【正文】 16 各個(gè)模塊的流程圖 讀取溫度 DS18B20 模塊的流程 由于 DS18B20采用的是一根數(shù)據(jù)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89S52單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線(xiàn)協(xié)議，因此，我們 必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線(xiàn)的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20芯片的訪(fǎng)問(wèn)。輸出控制接點(diǎn)的共同接點(diǎn)。 V C CD2I N 4 00 71122J22PGND2+ V C C 12 V1GND3J1電源座+ V C C 12 VD1I N 4 00 7IN1GND2OUT3U1L 78 0 5( 大 )12+ C122 0 U FV C CR11K1 2D3LED 圖 311 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)圖 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 同時(shí)可以在系統(tǒng)里設(shè)定溫度上限值， 由于加熱停止后，加熱管還有余熱 當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時(shí)，程序就會(huì)進(jìn)入報(bào)警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。 本設(shè)計(jì)將溫度傳感器 DS18B20與單片機(jī) TXD引腳相連，讀取溫度傳感器的數(shù)值。 因此 ， 在對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí) ， 必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序 ， 否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。為了使 DS18B20能完成準(zhǔn)確的溫度變換，當(dāng)溫度變換發(fā)生時(shí)， DQ線(xiàn)上必須提供足夠的功率。 DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要 60us才能完成。如果當(dāng)前 DS18b20發(fā)送 0，即使微控制器 I/O口置 1，總線(xiàn)狀態(tài)還是 0。 （ 2） DS18B20的單線(xiàn)（ 1－ wire bus）系統(tǒng) 單線(xiàn)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)是 DS18B20的突出特點(diǎn)，也是理解和編程的難點(diǎn)。一線(xiàn)總線(xiàn)獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶(hù)可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 圖為按鍵和 AT89S52的接線(xiàn)圖，檢測(cè)儀共設(shè)有 4個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵由軟件來(lái)決定其功能， 4個(gè)按鍵功能分別為 ： (1) SW1： 設(shè)定按鍵 (設(shè)定按鍵 ) (2) SW2： 加法按鍵 (當(dāng)前位加 5) (3) SW3： 減法按鍵 (當(dāng)前位減 5) (4) SW4： 退出設(shè)置 鍵 (系統(tǒng)初始化 ) E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2A T 8 9S 5 211223 4S W 3 S W P B ( 雙 )11223 4S W 4S W P B ( 雙 )11223 4S W 2S W P B ( 雙 )11223 4S W 1 S W P B ( 雙 )P P P P P P P P co m19922883377446655 k kVCCP P P P P P P P 圖 3－ 2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 數(shù)碼管 及指示燈 顯示電路 （ 1）數(shù)碼管顯示說(shuō)明 各個(gè)數(shù)碼管的段碼都是單片機(jī)的數(shù)據(jù)口輸出 ， 即各個(gè)數(shù)碼管輸入的段碼都是一樣基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 的 ， 為了使其分別顯示不同的數(shù)字 ， 可采用動(dòng)態(tài)顯示的方式 ， 即先只讓最低位顯示 0(含點(diǎn) )，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)，再只讓次低位顯示 1，如此類(lèi)推。值得注意的一點(diǎn)是單片機(jī)的 31腳 VPEA/ 必須接高電平，否則系統(tǒng)將不能運(yùn)行。 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 3 硬件系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 硬 件電路分析和設(shè)計(jì)報(bào)告 本次設(shè)計(jì)主要思路是通過(guò)對(duì)單片機(jī)編程將由溫度傳感器 DS18B20采集的溫度外加驅(qū)動(dòng)電路顯示出來(lái)，包括對(duì)繼 電器的控制，進(jìn)行升溫 ，當(dāng)溫度達(dá)到上下限蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警 。 自動(dòng)控制儀器儀表總的發(fā)展趨勢(shì)是高性能、數(shù)字化、集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。它以單片機(jī) AT89S52 為核心，通過(guò) 3 個(gè) 數(shù)碼管顯示溫度 和 4 個(gè)按鍵 實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)，使用 單總線(xiàn) 溫度轉(zhuǎn)換芯片 DS18B20 實(shí)時(shí)采集溫度并通過(guò)數(shù)碼管顯示，并提供各種運(yùn)行指示燈用來(lái)指示系統(tǒng)現(xiàn)在所處狀態(tài)，如： 溫度設(shè)置、加熱、停止加熱等 ，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò) 四個(gè) 按鍵來(lái)設(shè)置加熱溫度和控制運(yùn)行模式 。以計(jì)算機(jī)為例，當(dāng)中的中央處理器的運(yùn)行速度愈快，所耗散的熱量便愈多，為免計(jì)算機(jī)系統(tǒng)過(guò)熱而受損，有關(guān)系統(tǒng)必須加強(qiáng)溫度過(guò)高保護(hù)功能。 系統(tǒng)構(gòu)建簡(jiǎn)潔、易行，能方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。 電源 單片機(jī)AT89S52 數(shù)碼管顯示 繼電器 溫度傳感器 DS18B20 報(bào)警 鍵盤(pán) 指示燈 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 (3) 確定軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，選擇設(shè)計(jì)語(yǔ)言，完成模塊功能設(shè)計(jì)，并分別調(diào)試通過(guò)。整個(gè)電路都是通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。因此使用方便，但硬件較復(fù)雜。 右上角 的紅色 LED是電源指示燈； 數(shù)碼管右邊的紅色 LED是加熱指示燈，當(dāng)剛開(kāi)機(jī)或溫度降到設(shè)定溫度 5℃ 以下時(shí)，該燈會(huì)亮，表示目前處于加熱狀態(tài)；當(dāng)溫度上升到設(shè)定溫度時(shí)，該 LED滅，同時(shí)數(shù)碼管右邊的綠色 LED亮，表示目前處于保溫狀態(tài)，用戶(hù)可以使用熱水器；當(dāng)溫度再次下降到設(shè)定溫度 5℃ 以下時(shí)，綠色 LED滅，紅色加熱的 LED燈亮 ， 不斷循環(huán)。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以 “ 一線(xiàn)總線(xiàn) ” 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。這就決定：（ 1）微控制器不能單方面控制總線(xiàn)狀態(tài)。 由于 DS18B20采用的是 1－ Wire總線(xiàn)協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89S52單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線(xiàn)協(xié)議，因此，我們必須采用軟件基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 的方法來(lái)模擬單總線(xiàn)的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20芯片的訪(fǎng)問(wèn)。 圖 37 DS18B20 的寫(xiě)時(shí)序圖 （ 3） DS18B20的供電方式 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 在圖 38中示出了 DS18B20的寄生電源電路。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在 DQ 線(xiàn)上不要求強(qiáng)的上拉，總線(xiàn)上主機(jī)不需要連接其它的外圍器件便在溫度變換期間使總線(xiàn)保持高電平，這樣也允許在變換期間其它數(shù)據(jù)在單總線(xiàn)上傳送。 本文以廣泛應(yīng)用的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20為例 ， 說(shuō)明了 1Wire總線(xiàn)的操作過(guò)程和基本原理。 L7805輸出端要并聯(lián)上一個(gè)電解電容，濾除交流電干擾 ，防止損壞單片機(jī)系統(tǒng)。它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “ 自動(dòng)開(kāi)關(guān) ” 。 當(dāng) 89S52的 ，繼電器不導(dǎo)通，反之當(dāng)輸出低電平時(shí)，繼電器導(dǎo)通，這樣就激活了連接回路。 DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。 （ 2）對(duì)于 DS18B20寫(xiě) 0時(shí)序和寫(xiě) 1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫(xiě) 0時(shí)序時(shí)，單總線(xiàn)要被拉低至少 60us，保證 DS18B20能夠在 15us到 45us之間能夠正確地采樣 IO總線(xiàn)上的 “ 0” 電平，當(dāng)要寫(xiě) 1時(shí)序時(shí)，單總線(xiàn)被拉低之后，在 15us之內(nèi)就得釋放單總線(xiàn)。這里通過(guò)調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間 ,等待 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ,12 位的話(huà) 750 微秒 LCALL INIT_1820 。 其程序流程圖如圖 44所示。還有一個(gè)容易忽略的問(wèn)題就是，源程序生成的代碼是否燒入到單片機(jī)中，如果這一過(guò)程出錯(cuò)，那不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求也是情理之中的事。 2．動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)測(cè)試 進(jìn)行溫度設(shè)定，通過(guò)設(shè)定溫度值（ 75℃ ），觀察加熱管 的加熱情況，以及數(shù)碼管的顯示值，再用溫度計(jì)測(cè)量水溫，每隔一段時(shí)間記錄一次 數(shù)據(jù)，將兩組值進(jìn)行比較。在做設(shè)計(jì)的時(shí)候，很需要耐心和對(duì)事物的細(xì)心，很多時(shí)候一個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題的一個(gè)簡(jiǎn)單的疏忽就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的不工作，只有不斷的檢查不斷的調(diào)試，才能真正完成一個(gè)設(shè)計(jì)的制作。用于保存讀出溫度的高 8 位 FLAG1 EQU 38H 。單片機(jī)內(nèi)存分配申明 ! AJMP MAIN0 。//下等不用叫蜂鳴器 MAIN1_1: JC MAIN1_2 。//看 有否按下 ACALL DELAY125 。調(diào)用讀溫度子程序 MOV B1,29H MOV A,29H MOV C,40H 。然后拉高數(shù)據(jù)線(xiàn) NOP NOP 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 NOP NOP MOV R0,25H TSR2: JNB DQ,TSR3 。判斷 DS1820 是否存在 ?若 DS18B20 不存在則返回 TSS2: MOV A,0CCH 。一共 8 位數(shù)據(jù) CLR C 。10 進(jìn)制 /10=10 進(jìn)制 DIV AB 。送出個(gè)位的 7 段代碼 CLR 。100 次沒(méi)完循環(huán) DJNZ R0,DPL1 。個(gè)位 在 B MOV DPTR,NUMTAB 。取十位數(shù) MOVC A,A+DPTR 。1MS 延時(shí) DJ。送出十位的 7 段代碼 CLR 。顯示 1000 次 DPLOP1: MOV A,B_BIT 。/////////////////////////////////////上面這段顯示實(shí)時(shí)溫度 。顯示 1MS SETB MOV A,A_BIT 。十位在 A MOV B_BIT,B 。將溫度高位和低位從 DS18B20 中讀出 MOV R1,29H 。發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820 LCALL DISPLAY 。延時(shí) TSR3: SETB FLAG1 。//////////上面這一段是讀取溫度后進(jìn)行轉(zhuǎn)換的意思 ! 。//再次查看 CLR JNB ,$ 。蜂鳴器斷續(xù)鳴叫 MAIN1_1_A: CLR 。//此段為燈閃 5 次 ,無(wú)實(shí)際意義 。數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放內(nèi)存位置 B_BIT EQU 21H 。 此設(shè)計(jì)雖然能夠完成溫度的顯示和控制，但功能和精度有待于進(jìn)一步提高。 整個(gè)測(cè)試過(guò)程表明設(shè)計(jì)達(dá)到了任務(wù)書(shū)的要求 ，證明了該方案是合理可行的，順利完成了設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)想結(jié)果。圖為單片機(jī)功能調(diào)試圖。如果只顯示兩 個(gè)八，則可能是 DS18B20沒(méi)有接正確，檢查上拉電路是否接好。跳過(guò) ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,0BEH 。 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 開(kāi) 始初 始 化D S 1 8 B 2 0 存 在 嗎 ？R O M 操 作 命 令存 儲(chǔ) 操 作 命 令讀 取 溫 度 值返 回YN 圖 42 讀取溫度 DS18B20 模塊的流程 圖 程序代碼為： GET_TEMPER: SETB DQ 。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，