【正文】 S R / W E DB 0 DB 7DB 6DB 5DB 4DB 3DB 2DB 1 CS 1 CS 2 / RST VEE A K 16 圖 38 LCD 與單片機(jī)的接口電路 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有報(bào)警器，使用 LM386 作為報(bào)警器的功率放大器，如圖 310 所示。鍵盤的行線接 4 輸入與門， 4 輸入與門的輸出接單片機(jī)的外部中斷 0引腳 口。s 內(nèi)有效，主機(jī)寫 ” 0 ” 時(shí)序主機(jī)寫 ” 1 時(shí)序主機(jī)讀 ” 0 ” 時(shí)序主機(jī)讀 ” 1 時(shí)序30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us 13 因此主機(jī)必須在讀時(shí)序開始后的 15181。s，且在兩次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要 1181。s）。主機(jī)在寫 1 時(shí)序向 DS18B20 圖 35 DS18B20 讀寫時(shí)序 寫入邏輯 1，而在寫 0 時(shí)序向 DS18B20 寫入邏輯 0。 } DS18B20 的初始化 C語言程序如下所示 ： void Ds18b20_Init(void) { while(1) { if(!resetpulse()) //收到 ds18b20 的應(yīng)答信號(hào) { DQ=1。s~240181。且低位在前，高位在后。其寄存器有 16 位 ,高 5 位為符號(hào)位 ,低13 位為數(shù)據(jù)位?？捎?5V電壓編程 ,而且擦寫時(shí)間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時(shí)間的百分之一 ,與8751/87C51 的 12V 電壓擦寫相比，不 易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（ ~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～ 24MHz之間，比 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz～ 12MHz更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。 每個(gè) DS18B20 有自己的序列號(hào)，因此本系統(tǒng)可以在一根總線上掛接了 4 個(gè) 7 DS18B20，通過 CRC 校驗(yàn)，對(duì)各個(gè) DS18B20 的 ROM 進(jìn)行尋址，地址符合的 DS18B20才作出響應(yīng)，接收主機(jī)的命令，向主機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)換的溫度。 方案二程序設(shè)計(jì)稍微復(fù)雜一些，但在電子競(jìng)賽期間我用 DS18B20 做過溫度計(jì)，也調(diào)試過 LCD，并且已經(jīng)用 PROTEUS 實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的仿真。采用液晶顯示，同時(shí)顯示路數(shù)和溫度，每秒刷新 1 次顯示數(shù)據(jù) 。 單片機(jī)LCD顯示模塊集成功放 報(bào)警器鍵盤模塊AD 轉(zhuǎn)換運(yùn)算放大器 模擬溫度傳感器 4 該方案使用了 AT89C51單片機(jī)作為控制核心 ,以智能溫度傳感器 DS18B20為溫度測(cè)量元件，采用多個(gè)溫度傳感器對(duì)各點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測(cè)，通過 4 4 鍵盤模塊對(duì)正常溫度進(jìn)行設(shè)置顯示電路采用 128 64 LCD 模塊，使用 LM386 作為報(bào)警電路中的功率放大器。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。主要研究 DS18B20 與單片機(jī)的通信協(xié)議、時(shí)序及一些 C51 通用程序等。 （ 3）本課題綜合了現(xiàn)代測(cè)控、電子信息、計(jì)算機(jī) 技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域方方面面的知識(shí)，具有綜合性、科學(xué)性、代表性，可全面檢驗(yàn)和促進(jìn)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐技能 。 工作時(shí)由控制信號(hào)進(jìn)行具體測(cè)量點(diǎn)識(shí)別 ,這使得布線工作大大簡(jiǎn)化 ,可以方便地構(gòu)成多傳感器測(cè) 量網(wǎng)絡(luò)。我們已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的信息時(shí)代，測(cè)量技術(shù)也成為當(dāng)今科技的一個(gè)主流，廣泛地深入到研究和應(yīng)用工程的各個(gè)領(lǐng)域。該系統(tǒng)采用了 LCD12864 液晶顯示模坖，LCD12864 作為顯示器 ,形象直觀的顯示測(cè)出的溫 ?值。 隨著大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展， MCS51 單片機(jī) 在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)，生活應(yīng)用中越來越廣泛，越來越成熟， DS18B20 數(shù)字溫度傳感器具有更高的經(jīng)濟(jì)性、靈活性、抗干擾性和精確度 ,在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用， 因此對(duì)此的設(shè)計(jì)具有重要的意義。 溫度 同時(shí) 是一個(gè)傌人們生活環(huán)境有著密切關(guān)系的物理量，也是一種在生亇、科研、生活中需要測(cè)臏和控制的重要物理量。當(dāng)溫度值超出所設(shè)定的值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，從而遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)溫度系統(tǒng)的管理和控制。在第三章論述了總體的設(shè)計(jì)過程，確定了技術(shù)指標(biāo)及器件的選擇并且拏述了系統(tǒng)硬件電賯設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)框圖及所使用的各種芯片功能與特性。 其測(cè)量控制一般 使 用各式各樣形態(tài)的溫度傳感器。 隨著電子技術(shù)以及應(yīng)用需求的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進(jìn)展。 （ 2）研究比較各相關(guān)元器件的功能與特點(diǎn)，選擇合適的元器件。軟件開發(fā)的難點(diǎn)在于 DS18B20 的時(shí)序，如果時(shí)序不正確，將無法讀出正確的溫度值，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響?！妗? （ 3）實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。它控制雖然簡(jiǎn)單，成本低，但是后續(xù)電路復(fù)雜，且需要進(jìn)行溫度標(biāo)定，集成溫度傳感器 AD590 輸出為電流信號(hào) ,且輸出信號(hào)較弱，所以需要后續(xù)放大及A/D 轉(zhuǎn)換電路，如采用普通運(yùn)放則精度難以保證，而測(cè)量放大器價(jià)格較高，這樣會(huì)使單片機(jī)溫度傳感器溫度傳感器LCD顯示電路集成功放報(bào)警器4 4 鍵盤溫度傳感器DS 18 B 20溫度傳感器溫度傳感器 5 系統(tǒng)成本升高。 6 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)基本原理 基于 DS18B20 多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)以 AT89C51 為核心器件，以 KEIL 為系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，用 C 語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，以 PROTEUS 作為仿真軟件設(shè)計(jì)而成的。 （ 2） AT89C51 的功能描述 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次， 數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。 （ 3） AT89C51 引腳功能 AT89C51 單片機(jī) 40 引腳分布如右圖所示。 P0 口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀 /寫操作。如 MS Byte所示，是 DS18B20 的溫度與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。然 圖 34 DS18B20 初始化時(shí)序 后主機(jī)釋放總線并進(jìn)入接收 (RX)模式。 DS18B20 的初始化應(yīng)答 C 語言程序如下所示： bit resetpulse(void) { DQ=0。 } else resetpulse()。s 的恢復(fù)時(shí)間。s 期間， DS18B20 采樣總線的狀態(tài)。s。 ROM 命令通過每個(gè)器件 64bit 的 ROM 碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有多個(gè)器件掛在總線上）與之進(jìn)行通信。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，先按“設(shè)置”鍵，然后按相應(yīng)的數(shù)字鍵，按“左移”或者“右移”鍵改變其他溫度的值。當(dāng)實(shí)際溫度超過設(shè)置的溫度值時(shí)，單片機(jī)引腳輸出一定頻率的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過音頻功放放大之后，發(fā)出報(bào)警聲。 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)總體思路及主程序流程圖 本系統(tǒng)采用 C 語言編寫，主程序主要由四部分構(gòu)成 ,系統(tǒng)通電后首先初始化系統(tǒng) ,依次完成溫度采集、溫度處理、數(shù)據(jù)顯示、鍵盤處理等四項(xiàng)功能。 (3)延遲 1s。測(cè)試中 ,DS18B20選擇芯片出廠時(shí)默認(rèn)的 12 位轉(zhuǎn)換精度 ,轉(zhuǎn)換的結(jié)果用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀 22 數(shù)形式提供。PROM 中。 本設(shè)計(jì)所需選用的元器件如下： ① AT89C51:單片機(jī) ② LGM12641BS1R：圖形液晶 ③ RES、 RESPACK8:電阻、上拉電阻 ④ CRYSTAL:晶振 ⑤ CAP、 CAPELEC:電容、電解電容 ⑥ SOUNDER： 揚(yáng)聲器 ⑦ DS18B20：數(shù)字溫度傳感器 ⑧ BUTTON：按鍵 ⑨ AND_4:四輸入與門 26 （ 3） 放置元器件、電源和地、連線，得到 如圖 所示的系統(tǒng)電路圖，最后進(jìn)行電氣檢測(cè)。 用蠟燭放在 DS18B20 附近，一支溫度計(jì)同時(shí)放在附近，然后通電，將 DS18B20測(cè)到的溫度顯示到 LCD 上。 將硬件及軟件結(jié)合起來進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)試。本文是采用模塊化的方式進(jìn)行敘述，對(duì)各模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較詳細(xì)地闡述。特別要感謝我的指導(dǎo)老師 —— 老師。 TL0=0xff。 EX0=1。 goto out。i2。 goto next。 else if(zhen_temp[0]num[0]) { flag7=0。 delay(250)。 33 while(!flag2) { KeyInput()。 Init_lcd()。 P2=0XF0。為期將近半個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但上網(wǎng)查閱了一些電子技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)，并對(duì)畢業(yè)論文所需的資料進(jìn)行了仔細(xì)地了解和收集，為現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了充分的準(zhǔn)備 ,也培養(yǎng)了我獨(dú)立思考和動(dòng)手的能力，同時(shí)也讓我了解到了自己的不足，我會(huì)繼續(xù)努力，完善自我，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)做貢獻(xiàn)。系統(tǒng)采用單總線技術(shù)，按照 DS18B20 的通信協(xié)議，由主機(jī)向DS18B20 發(fā)送命令，讀取 DS18B20 轉(zhuǎn)換的溫度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)環(huán)境的溫度的測(cè)量。 我們將電路主板通電后，用 Easy 51Pro 軟件檢測(cè)發(fā)現(xiàn)無器件。 LCD 屏幕每秒刷新一次，顯示格式也達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。 25 第五章 系統(tǒng)仿真與產(chǎn)品測(cè)試 系統(tǒng)仿真 PROTEUS 仿真環(huán)境介紹 Proteus 是英國(guó) Labcenter electronics 公司研發(fā)的 EDA 設(shè)計(jì)軟件， 是一個(gè)基于ProSPICE 混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)。 DSl8B20 的存儲(chǔ)器由兩部分組成：一個(gè)是 9字節(jié)的靜態(tài) RAM，其中第 0 和第 1 字節(jié)用于存儲(chǔ) 16 位的溫度轉(zhuǎn)換值，第 2(高溫限TH)和第 3 字節(jié) (低溫限 TL)作為溫度報(bào)警限值或通用存儲(chǔ)器單元供用戶使用；另一個(gè)是非易失性的 E178。 (7)進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理后送 LCD 顯示器顯示。由于采取公用的放大電路和 A/D 轉(zhuǎn)換器只能逐一轉(zhuǎn)換，顯然通道數(shù)越多這種省時(shí)效應(yīng)就越明顯。采用 AT89C51 單片機(jī)作為核心器件， DS18B20 作為溫度測(cè)量裝置，通過 AT89C51 的 口將溫度值送入單片機(jī)處理，利用 12864LCD 顯示器和 44 鍵盤作為人機(jī)接口。 20 K 背光電源（ ） 714 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 有些型號(hào)的模塊 1 20 腳為空腳 單片機(jī)與圖形液晶的接口電路 LCD 與單片機(jī)的 接口電路如圖 38 所示 ： 單片機(jī)對(duì) LCD 的控制方法將在下一章中詳細(xì)介紹。初始化時(shí)鍵盤行線為高電平，列線為低電平。 DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)序下降沿起始后的 15181。所有讀時(shí)序至少 60181。產(chǎn)生寫 0 時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在整個(gè)時(shí)序期間保持低電平（至少 60181。 ① DS18B20 寫時(shí)序 DS18B20 存在兩種寫時(shí)序：“寫 1”和“寫 0”。 return(DQ)。s，通過拉低總線 60181?？偩€上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)和命令都是以字節(jié)為單 表 33 單總線通信協(xié)議 位。 圖 33 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 DS 18 B 20 單 片 機(jī)P 1 . 7VDDGNDDQ4 . 7 K表 31 P3 口的第二功能 10 溫度寄存器格式和溫度 /數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系 DS18B20 溫度寄存器 如 下 LS Byte 所示。只要程序長(zhǎng)度小于 4K，四個(gè) I/O 口全部提供給用戶?？捎?5V電壓編程 ,而且擦寫時(shí)間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時(shí)間的百分之一 ,與8751/87C51 的 12V 電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片。在系統(tǒng)啟動(dòng)之時(shí)，可以通過 44 鍵盤設(shè)置各點(diǎn)溫度的上限值，當(dāng)某點(diǎn)溫度超過設(shè)置值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，液晶顯示該傳感器的路數(shù)、設(shè)置溫度值、實(shí)際溫度值，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)試，如 :環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 方案論證 本設(shè)計(jì)要求測(cè)量的點(diǎn)數(shù)為 4，測(cè)溫范圍為 20℃～ +80℃，精度為 ℃。電流輸出型的靈敏度一般為 1mA/K。 （ 2） AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V， 電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K