【正文】 有些必須采用很復雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時會變得很簡單，如數字濾波，信號處理等。 (3) DS18B20溫度傳感器電路 16 圖 溫度傳感器電路引腳圖 DS18B20的測溫原理如圖 ，圖中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小 ，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器 1，高溫度系數晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數器 2的脈沖輸入，圖中還隱含著計數門，當計數 門打開時， DS18B20就對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖后進行計數， 進而完成溫度測量 。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。 5 系統(tǒng)整體設計 系統(tǒng)硬件電路設計 主板電路設計 單片機的 接 DS18B20 的 2號引腳， P0 口送數 P2口掃描， 、 控制加熱器和電風扇的繼電器。當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10 μs。減法計數器 1對低溫度系數晶振產生 的脈沖信號進行減法計數，當減法計數器 1的預置值減到 0時溫度寄存器的值將加 1，減法計數器 1 的預置將重新被裝入，減法計數器 1重 新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環(huán)直到減法計數器 2 計數到 0 時， 停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即為所測溫度。 ROM 操作命令 當主機收到 DSl8B20 的響應信號后，便可以發(fā)出 ROM 操作命令之一，這些命令如表。所有寫時序至少需要 60us，且在 2 次獨立的寫時序之間至少需要 1us 的恢復時間，都是以總線拉低開始。 8 DS18B20的工作原理 DS18B20工作時序 根據 DS18B20 的通訊協(xié)議，主機控制 DS18B20 完成溫度轉換必須經過三個步驟： （ 1） 每一次讀寫之前都 必須 要對 DS18B20 進行復位 ； （ 2） 復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令 ； （ 3） 最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。 3 DS18B20溫度傳感器簡介 溫度傳感器的歷史及簡介 溫度的測量是從金屬 (物質 )的熱脹 冷縮開始。單片機可以通過單線接口讀出該數據，讀數據時低位在先，高位在后，數據格式以 ℃／ LSB 形式表示。 3) 高速暫存存儲 ， 可以設置 DS18B20 溫度轉換的精度。 DS18B20溫度傳感器的內部存儲器還包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性的可電擦除的 E2PRAM。 3) 溫度采集部 分 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫。溫度在上下限溫度之間時，執(zhí)行機構不執(zhí)行。利 用單片機對溫度進行控制的技術也隨之而生，并日益發(fā)展和完善，且越來越顯示出它的優(yōu)越性。特別是近年來，溫度控制系統(tǒng)已應用到人們生活的各個方面，但溫度控制一直是一個未開發(fā)的領域，卻又是與人們息息相關的一個實際問題。因此，對溫度的控制精度要求，如果是比較高的情況下，沖現象是不允許出現的，即目標溫度的控制不能讓實際溫度超過。自然界中一切物理和化學過程都緊密與溫度相關聯(lián)。溫度的變化會給我們的生活、工作、生產等帶來重大影響，因此對溫度的測量及控制至關重要。 隨著人們生活水平的不斷提高 ,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數單片機技術入手，一切向著數字化控制，智能化控制方向發(fā)展。 然而 ,隨著科學測量的發(fā)展 ,數據采集及其應用也受到了人們的關注，數據采集系統(tǒng)得到迅速的發(fā)展，被廣泛應用于各種領域。在我們實際的生活環(huán)境下，由于系統(tǒng)內部與外界的熱交換是很難控制的，而且其他熱源的干擾也是難以精確的計算，因此溫度量的變化，容易受到難以預測的外界環(huán)境擾動的影響。道理同樣，對于只有冷卻，沒有加熱環(huán)節(jié)的應用中，目標溫度高于實際溫度，對控制效果的影響也是非常大的。 在工、農業(yè)生產和日常生活中，各個環(huán)節(jié)都與溫度緊密相聯(lián)，溫度的 準確監(jiān)測 及控制占據著極其重要地位 。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實在很多場所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。 溫度傳感器測溫方案 考慮使用溫度傳感器，結合單片機電路設計，采用一只 DS18B20 溫度傳感器，直接讀取被測溫度值，之后進行轉換，依次完成設計要求 。此部分只用到 DS18B20 和單片機，硬件很簡單 （ 1） DS18B20 的性能特點如下 [3]： 1) 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； 2) 多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現多點組網功能； 3) 無須外部器件； 4) 可通過數據線供電，電壓范圍為 ～ ； 5) 零待機功耗； 6) 溫度以 3位數字顯示； 7) 用戶可定義報警設置； 8) 報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； 9) 負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。第 5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數字轉換分 6 辨率。因此，在實際應用中要將分辨率和轉換時間權衡考慮。 表 一部分溫度對應值表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 4) CRC 的產生 在 64bROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼（ CRC）。代替水銀的有酒精溫度計和金屬簧片溫度計，它們雖然沒有毒性，但測量精度很低，只能作為一個概略指示。 (1) 初始化時序 響應脈沖60~24 0等待15 60主機 最小48 0主機復位脈沖最小480 US 圖 初始化時序 總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，主機響應應答脈沖。 (3) 讀時序 主機采樣主機采樣454511主機寫1 時 序主機寫0 時 序 圖 讀時序 總線器件僅在主機發(fā)出讀時序是，才向主機傳輸數據，所以，在主機發(fā)出讀數據命令后，必須 馬上產生讀時序，以便從機能夠傳輸數據。 告警搜索 命 令 0ECH 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 溫度變換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉換，轉換時間最長為 500MS，結果存入內部 9 字節(jié) RAM 中 讀暫存器 0BEH 讀內部 RAM 中 9字節(jié)的內容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內部 RAM 的第 3， 4 字節(jié)寫上、下限溫度數據命令，緊跟讀命令之后，是傳送兩字節(jié)的數據 復制暫存器 48H 將 E2PRAM 中第 3， 4字節(jié)內容復制到 E2PRAM 中 調 E2PRAM 0BBH 將 E2PRAM 中內容恢復到 RAM 中的第 3， 4 字節(jié) 讀 供 電 方 式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時 DS18B20 發(fā)送“ 0”，外接電源供電 DS18B20 發(fā)送“ 1” DS18B20的測溫原理 DS18B20的測溫原理 : 每一片 DSl8B20在其 ROM中都存有其唯一的 48位序列號，在出廠前已寫入片內 ROM 中。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進行。主機控制 DS18B20 完成溫度轉換必須經過 3個步驟： (1) 初始化 ； (2) ROM 操作指令 ； (3) 存儲器操作指令。 14 圖 顯示電路圖 四位數碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。 (4) 晶振控 制電路 圖 晶振控制電路圖 單片機執(zhí)行指令的過程可分為取指令、分析指令和執(zhí)行指令三個步驟，每個步驟又由許多微操作所組成，這些操作必須在統(tǒng)一的時鐘頻率下才能按照正確的順序執(zhí)行。機器語言是機器唯一能“懂”的語言，用匯編語言或高級語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機器語言的程序（成為目標程序），計算機才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。 18 系統(tǒng)程序流圖 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，復位應答子程序，寫入子程序等。當測得溫度大于設定值，則進入降溫階段，則置 為低電平，這期間繼續(xù)對溫度進行開 始 初始化 DS18B20 顯示當前溫度 判斷當前溫度值 超過設定 溫度上限 報警 紅燈亮 設定溫度上、下限 報警 是 否 低于設定 溫度下限 是 綠燈亮 否 23 監(jiān)測，直到溫度在設定范圍內，置 為高電平斷開，關閉風扇，等待下一次的啟動命令。此外，還能廣泛地應用于其他一些工業(yè)生產領域，如建筑，倉儲等行業(yè)。數碼管十位數存放內存位置 XS EQU 30H MOV A,00H MOV P2,A MAIN:LCALL GET_TEMPER。 延時 TSR3:SETB FLAG1 。 發(fā)出溫度轉換命令 LCALL WRITE_1820。 讀 DS18B20 的程序 ,從 DS18B20 中讀出兩個字節(jié)的溫度數據 READ_18200:MOV R4,2 。顯示 1000 次 DPLOP:MOV DPTR,NUMTAB1 MOV A,A_BIT 。送出十位的 7段代碼 CLR