【正文】 寫入 CCH,SKIP ROM 寫入 44H,發(fā)送轉(zhuǎn)換命令 CLR DQ,準備發(fā)送 延時 15μs 寫入 1 位數(shù)據(jù) 延時 15~45μs SETB DQ 完成 1 位寫入 8 位寫完了嗎？嗎？ N 完 成 圖 DS18B20 寫入子程序 開 始 寫入 CCH,SKIP ROM 寫入 BEH,發(fā)送轉(zhuǎn)換命令 CLR DQ 準備發(fā)送 SETB DQ 釋放總線 開 始 DS18B20 初始化 SETB DQ 延時 1μs 以上 延時 1μs 以上 讀取 1 位數(shù)據(jù) 延時 15~45μs 8 位讀完了嗎？嗎？ 完 成 N 圖 DS18B20 讀取子程序 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 32 四、鍵盤掃描子程序流程圖： 圖 鍵盤掃描子程序流程圖 開 始 0FEH— PORTA 是否 有按鍵輸入？ 是 S1 嗎？ Y 是 S2 嗎？ N 是 S3 嗎？ N 是 S4 嗎？ N 是第一次 輸入嗎？ Y 設(shè) 定最高溫度值 顯示“ H— ” N 是在設(shè)置狀態(tài)嗎？ Y 滿 60 嗎？ Y N=N+1 N 顯示“ XX” 是第一次輸入嗎？ Y 設(shè)定最低溫度值 Y 顯示“ L— ” 是在設(shè)置狀態(tài)嗎？ Y 減到 0 了嗎 ？ Y N=N+1 N 顯示“ XX” RET 保持溫度值 N N Y N N Y 保存設(shè)定值 N 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計 33 第 8 章 硬件電路板的制作步驟 制作硬件電路板 需要 1 個繼電器來復(fù)位， 2 個 LED 來提示溫度指示 ，還有一個 AT89C51 單片機，一個 DS18B20 溫度傳感器，鍵盤，一個晶體振蕩器及其外圍電阻電容等。布局的好壞直接影響 P。這一步主要設(shè)定自動布參數(shù)、自動布線參數(shù)、板面參數(shù)等。 （ 5）溫度轉(zhuǎn)換程序 TEMPER_COV：根據(jù)精度要求對采集到的溫度值進行處理并轉(zhuǎn)換成便于顯示的 BCD 碼。報警電路如圖 （ b）所示 圖 （ a）溫度調(diào)節(jié)電路 圖 （ b）報警電路 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 28 第 7 章 溫度控制儀的軟件設(shè)計 167。 LED 顯示器也有 七段的，它只比八段 LED 少一只發(fā)光二極管 DP，其它結(jié)構(gòu)與八段 LED 完全相同。晶振電路里面一般有兩個電四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 26 容， 這兩個電容叫晶 振的負載電容，分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，一般在幾十皮 法 。 右鍵－ Properies? .DesignationPartFootrint Save ⑨ 打印或建立報表。 FileNew改文件名－改保存路徑－ OK ② 進入設(shè)計庫文件中的文件夾 Document。按一次進入最低 限溫度設(shè)定狀態(tài)，選擇最低限溫度值后，再按一次確認設(shè)定完成。 降溫系統(tǒng) 采用低壓直流電風(fēng)扇。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。 圖 DS18B20 的內(nèi)部測溫電路框圖 停止 斜率累加器 減法計數(shù)器 1 計數(shù)比較器 減到 0 預(yù)置 低溫度系數(shù)振蕩器 預(yù)置 溫度寄存器 增加 減到 0 高 溫度系數(shù)振蕩器 減法計數(shù)器 2 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 20 167。 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計 19 167。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電， I/O端 口線要接 5KΩ 左右的上拉電阻 ,用以增加單片機管腳的驅(qū)動能力。因此，在實際應(yīng)用中需要在分辨率和轉(zhuǎn)換時間二者之間權(quán)衡考慮。 DS18B20 溫度傳感器的存儲器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL和結(jié)構(gòu)寄存器 ??8 。 圖 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 的管腳排列、各種封裝形式如圖 所示， DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； GND 為電源地； VCC 為外接電源輸入端（兩種電源接法，見圖 ）。 ? 測溫范圍： 55 ~+125℃ 。它將溫度傳感器、 A/D 傳感器、寄存器、接口電路集成在一個芯片中，可實現(xiàn)直接數(shù)字化輸出和測試，并且有控制功能強、傳輸距離遠、抗干擾能力強、微型化、微功耗、易于配微控制器（ MCU）或者微型計算機進行數(shù)據(jù)處理及溫度控制的特點。 167。片外數(shù)據(jù)存儲器可擴展 64KB 存儲空間，地址范圍為 0000H～FFFFH，但兩者的地址空間是分開的，各自獨立的，結(jié)構(gòu)分配如圖 (b)所示。第一個是 0000H 單元，由于 AT89C51 復(fù)位后程序計數(shù)器 PC 的內(nèi)容為 0000H， CPU 必須從 0000H 單元開始執(zhí)行程序，即 0000H 單元是整個系統(tǒng)程序的起始地址。片內(nèi)有 4KB 字節(jié)的 Flash 程序存儲器，地址范圍為 0000H～ 0FFFH。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行 ??3 。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。另外，該引腳被略微拉高。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 P0 能夠用于外 部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。主要特性有： 時鐘電路 程序存儲器 RAM 數(shù)據(jù)存儲器 RAM 中央處理 器 CPU 中斷系統(tǒng) 各種 I/O 定時 /計數(shù)器CTC 四川理工學(xué)院 本科畢業(yè)（設(shè)計）論文 6 ? 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ? 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ? 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ? 三級程序存儲器鎖定 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 條 可編程 I/O 線 ? 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 ? 5 個中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 167。 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計 5 第 4 章 單片機 AT89C51 的結(jié)構(gòu)和原理 AT89C51 是一 種 帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓 、 高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。當(dāng)溫度沒有達到要求，電路利用在 P10 和 P12 引腳上產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的高低分別決定加熱或者降溫電路的接通與斷開。整個控制系統(tǒng)分為硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計兩部分。 二、 主要內(nèi)容及基本要求 1） 利用溫度傳感器檢測溫度，將非電信號轉(zhuǎn)換成電信號； 2） 利用單片機收集處理數(shù)據(jù)，并向外圍設(shè)備輸出控制信號； 3） 采用 LED 實時顯示被控溫度及設(shè)定溫度； 4） 論文條理清楚、通順，論述要求充實，符合技術(shù)用語要求，符號統(tǒng)一 ；編號齊全，書寫工整 ，圖文清晰； 5） 翻譯相關(guān)外文文獻。單片機依靠其高的可靠性和極高的性價比，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀表、家用電器等方面得到極為廣泛的應(yīng)用。整個系統(tǒng)具有集成度高、可 靠 性強、抗干擾性強（串行通信特點）、魯棒性強、可擴展性強、體積小、功耗低等特點。 作 者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書 題 目： 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計 系 別： 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教 研 室： 提交時間： 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本系統(tǒng) 由 DALLAS 出品的新型 單路串行數(shù)字 式 溫度傳感器 DS18B20 完成溫度測量 ；采用 AT89C51 單片機作為 系統(tǒng)的 控制芯片，完成溫度值接收、轉(zhuǎn)換 、 分析、判斷閾值、輸出功能、報警處理。另外，單片機是按照工業(yè)控制要求設(shè) 計的，其可靠性很高，可在工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜 的環(huán)境下運行。不須設(shè)計具體的加熱及降溫 電路，只需 檢測 向外圍設(shè)備輸出的溫度控制 信號是否存在即可。 根據(jù)系統(tǒng) 要求，可以對每一個具體部分進行分析設(shè)計。加熱及降溫電路用來實現(xiàn)對系統(tǒng)的升溫或者降溫。 整篇論 文 的 主要內(nèi)容 包括： 單片機 AT89C51 的結(jié)構(gòu)和原理、 DS18B20 智能溫度控制器的介紹、溫度控制儀的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計、硬件電路板的制作步驟 等。 圖 AT89C51 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 由圖 可知， AT89C51 單片機主要由中央處理器（ CPU）、存儲器、 I/O 端口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)和內(nèi)部總線等組成。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。此時 ，ALE 只有在執(zhí)行 MOVX、 MOVC 指令 時 ALE 才起作用。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 三 、 芯片擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計 9 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。 圖 AT89C51 存儲器結(jié)構(gòu)圖 （ a）程序存儲器地址分配； （ b）數(shù)據(jù)存儲器地址分配 一、 程序存儲器 AT89C51 程序存儲器有片內(nèi)和片 外之分。 在 64KB 程序存儲器空間中，有六個單元具有固定用途。片內(nèi)有 256 個字節(jié) RAM，地址范圍為 00H～ FFH。 值得注意的是，數(shù)據(jù)存儲器與 I/O 端口及外圍設(shè)備是統(tǒng)一編址的，即任何擴展的 I/O 端口以及外圍設(shè)備地址均占用數(shù)據(jù)存儲器地址，因此使用時要合理安排數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計 11 數(shù)據(jù)存儲器地址空間。也是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器。 ? 可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： +~+ V。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8腳 SOIC 封裝 ， 其 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 ，主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 167。 R1 和 R0 用來設(shè)置分辨率，如下表所示： 數(shù)顯溫度控制儀的設(shè)計 17 分辨率和最大轉(zhuǎn)換時間設(shè)置表： 由此表看見，設(shè)定的 分辨率越高，所需要的溫度 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就越長。 DS18B20 的操作命令 在硬件上， DS18B20 與單片機的連接有兩種方法，一種是 Vcc 接外部電源，GND 接地， DQ 與單片機的 I/O 端口 線相連；另一種是用寄生電源供電，此時 VCC、GND 接地， DQ 接單片機 I/O 端口線 ??10 。如主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預(yù)定的操作 ??6 。這就是 DS18B20的測溫原理。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。元器件的詳細清單 見附錄所示。 1鍵：作為最低限溫度的設(shè)定功能鍵。 ① 在 Protel 99 的初始界面下新建一個設(shè)計庫，該數(shù)據(jù)庫用來管理項目。然后進行輸出存檔。 其特點是振蕩穩(wěn)定，誤差小應(yīng)用在頻率穩(wěn)定性要求高的地方。圖 （ b）是八段共陽極 LED 顯示器，它的操作與共陰極相反。所以我用一個發(fā)光二極管來檢測溫度控制信號的輸出，溫度調(diào)節(jié)電路 如圖 （ a）所示。 DS18B20 收到信號后等待 16～ 60μs 左右后發(fā)出 60～240μs 的存在低脈沖， CPU 收到此信號表示復(fù)位成功。在確定電路的正確性可行性之后，開始使用 PCB 系統(tǒng)設(shè)計 PCB板 ，具體分為以下幾個步驟： ① 有關(guān)參