【正文】 低成本。 當(dāng)運(yùn)行 PRO TEUS 軟件時(shí) ， 從液晶屏可以清楚的看 到所采集到的溫度值、通道號(hào)和上下限報(bào)警 。溫度數(shù)據(jù)按動(dòng)態(tài)方式顯示， 將采集到的數(shù)值通過標(biāo)度轉(zhuǎn)換由四位數(shù)碼管顯示。 基于單片機(jī)的多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 圖 42 巡檢顯示子程序 流程圖 開始 復(fù)位 DS18B20 發(fā)出搜索 ROM 的命令 返回 讀在線 DS18B20 序列號(hào) 所有在線 DS18B20 是否訪問完？ 是否存在一個(gè)DS18B20？ 初始化 DS18B20 啟動(dòng)所有在線的 DS18B20 作溫度 A/D 轉(zhuǎn)換 跳過 ROM 命令；轉(zhuǎn)換命令 延時(shí) 104μ s 初始化 DS18B20 執(zhí)行期間匹配命令 發(fā)一個(gè) DS18B20 序列號(hào) 發(fā)讀暫存 RAM 命令 讀 匹配的 DS18B20 溫度 Y N Y N 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 (1) 發(fā)跳過 ROM 命令 CCH。根據(jù)以上所述，本設(shè)計(jì)選用的顯示方示為動(dòng)態(tài)顯示。 （ 2）實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度，可以單通道也可以循環(huán)顯示。 U GND 主 C P U 讀 0 時(shí) 主 C P U 讀 1 時(shí) U 主 C P U 采樣 15 μ s 30 μ s 1 μ s 1 μ s 主 C P U 采樣 15 μ s GND 15 μ s 圖 36 DS18B20的讀時(shí)序 DS18B20 的寫時(shí)序 對(duì)于 DS18B20 的寫時(shí)序仍然分為寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序兩個(gè)過程。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。處理時(shí)，將 DS18B20 信號(hào)線與單片機(jī)一位口線相連，單片機(jī)可掛接多片 DS18B20，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。為了減少寄生電容，晶振和電容應(yīng)該與單片機(jī)芯片安裝時(shí)盡可能的靠近，以確保振蕩器穩(wěn)定，可靠地工作。但在輸入操作時(shí)，如果鎖存器狀態(tài)為 0 引腳被鉗位 0 狀態(tài)，導(dǎo)致無法讀出引腳的高電平輸入。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模 式。 溫度采集系統(tǒng)的開發(fā)過程 本設(shè)計(jì)中以 DS18B20 為傳感器、 AT89S52 單片機(jī)為控制核心組成的多點(diǎn)溫度測試系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高，溫度測量采集技術(shù)也在不斷的發(fā)展著。通過設(shè)計(jì)實(shí)物并調(diào)試，對(duì)系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行了分析和總結(jié)，并提出了改進(jìn)措施。單片機(jī)由于其微小的體積和極低的成本， 而 廣泛的應(yīng)用于家用電器、工業(yè)控制等領(lǐng)域中。在不斷的完善通用操作系統(tǒng)的過程中，單片機(jī)在數(shù)據(jù)處理，模擬仿真，人工智能等得到了廣泛的應(yīng)用。 系統(tǒng)工作原理分析 在測溫系統(tǒng)中我們常常用到集成型溫度傳感器，集成型溫度傳感器可以達(dá)到較高的精度，在集成型溫度傳感器的使用過程中，由于采用的單總線傳輸方式進(jìn)行對(duì)遠(yuǎn)距離的多點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測，所以在程序的控制上比較復(fù)雜。片上 Flash 允許程序存 儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即 從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。晶振的起振頻率有兩個(gè)，一個(gè)是 ，另一個(gè)是 12MHZ，本設(shè)計(jì)的 AT89S52單片機(jī)采用的是 12MHz。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）。 序號(hào) 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 電源檢測 存儲(chǔ)器控制邏輯 溫度傳感器 高溫度觸發(fā) 低溫度觸發(fā) 64 位ROM和單線借口 存儲(chǔ)器 8 位 CRC 觸發(fā)器 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 V DD GND 主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖 最小值： 480 μ s 最大值： 960 μ s D S 18B 20 發(fā)出應(yīng)答脈沖 主機(jī)接受所需要最短時(shí)間 480 μ s 60 ～ 240 μ s 圖 35 DS18B20的復(fù)位時(shí)序 DS18B20 的讀時(shí)序 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0時(shí)序和讀 1時(shí)序兩個(gè)過程。用 4 只 DS18B20 同時(shí)測控 4 路溫度（視實(shí)際需要還可擴(kuò)展通道數(shù)）。比起動(dòng)態(tài)顯示器，靜態(tài)顯示器的亮度較高，編程也很容易，管理也較簡單，但就是占用輸入輸出線資源較多，而且沒有位選信號(hào)，線路復(fù)雜，成本也高。 程序設(shè)計(jì)及巡檢子程序設(shè)計(jì) 程序處理是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，即簡潔的硬件結(jié)構(gòu)是靠復(fù)雜的軟件來支持的。采用下述方法可獲得高分辨率的溫度測量結(jié)果：首先用 DS18B20 提供的讀暫存器指令（ BEH）讀出以 ℃為分辨率的溫度測量結(jié)果，然后切去測量結(jié)果中的最低有效位（ LSB），得到所測實(shí)際溫度的整數(shù)部分，然后再用 BEH指令取計(jì)數(shù)器 1的計(jì)數(shù)剩余值和每度計(jì)數(shù)值。 (1)鍵盤與顯示部分 本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立式鍵盤和 四位 顯示 。 在 畢業(yè) 設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。存放 BCD碼調(diào)整后溫度的高字節(jié) TEMPLC DATA 29H 。設(shè)定溫度減 1 SW3 BIT 。50MS MOV TH1,3CH MOV 50H,2 。報(bào)警 BAOJIN T0IT:PUSH PSW MOV PSW,10H MOV TH0,0B1H MOV TL0,0E0H INC R7 CJNE R7,64H,T0IT1 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 MOV R7,00H SETB SECOND1 。啟動(dòng) T0 SETB TR0 SETB EA MOV PSW,00H MOV S_X,00H 。退出設(shè)定溫度模式 SW5 BIT 。70H～ 74H 顯示單元 (依次存放為小數(shù)位 ,個(gè)位 ,十位 ,百位 ,通道號(hào)數(shù) ) DISPLY1 DATA 71H DISPLY2 DATA 72H DISPLY3 DATA 73H TONG DATA 74H STONG0_X DATA 6AH 。本設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)在于將單片機(jī)技術(shù)和一線總線技術(shù)相結(jié)合，改進(jìn)現(xiàn)有的用放大和集成電路采集系統(tǒng)。 使用液晶顯示更加形象 ， 而且抗干擾能力強(qiáng) ， 便于以后擴(kuò)展 。 多通道顯示 選用高亮度發(fā)光 LED 器件。由于已經(jīng)在上面獲取了多個(gè) DS18B20 的 ROM 代碼并在 AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部的 E2PROM 中建立了測量位置點(diǎn)和傳感器 64位 ROM 代碼之間的關(guān)系表，因此對(duì)多個(gè)溫度的 巡回測量流程圖如圖 42所示。當(dāng)數(shù)碼管顯示的時(shí)候，由于人眼的視覺暫留效果，仍然感覺到所有的數(shù)碼管都同時(shí)在顯示，此方法用到的是硬件掃描，成本低，但是占用的 CPU 資源多，亮度也不如靜態(tài)顯示。該控制系統(tǒng)的功能如下： （ 1）溫度控制得設(shè)定范圍為 0～ 100℃，最小分辨率為 ℃。 DS18B20 在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要 60μ s才能完成。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 DS18B20 提供 9位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)而無需任何外圍硬件。電路對(duì)外接電容的值盡管沒有明確的要求，然而電容的晶體振蕩器頻率會(huì)受到電容大小的影響，以及振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性都會(huì)受到影響。當(dāng)內(nèi)部總線給口鎖存器置 0或 1時(shí)，鎖存器中的 0、 1狀態(tài)立即反映到引腳上。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)以及硬件的特點(diǎn)，本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 21所示 圖 21總體 設(shè)計(jì)框圖 AT89S52 報(bào)警 時(shí)鐘電路 鍵盤電路 4 位 LED 顯示 DS18B20 1 DS18B20 2 DS18B20 3 DS18B20 4 基于單片機(jī)的多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 一個(gè)溫度采集系統(tǒng) ,包括被采集信息的采集、轉(zhuǎn)換、顯示等環(huán)節(jié)，在本多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包括 CPU 的選型以及包括顯示電路、存儲(chǔ)器、報(bào)警電路、電源電路等設(shè)計(jì)。 溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是國際單位制中 7 個(gè)基本物理量之一，基于單片機(jī)的多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 它與人類生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究有著密切關(guān)系。 本設(shè)計(jì)利用 AT89S52 單片機(jī)為處理器，結(jié)合溫度采集電路、鍵盤電路、顯示電路、報(bào)警電路等實(shí)現(xiàn)對(duì)多路溫度的實(shí)時(shí)檢測與顯示。多路溫度采集系統(tǒng)是利用 溫度傳感器 DS18B20 檢測溫度，并由單片機(jī)處理顯示。單片機(jī)目前以 8位 機(jī)為主流，不斷增強(qiáng)控制能力，降低成本，減小體積，改善開發(fā)環(huán)境，以空前的速度迅速而廣泛地取代經(jīng)典電子系統(tǒng)。在溫度測量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問題的最有效方案，新型數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測溫效果。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、 有效的解決案 ，其引腳如圖 31所示 。 值得注意的是， P0、 P P P3口作為普通 I/O 口使用時(shí)都是準(zhǔn)雙向口結(jié)構(gòu)，其輸入操作和輸出操作本質(zhì)不同，輸入操作是讀引腳狀態(tài)，輸出是對(duì)鎖存器的寫入操作。通常電路中的電容 C1和 C2 的值都取為 30PF。讀寫及溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20供電，而無需額外電源。開漏單總線接口引腳。 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)序是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15μ s 之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳 輸?shù)絾慰偩€上。本系統(tǒng)采用 四位 共陽極 數(shù)碼管 動(dòng)態(tài)顯示溫度，系統(tǒng)設(shè)有上下限報(bào)警電路。動(dòng)態(tài)顯示就是單 片機(jī)定時(shí)的對(duì) LED 進(jìn)行掃描，然后使其逐個(gè)的顯示出結(jié)果。多個(gè)器件掛在一條總線上為了識(shí)別不同的器件，在程序設(shè)計(jì)過程中一般有四個(gè)步驟：初始化命令；傳送 ROM 命令；傳送 RAM 命令；數(shù)據(jù)交換命令?？紤]到 DS18B20 測量溫度的整數(shù)部分以 ℃和 ℃為進(jìn)位界限的關(guān)系。 鍵盤用來設(shè)置上限與下限的溫度報(bào)警 ,字符液晶用來顯示通道號(hào)、該通道的溫度和所設(shè)置的上下限溫度 。 綜上所述，用簡單的硬件以及編程方法自動(dòng)建立關(guān)系表，在單總線多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字溫度傳感器的自動(dòng)識(shí)別，大大有利于系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)，減少維護(hù)工作量，并解決了過去維護(hù)工作必須由專業(yè)人員來完成，而不是由運(yùn)行人員來完成的不便。存放 BCD碼調(diào)整后溫度的低字節(jié) DISPLY DATA 70H 。選擇設(shè)定溫度的 位 SW4 BIT 。串行口工作在方式 0 MOV TMOD,11H 。溫度達(dá)到上限值 ? LJMP BAOJINBZ 。 MAIN:NOP NOP LCALL K1 。轉(zhuǎn)初始化 ORG 000BH LJMP T0IT 。BJ0～ BJ3 報(bào)警標(biāo)志 (0～ 3通道 ) BITXT DATA 21H 。由于本人水平有限，而且經(jīng)驗(yàn)不足。 利用 Proteus 進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)可以極大地簡