【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方 式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時(shí) DS18B20 發(fā)送“ 0”，外接電源供電 DS18B20 發(fā)送“ 1” 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重 要。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。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)。 12 圖 3－ 4 測(cè)溫原理內(nèi)部裝置 DS18B20的測(cè)溫流程 圖 3－ 5 DS18B20 測(cè)溫流程 .初始化 DS18B20 跳過(guò) ROM 匹配 溫度變換 延時(shí) 1S 跳過(guò) ROM 匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換成顯示碼 數(shù)碼管顯示 減法計(jì)數(shù)器 斜坡累加器 減到 0 減法計(jì)數(shù)器 預(yù) 置 低溫度系數(shù) 振 蕩 器 高溫度系數(shù) 振 蕩 器 計(jì)數(shù)比較器 預(yù) 置 溫度寄存器 減到 0 13 四、單片機(jī)接口設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號(hào)線， 3 腳接電源。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。本設(shè)計(jì) 采用電源供電方式， 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 管和 89S51 的 來(lái)完成對(duì)總線的上拉。當(dāng) DS18B20 處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為 10 μs 。采用寄生電源供電方式是 VDD和 GND 端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三 狀態(tài) 的。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。 引腳連接 晶振電路 單片機(jī) XIAL1 和 XIAL2 分別接 30PF 的電容，中間再并個(gè) 12MHZ 的晶振，形成單片機(jī)的晶振電路。 串口引腳 P0 口接 9 個(gè) 的排阻然后接到顯示電路上。 溫度傳感器 DS18B20 如圖 所示。 單 片 機(jī) 18B20 VCC GND 14 圖 4－ 1 DS18B20與單片機(jī)的接口電路 和 引腳接繼電器電路的 電阻上， P1 口其他引腳懸空 P2 口中 、 、 、 分別接到顯示電路的 電阻上， 接蜂鳴器電路，其他引腳懸空 P3 口中 、 、 接到按鍵電路 其它引腳 ALE 引腳懸空，復(fù)位引腳接到復(fù)位電路、 VCC 接電源、 VSS 接地、 EA 接電源 15 五、 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 主板電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的 接 DS18B20 的 2 號(hào)引腳， P0 口送數(shù) P2 口掃描， 、 控制加熱器和電風(fēng)扇的繼電器。如附錄 2。 各部分電路 (1) 顯示電路 顯示電路采用了 7段共 陰數(shù)碼管掃描電路，節(jié)約了單片機(jī)的輸出端口，便于程序的編寫(xiě)。 圖 5－ 1 顯示電路圖 (2) 單片機(jī)電路 16 圖 5－ 2 單片機(jī)電路引腳圖 (3) DS18B20溫度傳感器電路 圖 53 溫度傳感器電路引腳圖 (4) 繼電器電路 圖中 。給 .，三極管導(dǎo)通，電磁鐵觸頭放下來(lái)開(kāi)始工作 . 圖 54 繼電器電路圖 17 (5) 晶振控制電路 圖 55 晶振控制電路圖 (6) 復(fù)位電路 圖 56復(fù)位電路圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 整體思路 一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過(guò)軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會(huì)變得很簡(jiǎn)單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與 S51 系列單片機(jī)相對(duì)應(yīng)的 51 匯編語(yǔ)言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有三種：機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言是機(jī)器唯一能“懂”的語(yǔ)言，用匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言 編寫(xiě)的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的程序（成為目標(biāo)程序），計(jì)算機(jī)才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。 18 高級(jí)語(yǔ)言是面向問(wèn)題和計(jì)算過(guò)程的語(yǔ)言，它可通過(guò)于各種不同的計(jì)算機(jī)，用戶編程時(shí)不必仔細(xì)了解所用的計(jì)算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語(yǔ)句的功能強(qiáng)，常常一個(gè)語(yǔ)句已相當(dāng)于很多條計(jì)算機(jī)指令，于是用高級(jí)語(yǔ)言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語(yǔ)言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機(jī)微控制系統(tǒng)，使用匯編語(yǔ)言可以不用像高級(jí)語(yǔ)言那樣占用較多的存儲(chǔ)空間，適合于存儲(chǔ)容量較小的系統(tǒng)。 同時(shí)，本系統(tǒng)對(duì)位處理要求很高，需要解決大量的邏輯控制問(wèn)題。 MCS— 51 指令系統(tǒng)的指令長(zhǎng)度較短，它在存儲(chǔ)空間和執(zhí)行時(shí)間方面具有較高的效率，編成的程序占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行也非常的快捷，與本系統(tǒng)的應(yīng)用要求很適合。而且 MCS— 51 指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱位處理）指令，可以形成一個(gè)相當(dāng)完整的位操作指令子集，這是 MCS— 51 指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)之一。對(duì)于要求反應(yīng)靈敏與控制及時(shí)的工控、檢測(cè)等實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)以及要求體積小、系統(tǒng)小的許多“電腦化”產(chǎn)品，可以充分體現(xiàn)出匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)明、整齊、執(zhí)行時(shí)間短和易于使用的特點(diǎn)。 本裝置的 軟件包括主程序、讀出溫度子程序、復(fù)位應(yīng)答子程序、寫(xiě)入子程序、以及有關(guān) DS18B20的程序（初始化子程序、寫(xiě)程序和讀程序） 系統(tǒng)程序流圖 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，復(fù)位應(yīng)答子程序，寫(xiě)入子程序等。 1）主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每 1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見(jiàn)圖 19 所示。 通過(guò)調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲(chǔ)中的整數(shù)部分與小數(shù)部分分開(kāi)存放在不同的兩個(gè)單元中，然后通過(guò)調(diào)用顯示子程序顯示出來(lái) 19 圖 57 主程序流程圖 20 圖 58 讀 出溫度子程序 2）讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。 DS18B20 的各個(gè)命令對(duì)時(shí)序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所要求的時(shí)序才能達(dá)到預(yù)期的目的，同時(shí)，要注意讀進(jìn)來(lái)的是高位在后低位在前，共有 12 位數(shù)，小數(shù) 4位，整數(shù) 7 位，還有一位符號(hào)位。 3）復(fù)位、應(yīng)答子程序 跳過(guò) ROM 匹配命令 寫(xiě)入子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令 顯示子程序 (延時(shí) ) 寫(xiě)入子程序 寫(xiě)入子程序 DS18B20 復(fù)位、應(yīng)答子程序 DS18B20 復(fù)位、應(yīng)答子程序 跳過(guò) ROM 匹配命令 讀溫度命令子程序 終 止 21 圖 59 復(fù)位、應(yīng)答子程序 4）寫(xiě)入子程序 開(kāi)始 口清 0 延時(shí) 537US 口置 1 標(biāo)志位置 1 50US 是否有低電平 有 234US低電平 口置 1 終止 標(biāo)志位置 1 是 否 22 圖 510 寫(xiě)入子程序 5)系統(tǒng)總的流程圖 進(jìn)位 C 清 0 清 0 延時(shí) 12US 帶進(jìn)位右移 延時(shí) 46US 置 0 R2 是否為 0 終止 開(kāi)始 23 圖 511 系統(tǒng)總的流程圖 調(diào)試 主程序的功能是：?jiǎn)?dòng) DS18B20 測(cè)量溫度，將測(cè)量值與給定值進(jìn)行比較，若測(cè)得溫度小于設(shè)定值，則進(jìn)入加熱階段，置 為低電平，這期間繼續(xù)對(duì)溫度進(jìn) 行監(jiān)測(cè)，直到溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，置 為高電平斷開(kāi)可控硅，關(guān)閉加熱器，等待下一次的啟動(dòng)命令。當(dāng)測(cè)得溫度大于設(shè)定值，則進(jìn)入降溫階段，則置 為低電平，這期間繼續(xù)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，開(kāi) 始 初始化 DS18B20 顯示當(dāng)前溫度 判斷當(dāng)前溫度值 超過(guò)設(shè)定 溫度上限 啟動(dòng)風(fēng)扇 降低溫度 紅燈亮 設(shè)定溫度上、下限 啟動(dòng)電熱爐升高溫度 是 否 低于設(shè)定 溫度下限 是 綠燈亮 否 24 直到溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，置 為高電平斷開(kāi)，關(guān)閉風(fēng)扇，等待下一次的啟動(dòng)命令。 第一次接電調(diào)試，設(shè)置溫度上限為 90 攝氏度，溫度下限為 20 攝氏度。加熱后，溫度有時(shí)超過(guò) 90 攝氏度卻不報(bào)警，后經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)是 進(jìn)位 C 沒(méi)有清 0， 于是在如下寫(xiě)入程序中加入進(jìn)位 C 清零，便排除了這個(gè)異常。 WR1:CLR MOV R3,6 DJNZ R3,$ RRC A MOV ,C MOV R3,23 DJNZ R3,$ SETB NOP DJNZ R2,WR1 RET。 讀 DS18B2 再經(jīng)實(shí)際接電調(diào)試，一切運(yùn)行正常。加熱到 90 攝氏度時(shí)，紅燈亮起，自動(dòng)斷電，而低于 20 攝氏度時(shí)，綠燈亮起，開(kāi)始加熱。 25 六、結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)近 兩個(gè) 月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì) —— 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 已經(jīng)基本完成。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，力求系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)單、成本低，系統(tǒng)的功能快捷易用并且完善。但是由于一些條件的限制，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)仍然存在一些不足，有待改進(jìn)。 本測(cè) 量 系統(tǒng) 溫度控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值 。 該智能溫度控制器只是 DS18B20 在溫度控制領(lǐng)域的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例，還有許多需要完善的地方，例如可以將測(cè)得的溫度通過(guò)單片機(jī)與通訊模塊相連接，以手機(jī)短消息的方式發(fā)送給用戶，使用戶能夠隨時(shí)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控。此外，還能廣泛地應(yīng)用于其他一些工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，如建筑，倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)。本溫度控制系統(tǒng)可用于多種場(chǎng)合 ,像的溫度、育嬰房的溫度、水溫的控制。用戶可靈活選擇本設(shè)計(jì)的用途，其有很強(qiáng)的使用價(jià)值。 這是我第一次利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) ，通過(guò)實(shí)踐，我對(duì)匯編語(yǔ)言和單片機(jī) 有了新的認(rèn)識(shí)和理解，并且學(xué)會(huì)了 Proteus 和 Keil 軟件的使用，掌握了從系統(tǒng)的需求、方案論證、功能模塊的劃分、原理圖的設(shè)計(jì)和繪制、電路圖仿真、程序設(shè)計(jì)到軟件仿真調(diào)試的設(shè)計(jì)流程，積累了硬件設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)?；陔娐返脑O(shè)計(jì)方法有利于電子電路初學(xué)者加深對(duì)電路原理、器件資料、電路板設(shè)計(jì)和電路的硬件調(diào)試認(rèn)識(shí)和理解。 由于初次接觸 單片機(jī)類(lèi)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目 ，在設(shè)計(jì)過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，以前學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)掌握的不夠好，對(duì)電路的理解不是很透徹，設(shè)計(jì)的電路布局布線不是很合理，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還需要進(jìn)一步的加強(qiáng)。還由于元器件的多樣性和 可選型號(hào)的廣泛性，在此系統(tǒng)中 運(yùn)用的型號(hào)的芯片不一定是最佳的?，F(xiàn)在電子器件發(fā)展日新月異，新的器件如雨后春筍般出現(xiàn)， 也 不可能一一嘗試，所以還肯定有很多值得改進(jìn)的地方。在以后的實(shí)踐中，我將繼續(xù)努力學(xué)習(xí)電子電路設(shè)計(jì)，力爭(zhēng)取得更大的進(jìn)步。