【正文】 測(cè)溫。 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計(jì) 15 DS18B20 中的溫 度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例 :用 16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)，其中 S為符號(hào)位。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式，存儲(chǔ)在便箋 RAM 的第 0， 1字節(jié)。 報(bào)警搜索 ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或者下限的片子才做出響應(yīng)。計(jì)數(shù)門的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，在每次測(cè)量前，首先將 55℃ 所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存 器中，減法計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0時(shí)溫度寄存器的值將減 1，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)單總線上所掛 DS1820 超過(guò) 8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意 ??6 。 測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。用 0， 1鍵作為溫度最高限、最低限的設(shè)定功能鍵； 3鍵作為溫度值設(shè)定的增加和減小功能鍵。 硬件結(jié)構(gòu)框圖 本次設(shè)計(jì)的硬件結(jié)構(gòu)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(jī)、 LED 顯示電路、鍵盤(pán)和過(guò)溫報(bào)警電路七個(gè)部分組成。 DesignAdd/Remove Library 瀏覽所需零件庫(kù)－ AddOk ⑥ 放置電路所需的各種元件，圖件，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)等元器件。當(dāng) DS18B20 處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 變換操作時(shí)，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，需要在數(shù) 據(jù)線上加一個(gè) ，另外兩個(gè)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(gòu)圖和原理圖。也就是說(shuō)在數(shù)據(jù)線上送數(shù)據(jù) 3FH，選通的對(duì)應(yīng)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(guò)指定時(shí)間后讀取轉(zhuǎn)換的溫度值。 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計(jì) 29 （ 9）延時(shí)程序 DELAY、 DELAY1 滿足 DS18B20 要求的延時(shí)間隔及程序中的延時(shí)功能。同時(shí)，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(shè)計(jì)的 PCB 邊畫(huà)邊框線，即指定自動(dòng)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(wú)法正常工作。 （ 2）主程序 MAIN：完成鍵盤(pán)掃描、溫度值采集及轉(zhuǎn)換、溫度值的顯示、當(dāng)溫度值高于設(shè)定最高限時(shí)，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇工作；當(dāng)溫度低于設(shè)定最低限時(shí)，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。顯然，不同的字符需要不同的字形碼。 本次設(shè)計(jì)中這兩個(gè)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(shè)計(jì) 25 167。 FileNewSchematic DocumentOk改文件名 FileNewPCB DocumentOk改文件名 ④ 打開(kāi)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(shè)定直接采用綜合實(shí)驗(yàn)板上的顯示和鍵盤(pán)。 （ 4） 在 DS1820 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)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(hào)，一旦某個(gè) DS1820接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS1820時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。在使用 PL/M、 C 等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS1820 操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)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(hào)送給減法計(jì)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(hào)作為減法計(jì)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(gè)數(shù)和識(shí)別 64位ROM 地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備。 DS18B20 分別工作在 9 位、10 位、 11 位和 12 位模式下，對(duì)應(yīng)的溫度分辨率依次是 ℃ 、 ℃ 、 ℃ 、℃ 。第三個(gè)和第四個(gè) 字節(jié)是 TH、 TL 的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。 64位光刻 ROM 的排列是：開(kāi)始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 ? 通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字讀數(shù)方式?？梢苑謩e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(xiě) ，溫度變換功率來(lái)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(wú)需額外電源 ??6 。復(fù)位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(dāng)系統(tǒng)不使用中斷時(shí)，則無(wú)需跳轉(zhuǎn)，程序從 0000H 單元開(kāi)始順序存放即可 ??2 。無(wú)論片內(nèi)還是片外擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)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(chǔ)器的選通信號(hào)。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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P1口： P1口是一個(gè)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案 ??2 。測(cè)量電路的功能是 將測(cè)量到的溫度信號(hào)送入單片機(jī)中進(jìn)行處理，它的核心元件是智能 溫度傳感器 DS18B20。這些可用一個(gè)方框圖來(lái)表示，如圖 11所示。如果超過(guò)溫度上限，啟動(dòng)風(fēng)扇用以降低溫度使溫度值返回到閥值以下；如果溫度值達(dá)到下限閥值，則啟動(dòng)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(huì)中的溫度控制儀 不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面也應(yīng)用于酒店，以及家庭生活中。 關(guān)鍵詞 ： DS18B20 單片機(jī) 顯示 報(bào)警 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計(jì) 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(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論 文 Ⅱ 目 錄 摘要 ..............................................................................................................................Ⅰ ABSTRACT.................................................................................................................Ⅱ 第 1 章 概 述 .................................................................................................................1 第 2 章 任務(wù)與要求 .....................................................................................................2 第 3 章 方案設(shè)計(jì) .........................................................................................................3 第 4 章 單片機(jī) AT89C51 的結(jié)構(gòu)和原理 ....................................................................5 AT89C51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) .................................................................................5 引腳功能說(shuō)明 ................................................................................................6 AT89C51 存儲(chǔ)器 …… .....................................................................................9 復(fù)位及其復(fù)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(gòu) ...................................................................................13 DS18B20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器 ...................................................................16