【文章內(nèi)容簡介】 持 “ 一線總線 ” 接口的 溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ ONB0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 “ 一線總線 ” 獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。現(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟、更靈活 ， 使你可以充分發(fā)揮 “ 一線總線 ” 的優(yōu)點。 同 DS18B20 一樣， DS18B20 也支持 “ 一線總線 ” 接口，測量溫度范圍在 10～ +85176。C 范圍內(nèi)，精度為 177。176。C ?，F(xiàn)場溫度直接以 “ 一線總線 ” 的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度 測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V～ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便 ， 而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 對于溫度的采集需要用到 DS18B20 一總線溫度傳感器，以下 DS18B20 的一些介紹： DSl8B20溫度傳感器是美國 DALLAS半導體公司繼 DSl820之后最新推出的只用改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并 圖 DS18B20 7 且可根據(jù)要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～ l2 位的數(shù)字直讀方式?？梢苑謩e存 和 750ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，并且從 DSl8B20 讀出的信息或?qū)懭?DSl8B20 的信息僅需要一根口線 (單線接口 )讀寫，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 DSl8B20 供電，而無需額外電源。因而使用DSl8B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。他在測溫精度，轉(zhuǎn)換時時間，傳輸距離，分辨率等方面較 DSl820 有了很大的改進，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。 DSl8B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8腳 SOIC 封裝。 DS18B20的測溫流程如下圖 DS18B20 測 溫流程 。 DS18B20 的特性 （ 1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供。 （ 2）獨特的單線接口方式， DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊。 （ 3） DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。 （ 4） DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 （ 5）溫范圍 0℃～＋ 85℃，在 0～ +85℃時精度為177。 ℃。 初 始 化DS18B20 跳過 ROM匹配 溫度變換 延時 1S LED 液晶顯示 轉(zhuǎn)換成顯示嗎 讀暫存器 跳過 ROM匹配 圖 DS18B20 測溫流程 8 （ 6）可編程的分辨率為 9～ 12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫。 （ 7）在 9位分辨率時最多在 ， 12位分辨率時最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 （ 8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。 （ 9）負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2的脈沖輸入。計數(shù)器 1和溫度寄存器被預置在 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器 1 的預置值減到 0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計 數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預置值。 DS18B20 在正常使用時的測溫分辨率為 ℃，如果要更高的精度，則在對 DS18B20 測溫原理進行詳細分析的基礎(chǔ)上，采取直接讀取 DS18B20 內(nèi)部暫存寄存器的方法，將 DS18B20 的測溫分辨率提高到 ～ ℃。 圖 DS18B20測溫原理圖 9 DS18B20 與單片機接口電路 口和 DS18B20 的引腳 DQ 連接，作為單一數(shù)據(jù)線。 U4即為溫度傳感芯片DS18B20，本設(shè)計雖然只使用了一片 DS18B20，但由于不存在遠程溫度測量的考慮，所以為了簡單起見，采用外部供電的方式，如圖 。測溫電纜采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一對接 VCC 和地線，屏蔽層在電源端單點接地。 如下圖 LCD 液晶顯示 ,液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制 ，有電就 有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、 PDA移動通信工具等眾多領(lǐng)域。 圖 DS18B20 與單片機接口電路 10 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 ：點陣圖形式液晶由 M N 個顯示單元組成，假設(shè) LCD顯示屏有 64 行，每行有 128列，每 8列對應(yīng) 1字節(jié)的 8位，即每行由 16 字節(jié)，共 16 8=128 個點組成，屏上 64 16 個顯示單元與顯示 RAM 區(qū)1024 字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上 相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。這就是 LCD顯示的基本原理。 用 LCD 顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由 6 8 或 8 8點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每 字節(jié)的不同位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點亮，為“ 0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機中提取要顯示的漢字的點陣碼（一般用字模提取軟件），每個漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5??右邊為 6??根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標位置加 1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié)??直到 32B顯示完就可以 LCD 上得到一個完整漢字 ,字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。下面以長沙太陽人電 圖 液晶顯示 11 子有限公司的 1602 字符型液晶顯示器介紹其用法。 LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :16 2 個字符 。 芯片工作電壓 :— 。工作電流 :()。 模塊最佳工作電壓 :。 字 符尺寸 : (W H)mm, 1602LCD 采用標準的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 。 表 1602LCD 引腳接口說明 按鍵電路設(shè)計 采用獨立按鍵接口，這種方式是各種按鍵相互獨立，每個按鍵接一根輸入線，一根輸入線按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵被按下。 獨立式按鍵電路配置靈活，軟件簡單。但每個按鍵需要占用一根輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復雜，故此種鍵盤用于按鍵較少或操作速度較高的場合。獨立式按鍵電路按鍵直接與單片機的 I/O口連接，通過讀 I/O 口，判定每個 I/O 口的電平狀態(tài)， 即可識別按下的鍵。 由于只有四個按鍵，因此按鍵接口電路的設(shè)計比較簡單，單片機 端口設(shè)定為輸入狀態(tài)，平時通過電阻上拉到 Vcc，按鍵按下時，對應(yīng)的端口的電平被拉到低電平，如下圖 所示。這樣就可以通過查詢有無外部中斷來判斷有沒有按鍵按下，按鍵各接一根輸入線，一根輸入線的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。通過內(nèi)部判斷是否產(chǎn)生外部中斷，即可識別按下的鍵。 2個按鍵定義如下： :報警溫度鍵，按此鍵則顯示設(shè)定的報警溫度值。 :正常溫度鍵，按此鍵則顯示設(shè)定的正常溫度值。 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源 正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 12 本設(shè)計采 用 軟件處理報警，利用有源蜂鳴器進行報警輸出，采用直流供電。當所測溫度超過獲低于所預設(shè)的溫度時，數(shù)據(jù)口相應(yīng)拉高電平，報警輸出。 報警電路硬件連接見圖 。 （也可采用發(fā)光二級管報警電路，如過需要報警，則只需將相應(yīng)位置 1，當參數(shù)判斷完畢后，再看報警模型單元 ALARM 的內(nèi)容是否與預設(shè)一樣，如不一樣，則發(fā)光報警） 4 溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 整個系統(tǒng)需要對每一個硬件模塊進行軟件設(shè)計。在這一章，主要針對每個硬件電路模塊編程，然后進行系統(tǒng)的整合，最后 輸入到控制處理器中實現(xiàn)所有設(shè)計功能。 圖 按鍵電路的仿真 圖 . 報警電路設(shè)計 13 根據(jù)設(shè)計要求，首先要確定軟件設(shè)計方案，即確定該軟件應(yīng)該完成那些功能；其次是規(guī)劃為了完成這些功能需要分成多少個功能模塊，以及每一個程序模塊的具體任務(wù)是什么。一般劃分模塊應(yīng)遵循下述原則： (1）每個模塊都應(yīng)具有獨立的功能，能產(chǎn)生一個明確直觀的結(jié)果 。 (2）模塊長度要適中。模塊太長時，分析和調(diào)試比較困難，失去了模塊化程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性；模塊太短則信息交換太頻繁，也不合適。 (3）每個模塊之間的控