【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 還包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 9 字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖 26 所示。 圖 26 DS18B20字節(jié)定義 由圖 26 可見(jiàn)，其中 2 字節(jié)用來(lái)存放當(dāng)前溫度， 1 為低 8 位， 2 為高 8 位。字節(jié) 4 用來(lái) 預(yù)置報(bào)警溫度的上下限，字節(jié) 5 用于配置寄存器，用于確定溫度數(shù)據(jù)位數(shù)，字節(jié) 8 均為保留字節(jié)，字節(jié) 9 存放前 8 個(gè)字節(jié)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）。 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)內(nèi)容作比 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 9 頁(yè) 較。若 T＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（ CRC）。主機(jī) ROM 的前56 位來(lái)計(jì)算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以 判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 的兩個(gè)空格 由表 27 可見(jiàn)， DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。 表 27 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16 位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第 2 字節(jié)。單片機(jī)可以通過(guò)單線接 口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ LSB 形式表示。 當(dāng)符號(hào)位 S＝ 0 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位 S＝ 1 時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。如表 28 是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。 表 28一部分溫度對(duì)應(yīng)值表 溫度 /176。C 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H － 1111 1111 1111 0000 FFF8H － 1111 1111 0101 1110 FF5EH － 1111 1110 0110 1111 FE6FH － 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 的測(cè)溫原理 器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開(kāi)時(shí)，DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將－ 55℃ 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 溫度寄存器中，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。 減法計(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)減法計(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，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1 重新開(kāi)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)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完 成的，它有嚴(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 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化 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)。 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口為 1 接地， 2接 口， 3 接 上拉電阻。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化 DS1820（發(fā)復(fù)位脈沖） → 發(fā) ROM 功能命令 → 發(fā)存儲(chǔ)操作命令 → 處理數(shù)據(jù)。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) DS18B20 的時(shí)序設(shè)置 復(fù)位使用 DS18B20時(shí)，首先需將其復(fù)位，然后才能執(zhí)行其它命令。復(fù)位時(shí)，主機(jī)將數(shù)據(jù)線拉為低電平并保持 480us～ 960us，然后釋放數(shù)據(jù)線，再由上拉電阻將數(shù)據(jù)線拉高 15～ 60us，等待 DS18B20發(fā)出存在脈沖，存在脈沖有效時(shí)間為 60～ 240us，這樣，就完成了復(fù)位操作。 1． 在主機(jī)對(duì) DS18B20寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，先將數(shù)據(jù)線置為高電平，再變?yōu)榈碗娖?，該低電平?yīng)大于 lus。在數(shù)據(jù)線變?yōu)榈碗娖胶?15us內(nèi)，根據(jù)寫(xiě)“ 1”或?qū)憽?0”使數(shù)據(jù)線變高或繼續(xù)為低。 DS18B20將在 數(shù)據(jù)線變成低電平后 15us～ 60US內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行采樣。要求寫(xiě)入DS18B20的數(shù)據(jù)持續(xù)時(shí)間應(yīng)大 6Ous而小于 120us，兩次寫(xiě)數(shù)據(jù)之間的時(shí)間間隔應(yīng)大于lus。 1． 3讀時(shí)序 讀時(shí)隙當(dāng)主機(jī)從 DS18B20讀數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)先將數(shù)據(jù)線置為高電平，再變?yōu)榈碗娖?，該低電平?yīng)大于 lus，然后釋放數(shù)據(jù)線，使其變?yōu)楦唠娖健?DS18B20在數(shù)據(jù)線從高電平變?yōu)榈碗娖降?15us內(nèi)將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線上。主機(jī)可在 15us后讀取數(shù)據(jù)線 。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 第 3 章 軟件設(shè)計(jì) 本數(shù)字溫度計(jì)系統(tǒng)軟件由主程序、 計(jì)算溫度 子程序、 顯示溫度 子程序組成，其源程序清 單見(jiàn)附錄 2 所示。 主程序流程圖 主程序是調(diào)用顯示子程序判斷后，讀取溫度值計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)，最后發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始的命令， 其 子 程序流程圖如圖 31 所示。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) 開(kāi)始初始化系統(tǒng)復(fù)位溫度傳感器向傳感器寫(xiě)指令啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換讀取數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)顯示處理后的數(shù)據(jù)W h il e 循環(huán) 圖 31 主程序流程圖 計(jì)算溫度子程序流程圖 計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進(jìn)行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其 子 程序流程圖如圖 32 所示。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 圖 32 計(jì)算 溫度 子程序流程圖 溫度顯示流程圖 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)。其程序流程圖如圖 33 示。 圖 33 溫度顯示 程序流程圖 查表符號(hào)位送LED 顯示 查 表 十 位 送LED 顯示 查表個(gè)位送LED 顯示 返回 開(kāi)始 溫度零下？ 溫度值取補(bǔ)碼置“－”標(biāo)志 計(jì)算整數(shù)位溫度 BCD 值 結(jié)束 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 第 4 章 仿真調(diào)試 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè) 心得體會(huì) 經(jīng)過(guò)這么長(zhǎng)時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，終于完成了我的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，雖然沒(méi)有完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但從心底里說(shuō)，還是高興的，高興之余不得不深思呀！在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問(wèn)題，雖然以前還做過(guò)這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長(zhǎng)進(jìn)了很多，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于硬件設(shè)計(jì)軟件流程的設(shè)計(jì)，在單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這 是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，單片機(jī)主板電路等，其中控制器采用單片機(jī) AT89C51，溫度傳感器采用 DS18B20，由6 位共 陽(yáng) 極 LED 數(shù)碼管、位驅(qū)動(dòng)電路、端輸入電路組成，采用動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示