度測量結果，然后切去測量結果中的最低有效位（ LSB），得到所測實際溫度的整數部分 Tz，然后再用 BEH指令取計數器 1的計數剩余值 Cs和每度計數值 CD。 DS18B20 MCS51 +3~+ I/O GND +3~+ 17 圖 DS18B20 與單片機的接口電路 主板電路設計 單片機的 接 DS18B20 的 2 號引腳， P0 口送數 P2 口掃描。 2) 顯示電路 顯示電路采用 3 位共陽 LED 數碼管，從 P3 口 RXD、 TXD 串口輸出段碼。溫度轉換命令子程序流程圖，如圖 所示 . 圖 溫度轉換 子程序流程圖 圖 計算溫度子程序流程圖 計算溫度子程序 計算溫度子程序將 RAM中讀取值進行 BCD碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖 所示。其程序流程圖如圖 所示。 P3 口中 、 、 接到按鍵電路。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三 狀態(tài) 的。系統(tǒng)對 DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進行。 13 (3) 讀時序 主機采樣主機采樣454511主機寫1時 序主機寫0時 序 圖 讀時序 總線器件僅在主機發(fā)出讀時序是，才向主機傳輸數據，所以，在主機發(fā)出讀數據命令后，必須馬上產生讀時序，以便從機能夠傳輸數據 。 (1) 初始化時序 響應脈沖60 ~2 40等待1 5 60主機 最小4 80主機復位脈沖最小4 80 US 圖 初始化時 總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機響應應答脈沖。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 10 表 26 溫度數據值格式 LS 字節(jié) MS 字節(jié) 其中“ S”為標志位，對應的溫度計算：當符號位 S＝ 0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位 S＝ 1 時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數值。因此，在實際應用中要將分辨率和轉換時間權衡考慮。高速暫存 RAM 的結構為 8 字節(jié)的存儲器。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 ? DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只 6 三極管的集成電路內 。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。 同時 P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。作為輸入時， P2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。 ? P0口： P0口為一個 8位漏級開路雙向 I/O口，每個管腳可吸收 8TTL門電流。它集 Flash ROM程序存儲器，并支持可在線編程（ ISP）功能；另一方面，由于價格低、因而被廣泛應用于許多高性價比的場合，如工業(yè)控制、消費電子等各種控制領域，對于簡單的測溫系統(tǒng)而言，它已經足夠。 設計思路 單片機的接口信號是數字信號。 本文正是基于溫度傳感器和單片機而構建的電路，進而完成溫度的測量和顯示。最大顯示溫度為 100度，最小顯示 10 度。由于 DS18B20數字溫度傳感器是單總線器件，與 AT89S51單片機組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單、體積小等特點，并且由于是在同一根通信線上，因此可以擴展、掛接很 多這樣的測溫系統(tǒng)，十分方便。它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術 (ATE)的結晶，特點 是能輸出溫度數據及相關的溫度控制量，適配于各種微控制器 (MCU)。傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻作為 溫度傳感 器。其主要特性如下： ? 與 MCS51產品指令系統(tǒng)完全 兼容； ? 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器； ? 1000擦寫 周期； ? ~； ? 全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz； ? 程序存儲器具有 3級加密保護； ? 128*8位內部 RAM； ? 32可編程 I/O線； ? 兩個 16位定時器 /計數器； ? 6個中斷源和 2個優(yōu)先級； ? 可編程全雙工串行通道； 圖 89S51單片機引腳圖 ? 低功耗的閑置和掉電模式； ? 看門狗（ W