【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 溫度測(cè)量范圍從 55℃ ~+125℃ ， 10~+85℃ 時(shí)測(cè)量精度為 177?！?，測(cè)量分辨率為 ℃ ，電源電壓范圍從 ~5V 。它支持 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸，可組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。而且，無(wú)需進(jìn)行線性校正，使用非常方便 并且 成本低。 與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同 之處在于 它能夠直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9~12 位 數(shù)字顯示 ，可以分別在 很短的時(shí)間之 內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化 為最高到 12位的數(shù)字。它 具有體積小、傳輸距離遠(yuǎn) 、 接口方便等特點(diǎn)。 系統(tǒng)有如下特點(diǎn)： (1)送串行數(shù)據(jù)，不需要外部元件； (2)不需要備份電源，可通過(guò)信號(hào)線供電； (3)等待 模式，沒(méi)有功耗 ； (4)系統(tǒng)的抗干擾性 較 好，適合于 各種 惡劣環(huán)境的測(cè)量，如環(huán)境 檢測(cè) 、設(shè)備 溫度檢測(cè)等，其他的一些 測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 方案比較：綜合比較方案一與方案二，成本相差不多，方案二具有更高的抗干擾能力和精度，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選擇方案二作為本設(shè)計(jì)的溫度傳感器。 方案一： 基于數(shù)碼管的顯示模塊。 數(shù)碼管分為共陰極和共陽(yáng)極數(shù)兩種，選擇的 數(shù) 碼管類型 不同， 在它的 程序設(shè)計(jì)上 也存在一定的 差別。數(shù)碼管顯示內(nèi)容比較直觀，一個(gè)數(shù)碼管 只 可以顯示一位， 要顯示多位數(shù)字就必須添加多個(gè)數(shù)碼管 ，在 位數(shù)顯示 比較少的 硬件 中，程序編寫 和 外圍電路 的 設(shè)計(jì)都 非常容易 ，但 位數(shù)顯示比較多的情況下 ， 程序的編寫和硬件的制作就比較麻煩 ， 而且它的 顯示速度受到 很大的 限制。當(dāng)硬件電路設(shè)計(jì) 完成之后 ，系統(tǒng)顯示能力基本也被確定，系統(tǒng)的擴(kuò)展 也 受到了限制。 方案二： 基于液 晶顯示屏 的顯示模塊， 具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，用戶可以根據(jù) 設(shè)計(jì)要求來(lái) 顯示 內(nèi)容 、甚至 可以顯示 自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的圖案。當(dāng)硬件設(shè)計(jì) 完成時(shí)，可以通過(guò)軟件的修改來(lái)不斷擴(kuò)展系統(tǒng) 來(lái)修改它的顯示 。 液晶顯示模塊的 外圍驅(qū)動(dòng)電路比較簡(jiǎn)單，顯示 位數(shù)的增加不需要對(duì) 硬件電路 進(jìn)行 修改，可 增強(qiáng)性 很強(qiáng)。字符型液晶顯示屏 是我們?cè)谄綍r(shí)設(shè)計(jì)電路中經(jīng)常用到的一款顯示屏 [8]。因此選用方案二 LCD1602 做輸出顯示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 50 頁(yè) 本系統(tǒng)是通過(guò)單片機(jī)控制無(wú)線傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的接受 ,以 STC89C52RC 單片機(jī)為控制單元， DS18B20為溫度采集模塊， HC05/06無(wú)線藍(lán)牙模塊為溫度數(shù)據(jù)發(fā)送單元，實(shí)現(xiàn)溫度的采集、發(fā)送、顯示，就是一套通過(guò)無(wú) 線方式實(shí)現(xiàn)溫度的顯示發(fā)送以及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?；跓o(wú)線藍(lán)牙模塊的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由四個(gè)模塊構(gòu)成，分別為溫度采集模塊、無(wú)線藍(lán)牙收發(fā)模塊、單片機(jī)控制模塊以及液晶顯示模塊。 單片機(jī)S T C 89 C 52DS 18 B 20溫度采集L C D 1 6 0 2HC 05藍(lán)牙接收單片機(jī)S T C 89 C 52L C D 1 6 0 2HC 05藍(lán)牙發(fā)送 發(fā)送端 接收端 圖 系統(tǒng)總方框圖 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片 支持 “一線總線 ”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。新一代的“DS18B20”體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。 D A L L A SDS 18 B 201 2 3DS 18 B 20 TO 92 封裝底視圖12234 5678NCNCNCNCNCG N DVQV D D 圖 DS18B20 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 50 頁(yè) DS18B20管腳排列： (在寄生電源接線方式時(shí)接地 ) 。 /輸出端 。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：溫度傳感器、 64 位 C 存儲(chǔ)器、溫度報(bào)警觸發(fā)器、配置寄存器。 DS18B20 的管腳排列如下 : 數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端；電源地；外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 高速緩存存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器和控制器8 為 CRC 生成器溫度靈敏元件低溫觸發(fā)器 TL高溫觸發(fā)器 TH配置寄存器64 位ROM和單線接口電源檢測(cè) 圖 DS18B20 方框圖 DS18B20 依靠一個(gè)單線端口通訊。在單線端口條件下，必須先建立 存儲(chǔ)器 操作協(xié)議，才能進(jìn)行存儲(chǔ)器和控制操作。因此，控制操作必須首先提供下面 5 個(gè) 存儲(chǔ)器 操作指令之一： (1)讀 ROM,(2)匹配 ROM, (3)搜索 ROM, (4)因?yàn)橹挥幸粋€(gè)采集芯片，直接 跳過(guò)ROM, (5)警報(bào) 搜索。這些 指令 將會(huì) 作用在 這款測(cè)溫芯片上 ， 如果這些命令使得測(cè)溫芯片成功的完成測(cè)量溫度的過(guò)程，它采集到的數(shù)據(jù)就會(huì)存到芯片的內(nèi)部 的存儲(chǔ)器 中 。測(cè)量 的數(shù)據(jù)在內(nèi)部的存儲(chǔ)器中 ，可以讓 芯片開啟記憶模式 ， 并 閱讀 存儲(chǔ)器中的內(nèi)容數(shù)據(jù) 。 低溫觸發(fā)器 TL 和高溫觸發(fā)器 TH都有 EEPROM 的數(shù)據(jù) [9]。如果 DS18B20 不使用報(bào)警檢查指令，這些寄存器可 用 作為 普通的存儲(chǔ) 。在 芯片 上還 有 溫度 的 數(shù)字轉(zhuǎn)換。 TH 和 TL 指令 使用一個(gè)帶有記憶功能的指定來(lái)完成工作 。通過(guò) 高速緩存存儲(chǔ)器 [10]， 所有數(shù)據(jù)的讀寫都是從最低位開始。 主要特性 :DS18B20 支持 “一線總線 ”接口，測(cè)量范圍為 55176。C~+125176。C，在 10~+85176。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。176。C?，F(xiàn)場(chǎng)溫度以一線總線的方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾 能力 。適 用于在 惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，如：設(shè)備或過(guò)程控制、環(huán)境控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等，支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。 DS18B20 可以程序設(shè)定 9~12 位的分辨率，精度為177。176。C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 DS18B20 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色 。 的工作原理 :DS18B20 的測(cè)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 影響不大 ， 低溫度系數(shù)晶振 用于產(chǎn)生脈沖信號(hào) 然后 送給計(jì)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(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。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。計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1 計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫 度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 50 頁(yè) 到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。 斜率累加器預(yù)置計(jì)數(shù)器 1= 0比較溫度寄存器預(yù)置低溫度系數(shù)晶振= 0計(jì)數(shù)器 2高溫度系數(shù)晶振LSB置位/清除加 1停止 圖 DS18B20 工作原理圖 基本應(yīng)用電路 DS18B20 測(cè)溫系統(tǒng) 的優(yōu)點(diǎn)是 測(cè) 量的溫度 精 確 度高、 支持“一線總線”、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 DS18B20 在 不同 的供電方式下 的測(cè)溫電路圖 也不盡相同（本設(shè)計(jì)采用 的供電方式是外部電源供電方式）。下面是它的倆種不同的供電方式： (1) 寄生電源供電 DS18B20可以通過(guò)從 VDD 引腳接入一個(gè)外部電源供電，或者可以工作于寄生電源模式，該模式允許 DS18B20 工作于無(wú)外部電源需求狀態(tài)。寄生電源在進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)是非常有用的。寄生電源如圖 所示，當(dāng)總線為高電平時(shí)，寄生電源由單總線通過(guò) VDD 引腳。這個(gè)電路會(huì)在總線處于高電平時(shí)偷能量，部分汲取的能量存儲(chǔ)在寄生電源儲(chǔ)能電源（ cpp）內(nèi)，在總線處于低電平時(shí)釋放能量以提供給元器件能量。當(dāng) DS18B20處于寄生電源模式時(shí)， VDD引腳 必須接地。 DS 18 B 20321M CUV CCR 2110 KI / OV CCI / OG N DG N D 圖 DS18B20 寄生電源供電方式電路圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 50 頁(yè) 寄生電源模式下，單總線和 Cpp 在大部分操作中能提供充分的滿足規(guī)定時(shí)序和電壓的電流給 DS18B20。然而，當(dāng) DS18B20 正在執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換或從高速暫存器向 EPPROM 傳送數(shù)據(jù)時(shí)，工作電流可能達(dá) 。這個(gè)電流可能會(huì)引起鏈接單總線的弱上拉電阻的不可接受的壓降，這需要更大的電流，而此時(shí) Cpp 無(wú)法提供電流。為了保證 DS18B20 有充足的供電，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝數(shù) 據(jù)到 EPPROM 操作時(shí)，必須給單總線提供一個(gè)強(qiáng)上拉。用漏極開路把 I/O 直接拉到電源上就可以實(shí)現(xiàn)。在發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換指令 [44h]或拷貝暫存器指令 [48h]之后，必須在之多 10us 之內(nèi)把單總線轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉，并且在溫度轉(zhuǎn)換時(shí)序或拷貝數(shù)據(jù)時(shí)序必須一直保持為強(qiáng)上拉狀態(tài)。當(dāng)強(qiáng)上拉狀態(tài)保持時(shí)，不允許有其他操作。 （ 2） DS18B20 的外部電源供電方式電路圖 對(duì) DS18B20 供電的另一種方法是從 VDD引腳接入一個(gè)外部電源，見圖 處是單總線不需要強(qiáng)上拉。而且總線不用在轉(zhuǎn)換溫度期間總保持高電平。 微控制器DS 18 B 20DQ單總線（ 外部電源 ）連接到另外部分V PUG N D V DDV DD 圖 外部電源給 DS18B20 供電 溫度高于 100℃ 時(shí)，不推薦使用寄生電源，因?yàn)?DS18B20 在這種溫度下表現(xiàn)出的漏電流比較大，通訊可能無(wú)法進(jìn)行。在類似這種溫度的情況下，強(qiáng)烈推薦使用 DS18B20 的 VDD引腳。 對(duì)于總線控制器不直到總線上的 DS18B20 時(shí)用寄生電源還是外部電源的情況，DS18B20 預(yù)備了一種信號(hào)指示電源的使用示意圖。總線控制器發(fā)出一個(gè) skip ROM 指令[CCh]，然后發(fā)出讀電源指令 [B4h]，這條指令發(fā)出后，控制器 發(fā)出讀時(shí)序，寄生電源會(huì)將總線拉低，而外部電源會(huì)將總線保持高電平。如果總線被拉低，總線控制器就會(huì)知道需要在溫度轉(zhuǎn)換期間對(duì)單總線提供強(qiáng)上拉。 HC05 藍(lán)牙模塊 HC05 模塊是一款 主從一體的 高性能串口模塊， 、藍(lán)牙主機(jī)、手機(jī)、 PDA、 PSP 等職能終端配對(duì)。 4800382400，并且模塊兼容單片機(jī)系統(tǒng)。 ，可以簡(jiǎn)單的更改為無(wú)線藍(lán)牙，讓您的設(shè)備或產(chǎn)品更高級(jí)，更時(shí)尚。 。 藍(lán)牙模塊 HC05 嵌入式藍(lán)牙串口模塊（以下簡(jiǎn)稱模塊）具有 兩種 工作模式：命令響應(yīng)工作模式和自動(dòng)連接工作模式，在自動(dòng)連接工作模式下模塊又可以分為主（ Master）、從（ Slave）和回環(huán)（ Loopback）三種工作 狀態(tài) 。當(dāng)模塊處于自動(dòng)連接工作模式時(shí)，將自動(dòng)根據(jù)事先設(shè)定的方式連接數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)模塊處于命令響應(yīng)工作模式時(shí)能執(zhí)行下述所有 AT 命令，用戶可以向模塊發(fā)送各種 AT 指令，為模塊設(shè)定控制參數(shù)或發(fā)布控制命令。通過(guò)控制模塊外 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 50 頁(yè) 部引腳輸入電平，可以實(shí)現(xiàn)模塊工作狀態(tài)的動(dòng)態(tài)切換。 模塊指示說(shuō)明 （或之前），將 KEY 接高電 平，此時(shí)指示燈慢閃（ 1 秒亮一次），模塊進(jìn)入 AT 狀態(tài)，此時(shí)波特率固定 38400。 圖 ，將 KEY 懸空或者接地，此時(shí)指示燈快閃（ 1 秒 2 次），表示模塊進(jìn)入可以配對(duì)狀態(tài)。此時(shí)如果將 KEY 接高電平，模塊也會(huì)進(jìn)入 AT 狀態(tài)，但是指示燈依然是快閃（ 1 秒 2 次） ，發(fā)指令即可 。 ，此時(shí) STA 雙閃（一次閃倆下，倆秒閃一次）。 產(chǎn)品特性： HC05 主從模塊，引出接口包括 VCC、 GND、 TXD、 RXD、 KEY 引腳，藍(lán)牙連接狀態(tài)引出腳 (STATE)，未連接輸出低，連接后輸出高。 指示藍(lán)牙連接狀態(tài)，快閃表示沒(méi)有藍(lán)牙連接，慢閃表示進(jìn)入 AT 模式，雙閃表示藍(lán)牙已經(jīng)連接并打開端口。 ，帶 LED，輸入電壓 ，未配對(duì)時(shí)電流越為 30mA，配對(duì)后約 10mA，輸入電壓禁止超過(guò) 7V！ ，可以直接連接各種單片機(jī)， 5V單片機(jī)也可以直接連接，無(wú)需 MAX232也不能經(jīng)過(guò) MAX232. 10 米（功率等級(jí)為 CLASS 2），超過(guò) 10米的距離也是可能的，但不對(duì)此距離的連接質(zhì)量作保障。 當(dāng)全雙工串口使用，無(wú)需了解任何藍(lán)牙協(xié)議，支持 8 位數(shù)據(jù)位、 1 位停止位、可設(shè)置奇偶校檢的通信格式，這也是最常用的通信格式，不支持其他格式。 34 腳進(jìn)入 AT 命令模式參數(shù)和查詢信息。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 50 頁(yè) （ ），工廠生產(chǎn)貼片，保證質(zhì)量，且有一定的防靜電作用。 AT 命令切換為主機(jī)或者從機(jī)模式，可通過(guò) AT