【正文】 測溫。 數(shù)顯溫度控制儀的設計 15 DS18B20 中的溫 度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例 :用 16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達，其中 S為符號位。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式，存儲在便箋 RAM 的第 0， 1字節(jié)。 報警搜索 ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過設定值上限或者下限的片子才做出響應。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，在每次測量前，首先將 55℃ 所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度寄存 器中，減法計數(shù)器 1和溫度寄存器被預置減法計數(shù)，當減法計數(shù)器 1 的預置值減到 0時溫度寄存器的值將減 1，減法計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1重新開始對低溫度系數(shù)振蕩器晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)。當單總線上所掛 DS1820 超過 8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意 ??6 。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地。用 0， 1鍵作為溫度最高限、最低限的設定功能鍵； 3鍵作為溫度值設定的增加和減小功能鍵。 硬件結(jié)構框圖 本次設計的硬件結(jié)構框圖如圖 所示，它由電源電路、溫度采集電路、加熱及降溫電路、 AT89C51 單片機、 LED 顯示電路、鍵盤和過溫報警電路七個部分組成。 DesignAdd/Remove Library 瀏覽所需零件庫－ AddOk ⑥ 放置電路所需的各種元件，圖件，網(wǎng)絡標號等元器件。當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 變換操作時，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，需要在數(shù) 據(jù)線上加一個 ，另外兩個腳分別接電源和地。圖 給出了八段 LED 數(shù)碼管顯示器的結(jié)構圖和原理圖。也就是說在數(shù)據(jù)線上送數(shù)據(jù) 3FH，選通的對應數(shù)碼管上就可以顯示數(shù)據(jù)“ 0”。 （ 4）溫度采集程序 GET_TEMPER：完成 DS18B20 的初始化并發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令，經(jīng)過指定時間后讀取轉(zhuǎn)換的溫度值。 數(shù)顯溫度控制儀的設計 29 （ 9）延時程序 DELAY、 DELAY1 滿足 DS18B20 要求的延時間隔及程序中的延時功能。同時，在上層板面（即元器件面）沿禁止布線層的邊框圖線放置銅線，這是 PCB 板最后成型所必須的。在禁止布線層上，沿設計的 PCB 邊畫邊框線，即指定自動布局的范圍。 （ 7） DS18B20 初始化子程序 INIT_1820： DS18B20 在工作之前必須按照指定的要求完成初始化工作，否則無法正常工作。 （ 2）主程序 MAIN：完成鍵盤掃描、溫度值采集及轉(zhuǎn)換、溫度值的顯示、當溫度值高于設定最高限時，驅(qū)動風扇工作；當溫度低于設定最低限時，驅(qū)動蜂鳴器報警。顯然，不同的字符需要不同的字形碼。 本次設計中這兩個電容都是 20 皮法 ，選用 晶振 的振蕩 頻率是 12MHZ。 圖 系統(tǒng)電路原理圖 數(shù)顯溫度控制儀的設計 25 167。 FileNewSchematic DocumentOk改文件名 FileNewPCB DocumentOk改文件名 ④ 打開原理圖文件。 3鍵： － 1 功能鍵，每按一次將溫度值減 1，范圍為 99～ 1℃ 。 溫控系統(tǒng)的溫度顯示和溫度的設定直接采用綜合實驗板上的顯示和鍵盤。 （ 4） 在 DS1820 測溫程序設計中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS1820的返回信號，一旦某個 DS1820接觸不好或斷線，當程序讀該 DS1820時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。在使用 PL/M、 C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 DS1820 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn) ??12 。圖中低溫度系數(shù)振蕩器晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1，高溫度系數(shù)振蕩器晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入。 搜索 ROM F0H 用于確定接在同一總線上 DS18B20 的個數(shù)和識別 64位ROM 地址，為操作各器件作好準備。 DS18B20 分別工作在 9 位、10 位、 11 位和 12 位模式下，對應的溫度分辨率依次是 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 、℃ 。第三個和第四個 字節(jié)是 TH、 TL 的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復位時被刷新。 64位光刻 ROM 的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 ? 通過編程可實現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。可以分別在 ms 和 750 ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，并且從DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫 ，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外電源 ??6 。復位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復到一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器分為兩部分： 00H～ 7FH 單元 空間的 128 字節(jié)為 RAM 區(qū)； 80H～FFH 單元空間的 128 字節(jié)為專用寄存器 (SFR)區(qū)。當系統(tǒng)不使用中斷時，則無需跳轉(zhuǎn)，程序從 0000H 單元開始順序存放即可 ??2 。無論片內(nèi)還是片外擴展的程序存儲器，兩者的地址空間是統(tǒng)一的。在閑置模式下， CPU 停止工作。 二 、 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 PSEN ：外部程序存儲器的選通信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。這 40條引腳可分為 I/O端口線、電源線、控制線、外接晶體線四部分。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C51 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案 ??2 。測量電路的功能是 將測量到的溫度信號送入單片機中進行處理，它的核心元件是智能 溫度傳感器 DS18B20。這些可用一個方框圖來表示，如圖 11所示。如果超過溫度上限，啟動風扇用以降低溫度使溫度值返回到閥值以下；如果溫度值達到下限閥值，則啟動加熱爐用以增加溫度使溫度值返回閥值以上。隨著人們生活質(zhì)量的提高，現(xiàn)代社會中的溫度控制儀 不僅應用在工廠生產(chǎn)方面也應用于酒店，以及家庭生活中。 關鍵詞 ： DS18B20 單片機 顯示 報警 數(shù)顯溫度控制儀的設計 ABSTRACT The development and application of MCU (Micro Control Unit) have made a great change in many fields of modern industrial detection and control. Because of the small scale, low price and high efficiency of MCU, it is widely used in home appliances and industrial control. In the process of producing、 current、 voltage、 temperature and pressure are usually the parameters to be monitored. This paper mainly includes the introduction of AT89C51 and the general chips which are used in the system, the design of hardware and software. In the system, One wire digital thermometer, DS18B20, is used to measure temperature and output the temperature signal into AT89C51, then AT89C51 fulfill the functions, such as receiving the temperature signal, conversion, judge the threshold and alarm. The whole system has many features, high integration, strong reliability, antijamming(the character of serial munication), robust, expansibility and low power consumption. This system can measure temperature, display it and alarm when temperature over upper limit or lower limit, in the mean while, AT89C51 output signal to trigger the equipment which can regulate temperature. Keywords: DS18B20 singlechip display alarm 四川 理工 學院 本科畢業(yè)（設計）論 文 Ⅱ 目 錄 摘要 ..............................................................................................................................Ⅰ ABSTRACT.................................................................................................................Ⅱ 第 1 章 概 述 .................................................................................................................1 第 2 章 任務與要求 .....................................................................................................2 第 3 章 方案設計 .........................................................................................................3 第 4 章 單片機 AT89C51 的結(jié)構和原理 ....................................................................5 AT89C51 單片機的結(jié)構 .................................................................................5 引腳功能說明 ................................................................................................6 AT89C51 存儲器 …… .....................................................................................9 復位及其復位電路 .......................................................................................11 第 5 章 DS18B20 智能溫度控制器的介紹 ...............................................................12 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構 ...................................................................................13 DS18B20 溫度傳感器的存儲器 ...................................................................16