【正文】 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30(10) 測(cè)溫電纜線在這里采用屏蔽 4 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，屏蔽層在源端點(diǎn)單點(diǎn)接地。在沒(méi)有使用校驗(yàn)與糾錯(cuò)方式時(shí)，線路大于 20 米，顯示的溫度常出現(xiàn)大幅度的跳動(dòng)。下邊對(duì)其進(jìn)行討論并給出查表算法。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。二進(jìn)制數(shù)據(jù)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表 25。重調(diào)EEPRAM0B8H 將 EEPROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 4 字節(jié)。所有讀時(shí)序至少需要 60us，且在 2 次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時(shí)間。該寄生電源的優(yōu)點(diǎn)：第一，檢測(cè)遠(yuǎn)程溫度時(shí)無(wú)需本地電源；第二，缺少正常電源時(shí)也能讀 ROM。當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。(1) DS18B20 的性能特點(diǎn)如下 [9]：1) 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；2) 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；3) 無(wú)須外部器件；4) 可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ～；5) 零待機(jī)功耗；6) 溫度以 3 位數(shù)字顯示；7) 用戶(hù)可定義報(bào)警設(shè)置；8) 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；9) 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。錄音時(shí)按下鍵后開(kāi)始錄音,錄完每段后放開(kāi)按鍵,錄音停止。由 ISD1420 組成的最小應(yīng)用系統(tǒng)僅包含：一個(gè)麥克，喇叭，幾個(gè)阻容元件，兩個(gè)開(kāi)關(guān)和電源。主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò) 3 個(gè)步驟：?初始化；?ROM 操作指令；?存儲(chǔ)器操作指令南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路我們要求的溫度在一定的范圍內(nèi)為安全溫度，我們?cè)O(shè)置的上界溫度為 35℃，當(dāng)測(cè)量值在正常范圍內(nèi)時(shí)，程序控制 輸出低電平，音頻信號(hào)不發(fā)聲，當(dāng)達(dá)到一定的上界或者下界時(shí)，報(bào)警電路開(kāi)始工作， 同時(shí)為高電平，音頻發(fā)音告警，操作人員觀察音頻發(fā)生器是否發(fā)音，就可知道被測(cè)量器件工作是否正常。PORT3（～）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋Ｈ绻鞘褂?8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。 看門(mén)狗（WDT）電路根據(jù)題目要求，充分利用了單片機(jī)靈活控制的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)功能，采用單片機(jī)控制顯示信號(hào)燈，提高了系統(tǒng)的靈活性，設(shè)置方便。：溫度參數(shù)、溫度檢測(cè)和語(yǔ)音報(bào)警 溫度參數(shù)基本范圍50℃110℃℃LED 數(shù)碼直讀顯示可以任意設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能 溫度檢測(cè)通過(guò) DS18B20 傳感器檢測(cè)測(cè)量溫度，通過(guò) AT89S52 單片機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)用 3 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。采用 MCS51 單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。它具有和普通計(jì)算機(jī)類(lèi)似的、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，通過(guò)使用一些科學(xué)的算法，可以獲得很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力[2]。溫度控制失誤就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問(wèn)題。比如，農(nóng)業(yè)上土壤各個(gè)層面上的溫度將會(huì)影響植物的生長(zhǎng)；在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)中也用到溫度的測(cè)量。錄音用S1鍵，放音控制用S2鍵。 （） 。 128x8bit 內(nèi)部 RAM此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來(lái)使用。：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。無(wú)論是在單片機(jī)剛接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。也可作激勵(lì)信號(hào)單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的 1/4，約為 120mW左右；（j）采用總線技術(shù)，適于同單片機(jī)接口。可是它的缺點(diǎn)是只能近距離觀測(cè)，而且水銀有毒，玻璃管易碎。DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 E2PRAM。表 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表：R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)向時(shí)間/ms0 0 9 0 1 10 1 0 11 3751 1 12 750表 　一部分溫度對(duì)應(yīng)值表溫度/℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示+125 0000 0111 1101 000007D0H+85 0000 0101 0101 00000550H+ 0000 0001 1001 00000191H+ 0000 0000 1010 000100A2H+ 0000 0000 0000 00100008H0 0000 0000 0000 10000000H 1111 1111 1111 0000FFF8H 1111 1111 0101 1110FF5EH 1111 1110 0110 1111FE6FH55 1111 1100 1001 FC90H南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1900004) CRC 的產(chǎn)生 在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC） 。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，DS18B20 收到信號(hào)后等待 15～60 微秒左右后發(fā)出 60～240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。單線信號(hào)包括復(fù)位脈沖，響應(yīng)脈沖，寫(xiě)“0” ，寫(xiě)“1” ，讀“1” 。在 15us 之內(nèi)將所需寫(xiě)的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣，如果采樣為高電平，就寫(xiě) 1，如果是低電平，寫(xiě) 0 就發(fā)生。（2）手工建立傳感器地址與其序列號(hào)的關(guān)系表，并將其固化在程序中。下邊將就用軟件對(duì) DS18B20 中數(shù)據(jù)的校驗(yàn)與糾錯(cuò)進(jìn)行詳細(xì)的討論，并給出了用查表法進(jìn)行校驗(yàn)及糾錯(cuò)的算法以及實(shí)現(xiàn)這一算法的過(guò)程。改進(jìn)算法；直接算法由于循環(huán)次數(shù)較多而且需要的時(shí)間很長(zhǎng)。 注意事項(xiàng)DS18B20 具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單，測(cè)溫精度高，連接方便，站用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際使用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題：（1）DS18B20 從測(cè)溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，這是必須保證的，不然會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤的現(xiàn)象，使溫度輸出總是顯示 85。具體軟件流程圖如圖 所示： 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31圖 軟件流程圖南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。（6）當(dāng)不進(jìn)行復(fù)位時(shí)，數(shù)據(jù)線保持為低電平時(shí)間不超過(guò) 60us，否則將產(chǎn)生復(fù)位讀操作。（3）糾錯(cuò)：如果結(jié)果不為 0，則意味著數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。CRC 發(fā)生器產(chǎn)生的邏輯電路是由移位寄存器或異或門(mén)組成，也稱(chēng)除法邏輯電路。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，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)置在55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。準(zhǔn)備接受用戶(hù)的序列號(hào)命令。告警搜索命令0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過(guò)設(shè)定上限或是下限的片子做出響應(yīng)。(2) 寫(xiě)時(shí)序 采樣 15~4采樣 15~41主 機(jī) 寫(xiě) 1時(shí) 序主 機(jī) 寫(xiě) 0時(shí) 序圖 寫(xiě)時(shí)序?qū)憰r(shí)序包括寫(xiě) 0 時(shí)序和寫(xiě) 1 時(shí)序。電源檢測(cè)電路用于判定供電方式。低 5 位一直為１，TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式， Byte0 溫度測(cè)量值 LSB（50H）Byte1 溫度測(cè)量值 MSB（50H） E2PROMByte2 TH 高溫寄存器 ?? TH 高溫寄存器Byte3 TL 低溫寄存器 ?? TL 低溫寄存器Byte4 配位寄存器 ?? 配位寄存器Byte5 預(yù)留（FFH）Byte6 預(yù)留（0CH）Byte7 預(yù)留（IOH）Byte8 循環(huán)冗余碼校驗(yàn)（CRC）圖 DS18B20 內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶(hù)要去改動(dòng)，R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率,如圖 。 DS18B20 性能特點(diǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20 是美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易于與未處理器接口等優(yōu)點(diǎn)，適合于各種溫度測(cè)控系統(tǒng)。 芯片工作模式先錄音，能分 160 段(地址為 00H0A0H)。按鍵復(fù)位電路，易掌握，好操作。另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。設(shè)計(jì)者必須外加一個(gè)鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為A0～A7，再配合端口2所送出的A8～A15合成一個(gè)完整的16位地址總線，而定址到64K的外部存儲(chǔ)器空間。XTAL1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。 32 個(gè)雙向 I/O 口自動(dòng)報(bào)警主機(jī)的核心器件是單片機(jī)，它是整個(gè)系統(tǒng)的心臟，由它來(lái)接受報(bào)警信號(hào)并控制協(xié)調(diào)各功能模塊的正常工作，考慮到系統(tǒng)的功能和經(jīng)濟(jì)性因素，采用的是當(dāng)今流行的性?xún)r(jià)比比較高的 AT89S52。因此，在生產(chǎn)和生活中要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)變化。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計(jì)算機(jī)時(shí)代，但是微型計(jì)算機(jī)的體積、價(jià)位、可靠性，都無(wú)法滿(mǎn)足廣大對(duì)象對(duì)嵌入式系統(tǒng)的要求，因此，嵌入式系統(tǒng)必須走獨(dú)立發(fā)展道路。I 基于 18B20 溫度報(bào)警系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄摘要 ...............................................................................................................................IABSTRACT ..................................................................................................................II第一章：緒論 ..............................................................................................................1：課題背景 .........................................................................................................1：溫度檢測(cè)與及報(bào)警系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外狀況 .........................................................1：溫度參數(shù)、溫度檢測(cè)和語(yǔ)音報(bào)警 .................................................................3 溫度參數(shù) .................................................................................................3 溫度檢測(cè) ...................................................................................................3 語(yǔ)音報(bào)警 ...................................................................................................3第二章：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 ................................................................................4　 單片機(jī)語(yǔ)音溫度報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) .........................................................4 系統(tǒng)的基本工作過(guò)程 ........................................................................................4第三章：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制和語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .................................5 溫度控制和報(bào)警主機(jī) ...