【文章內容簡介】 了上電復位外，有時還需要按鍵手動復位。本設計就是用的按鍵手動復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復位是通過 RST端經(jīng)電 阻與電源 Vcc 接通而實現(xiàn)的。時鐘頻率選用 12MHZ 時， C 取 22uF,R2 取 ，R1取 1KΩ。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U2A T 8 9 C5 1X11 2 MC13 0 p FC23 0 p FR11k+ 5 VC32 2 uR24 .7 k 圖 3 最小工作系統(tǒng) 河北科技師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 8 溫度傳感器的選擇 方案一 應用 DS18B20 傳感器 本系統(tǒng)采用 DALLAS 半導體 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 采集溫度數(shù)據(jù)， DS18B20 屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器 ,可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設備中。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠等特點。 DS18B20 的管腳排列 和封裝 如圖 4所示。 圖 4 DS18B20的管腳排列和封裝 DS18B20 的性能特點 （ 1） 用單總線專用技術，既可通過串行口線，也可通過其它 I/O 口線與微機接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（ 9位二進制數(shù)，含符號位）， （ 2） 測溫范圍為 55℃ +125℃，測量分辨率為 ℃ （ 3） 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多 只能并聯(lián) 8個，實現(xiàn)多點測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓 過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定 （ 4） 在使用中不需要任何外圍元件 （ 5） 工作電源 : 3~5V/DC DS18B20 內部結構 DS18B20 主要由四部分組成： 64位光刻 ROM,溫度傳感器 ,非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和 TL,高速暫存器 ， 如圖 5所示。 河北科技師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 9 圖 5 DS18B20的內部結構圖 DS18B20 的存儲器 DS18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是： （ 1） ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID編碼，其前 8 位是單線系列編碼（ DS18B20 的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8 位是以上 56 位的 CRC 碼（冗余校驗）。數(shù)據(jù)在出廠時設置不由用戶更改。 DS18B20 共 64 位 ROM。 （ 2） RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內部計算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， DS18B20 共9 個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8 位。如圖 6 所示。第 2 個字節(jié)是溫度轉換后的數(shù)據(jù)值信息，第 3 和第 4 字節(jié)是高溫觸發(fā)器 TH 和低溫觸發(fā)器 TL 的易失性拷貝，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(shù)字轉換分辨率， DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數(shù)值。以上字節(jié)內容每次上電復位時被刷新。低 5位一直為 1， TM是工作模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式， DS18B20 出廠時該位被設置為 0，用戶不要去改動； R1 和 R0 用來設置分辨率，決定溫度轉換的精度位數(shù)。如表 2 所示。 ROM 和 單線 接口 電源檢測 存儲器和控制器 高速 緩存 存儲器 CRC 生成器 溫度靈敏元件 高溫觸發(fā)器 TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 河北科技師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 10 圖 6 DS18B20 字節(jié)定義 表 2 DS18B20 溫度轉換時間表 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉向時間 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 DS18B20 的溫度轉換 以 12 位轉化為例說明溫度高低字節(jié)存放形式及計算： 12位轉化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個高低兩個 8位的 RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位。如果測得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 才能得到實際溫度。 表 3為溫度高低字節(jié)的存放形式。 表 3 溫度高低字節(jié)存放形式 高 8 位 S S S S S 26 25 24 低 8 位 23 22 21 20 21 22 23 24 本設計用到的溫度有 8℃ ,16℃ ,80℃ ， 96℃ 。用二進制碼分別表示為 0000 0000 1000 0000,0000 0001 0000 0000,0000 0101 0000 0000,0000 0110 0000 0000。 DS18B20 的控制指令 DS18B20 有六條控制命令，如表 4 所示。 河北科技師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 11 表 4 DS18B20 控制命令 指 令 約定代碼 操 作 說 明 溫度轉換 讀暫存器 寫暫存器 復制暫存器 重新調 E2RAM 讀電源供電方式 44H BEH 4EH 48H B8H B4H 啟動 DS18B20 進行溫度轉換 讀暫存器 9個字節(jié)內容 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、 TL 字節(jié) 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫到 E2RAM 中 把 E2RAM中的 TH、 TL 字節(jié)寫到暫存器 TH、 TL 字節(jié) 啟動 DS18B20 發(fā)送電源供電方式的信號給主 CPU CPU 對 DS18B20 的訪問流程是：先對 DS18B20 初始化，再進行 ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。 DS18B20 每一步操作都 要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制 DS18B20 完成溫度轉換這一過程，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 進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。 （ 1） DS18B20的讀時序 DS18B20的讀時序分為讀 O時序和讀 1時序。 DS18B20讀時序是從主機把單總線拉低之后，在 15秒之內釋放總線后讓 DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇偩€上。 DS18B20完成一個讀時序過程，至少需要 60us。 （ 2） DS18B20的寫時序 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0 時序和寫 1 時序。 DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同，當要寫 0時序時，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 至lJ45us 之間能夠正確地采樣總線上的低電平，當要寫 1 時序時，總線被拉低之后，在15us之內就需釋放總線。 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， I/O 與單片機的 I/O 線相連；另一種是用寄生電源供電，此時 UDD、 GND 接地， I/O接單片機 I/O。無論是內部寄生電源還是外部供電， I/O口線要接 5KΩ左右的上拉電阻。DS18B20 與單片機相連接的電路圖見圖 7。 河北科技師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 12 1 0 0 . 0DQ2V C C3G ND1U1DS 1 8 B 2 0X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U2A T 8 9 C5 15VK1加熱R64 .7 k1 0 . 0DQ2V C C3G ND1U3DS 1 8 B 2 05VR44 .7 kX11 2 MC13 0 p FC23 0 p FR11k+ 5 VC32 2 uR24 .7 kK2 圖 7 DS18B20 與單片機連接電路圖 方案二 應用 AD590 溫度傳感器 AD590傳感器是美國 AD公司研制的一種電流式集成溫度傳感器 。 其直流工作電壓為+4 V到 +30 V，當電源電壓由 +5V向 +10V變化時，其電流變化僅為 ；最佳使用溫度范圍 (55～ 150)℃，在此測溫范圍內，測量誤差為士 ℃，測量分辨率為 ℃ 。 溫度采樣電路采用了 AD590電流型溫度敏感型器件其穩(wěn)定度和線性度均較好。在 0℃時 AD590的電流為 ，溫度每增加 1℃ ，電流增加 1181。A。 該電流轉換為電 壓信號，通過模數(shù)轉換 ADC080 AT89C51單片機實現(xiàn) 溫度的監(jiān)測和轉換 ， 如圖 8所示。 河北科技師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計 13 圖 8 應用 AD590 的溫度采樣電路 雖然兩種溫度傳感器都能進行溫度檢測，但是 AD590還需要進過 A/D轉換裝置，將模擬量轉換成數(shù)字量，而且 DS18B20單總線