【正文】 程 .......................................................2報(bào)警模塊流程 ........................................................2 中斷設(shè)定流程 .......................................................27………………………………………………………………………………………………28附錄…………………………………………………………………………………………………294引言隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會對各種信息參數(shù)的準(zhǔn)確度和精確度的要求都有了幾何級的增長，而如何準(zhǔn)確而又迅速的獲得這些參數(shù)就需要受制于現(xiàn)代信息基礎(chǔ)的發(fā)展水平。該設(shè)計(jì)控制器使用 ATMEL 公司的 AT89S51 單片機(jī)，測溫傳感器使用 DALLAS 公司 DS1820，用 LED 數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)溫度顯示。圖 熱電偶電路圖系統(tǒng)主要包括對 A/D0809 的數(shù)據(jù)采集，自動手動工作方式檢測，溫度的顯示等，這幾項(xiàng)功能的信號通過輸入輸出電路經(jīng)單片機(jī)處理。這樣,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單,體積也不大。AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4kbytes 的可編程的 Flash 只讀程序存儲器,兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。在 FLASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí) P0 外部電位必須被拉高。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖?！馪SEN：外部程序存儲器的選通信號。這里采用 DALLAS 公司的數(shù)字溫度傳感器 DS1820 作為測溫元件。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(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器?！褫^小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS1820 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。便箋式 RAM 的結(jié)構(gòu)為８字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖 所示。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 5 ℃/LSB 形式表示。因此，可用多只 DS1820 同時(shí)測量溫度并進(jìn)行告警搜索。16圖 DS1820 測溫原理圖 提高 DS1820測溫精度的途徑（1）、DS1820 高精度測溫的理論依據(jù) DS1820 正常使用時(shí)的測溫分辨率為 ℃，這對于水輪發(fā)電機(jī)組軸瓦溫度監(jiān)測來講略顯不足，在對 DS1820 測溫原理詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，我們采取直接讀取 DS1820 內(nèi)部暫存寄存器的方法，將 DS1820 的測溫分辨率提高到 ℃～℃．DS1820 內(nèi)部暫存寄存器的分布如表 1 所示，其中第 7 字節(jié)存放的是當(dāng)溫度寄存器停止增值時(shí)計(jì)數(shù)器 1 的計(jì)數(shù)剩余值，第 8 字節(jié)存放的是每度所對應(yīng)的計(jì)數(shù)值，這樣，我們就可以通過下面的方法獲得高分辨率的溫度測量結(jié)果。本溫度計(jì)大體分三個工作過程。這種方式雖然簡單，但占用單片機(jī)口線較多，資源利用率低，因此不常采用。因此, 在條件允許的場合, 盡量采用外供電方式。主機(jī)發(fā)送（Tx）復(fù)位脈沖（最短為 480μs 的低電平信號）。所有時(shí)間片必須有 60 微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為 1 微秒的恢復(fù)時(shí)間.讀時(shí)間片：從 DS1820 讀數(shù)據(jù)時(shí)，使用讀時(shí)間片。如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線器件不會響應(yīng)主機(jī)。軟件實(shí)現(xiàn) DS1820 的工作嚴(yán)格遵守單總線協(xié)議：(1)主機(jī)首先發(fā)出一個復(fù)位脈沖，信號線上的 DS1820 器件被復(fù)位。在單總線器件檢測到上升沿后，延時(shí) 15～60us，接著通過拉低總線 60～240us，以產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。如果線上事高電平，就是寫 1，如果是低電平，就是寫 0。 將要寫數(shù)據(jù)存入 CMOV TEM PD IN , C 。所有讀時(shí)間隙必須最少 60μs，包括兩個讀周期至少 1μs 的恢復(fù)時(shí)間。 采樣數(shù)據(jù)存入 ASETB　TEM PD IN 。 延時(shí) 100 Ls, 等待回應(yīng)DJN Z　R6, ＄MOV 　R6, 3CHLOO P1820: MOV 　C, TEM PD N 。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。主程序流程見圖 ：26圖 DS1820 初始化流程圖 圖 主程序流程圖、各模塊流程設(shè)計(jì)下面對主要子程序的流程圖做介紹 溫度檢測流程DS1820 在單片機(jī)控制下分三個階段:●DS1820 初始化：初始化流程圖見●讀 DS1820 時(shí)序：讀 DS1820 流程見圖 ：●寫 DS1820 時(shí)序：寫 DS1820 流程見圖 27圖 讀 DS1820 流程圖 圖 寫 DS1820 流程圖、報(bào)警模塊流程流程見圖 28圖 報(bào)警模塊子程序流程圖、 中斷設(shè)定流程中斷模塊采用了外中斷和內(nèi)中斷套用方法。由于 DS1820 是基于帶隙結(jié)構(gòu)的數(shù)字式溫度傳感器，PN 結(jié)增量電壓正比于 IC 絕對溫度（PTAT），它的測溫精度較高,但存在著一定,其誤差在時(shí)間和外部環(huán)境變化的條件下,保持相當(dāng)高的穩(wěn)定性。 DS1820 單結(jié)數(shù)字溫度計(jì)的使用方法[J]。 若 DS1820 不存在則返回S22:LCALL DELAY132MOV A,0CCH 。讀 DS1820 的程序,從 DS1820 中讀出兩個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)READ_18200:MOV R4,2 。DS1820 初始化程序INIT_1820:SETB DQNOPCLR DQMOV R0,80HTSR1:DJNZ R0,TSR1 。重新寫 DS1820 暫存存儲器設(shè)定值RE_CONFIG:JB FLAG1,RE_CONFIG1 。 選擇 12 位溫度分辨率LCALL WRITE_1820RET。200USTSR6:DJNZ R0,TSR6 。 保存變換后的溫度數(shù)據(jù)LCALL BIN_BCDRET。讀 DS1820 的程序,從 DS1820 中讀出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)READ_1820:MOV R2,8RE1:CLR CSETB DQNOPNOPCLR DQNOPNOPNOPSETB DQ33MOV R3,7DJNZ R3,$MOV C,DQMOV R3,23DJNZ R3,$RRC ADJNZ R2,RE1RET。讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值GET_TEMPER:SETB DQ 。電子技術(shù)應(yīng)用。由于 DS1820 的測量精度只有177?！駡?bào)警子程序：進(jìn)行溫度上下限判斷及報(bào)警輸出。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測量、計(jì)算、顯示、通訊等。 延時(shí) 640 LsDJN Z　R6, ＄MOV 　R6, 0A 0HDJN Z　R6, ＄SETB　TEM PD N 。 采樣總線數(shù)據(jù)MOV 　　R6, 14H 。因此，主機(jī)在讀時(shí)間隙開始后必須把 I/O 腳驅(qū)動拉為的電平保持 15μs，以讀取 I/O 腳狀態(tài)。SETB　TEM PDN　　　NOP　　　NOPWRITEDS1820LOP: CLR　TEM PD INMOV R6, 08H 。所有寫時(shí)間隙必須最少持續(xù) 60μs，包括兩個寫周期至少 1μs 的恢復(fù)時(shí)間。接著，主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入接收模式。在主機(jī)發(fā)出 ROM 命令，以訪問某個指定的 DS1820，接著就可以發(fā)出DS1820 支持的某個功能命令。所有 ROM 操作命令均為 8 位長。它有寫時(shí)間片和讀時(shí)間片兩種：寫時(shí)間片：當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時(shí)，產(chǎn)生寫時(shí)間片。經(jīng)過單線接口訪問 DS1820 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。工作于寄生電源方式時(shí), VDD 和 GND 均接地, 他在需要遠(yuǎn)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(shí), 竊取信號能量給 DS1820 供電, 同時(shí)一部分能量給內(nèi)部電容19充電, 當(dāng) DQ 為低電平時(shí)釋放能量為 DS1820 供電。必須先啟動 DS1820 開始轉(zhuǎn)換，再讀出溫度轉(zhuǎn)換值?！妫虼酥恍枰獢?shù)碼管就可以完成相關(guān)的顯示功能，報(bào)警器可以用蜂鳴器配合三極管來代替。系統(tǒng)對 DS1820 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。表 1 是部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度表示數(shù)據(jù)。該字節(jié)各位的定義如下：當(dāng) DS1820 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。溫度報(bào)警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。 圖 傳感器電路圖 圖 外部封裝形式 DS1820 使用中的注意事項(xiàng)DS1820 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題：●DS1820 從測溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，這是必須保證的，12不然會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤的現(xiàn)象，使溫度輸出總是顯示 85。DS1820 的性能特點(diǎn)如下：●獨(dú)特的單線接口方式，DS1820 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS1820 的雙向通訊●DS1820 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個 DS1820 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫●DS1820 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)●適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電●溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177。10●XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。另外，該引腳被略微拉高。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時(shí)間。P2 口當(dāng)用于9外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。當(dāng) P1口的管腳寫“1”時(shí)，被定義為高阻輸入。方案二的測溫裝置電路簡單、精確度較高、實(shí)現(xiàn)方便、軟件設(shè)計(jì)也比較簡單，故本次設(shè)計(jì)采用了方案二。在 0—100 攝氏度時(shí)，最大線形偏差小于 1 攝氏度。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有 A/D 通道的單片機(jī)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。社會的發(fā)展使人們對傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展，本文將介紹智能集成溫度傳感器DS1820 的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，并對以此傳感器，AT89S51 單片機(jī)為控制器構(gòu)成的數(shù)字溫度測量裝置的工作原理及程序設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。 AT89S51。 temperature detection。目前的智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在 20 世紀(jì) 90 年代中期問世的，它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶，特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)。通過將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測量該電壓，便可推斷出檢測結(jié)點(diǎn)的溫度。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。系統(tǒng)框圖如圖 所示圖 DS1820 溫度測溫系統(tǒng)框圖從以上兩種方案，容易看出方案一的測溫裝置可測溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。各引腳功能簡單介紹如下：●VCC：供電電壓