【文章內(nèi)容簡介】 還包括一個高速暫存 RAM 和一個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)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖 26 所示。 圖 26 DS18B20字節(jié)定義 由圖 26 可見，其中 2 字節(jié)用來存放當(dāng)前溫度， 1 為低 8 位， 2 為高 8 位。字節(jié) 4 用來 預(yù)置報警溫度的上下限，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 個字節(jié)循環(huán)冗余校驗碼（ CRC）。 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 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)計說明書 第 9 頁 較。若 T＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行報警搜索。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（ CRC）。主機 ROM 的前56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以 判斷主機收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 的兩個空格 由表 27 可見， DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。 表 27 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時間表 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2 字節(jié)。單片機可以通過單線接 口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ LSB 形式表示。 當(dāng)符號位 S＝ 0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)符號位 S＝ 1 時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。如表 28 是一部分溫度值對應(yīng)的二進制溫度數(shù)據(jù)。 表 28一部分溫度對應(yīng)值表 溫度 /176。C 二進制表示 十六進制表示 +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)計說明書 第 10 頁 + 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送給減法計數(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)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－ 55℃ 所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 溫度寄存器中，計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－55℃ 所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 減法計數(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(dāng)減法計數(shù)器1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(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)直到減法計數(shù)器計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完 成的，它有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作按協(xié)議進行。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)存儲器操作命令 → 處理數(shù)據(jù)。 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口為 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完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進行。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)計說明書 第 11 頁 DS18B20 的時序設(shè)置 復(fù)位使用 DS18B20時，首先需將其復(fù)位，然后才能執(zhí)行其它命令。復(fù)位時，主機將數(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，存在脈沖有效時間為 60～ 240us，這樣，就完成了復(fù)位操作。 1． 在主機對 DS18B20寫數(shù)據(jù)時，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“ 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)對數(shù)據(jù)線進行采樣。要求寫入DS18B20的數(shù)據(jù)持續(xù)時間應(yīng)大 6Ous而小于 120us，兩次寫數(shù)據(jù)之間的時間間隔應(yīng)大于lus。 1． 3讀時序 讀時隙當(dāng)主機從 DS18B20讀數(shù)據(jù)時，主機先將數(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)計說明書 第 12 頁 第 3 章 軟件設(shè)計 本數(shù)字溫度計系統(tǒng)軟件由主程序、 計算溫度 子程序、 顯示溫度 子程序組成，其源程序清 單見附錄 2 所示。 主程序流程圖 主程序是調(diào)用顯示子程序判斷后，讀取溫度值計算處理顯示數(shù)據(jù)，最后發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換開始的命令， 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)計說明書 第 13 頁 開始初始化系統(tǒng)復(fù)位溫度傳感器向傳感器寫指令啟動數(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 計算溫度子程序流程圖 計算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負(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)計說明書 第 14 頁 圖 32 計算 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)，在讀出時需進行 CRC 校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖 33 示。 圖 33 溫度顯示 程序流程圖 查表符號位送LED 顯示 查 表 十 位 送LED 顯示 查表個位送LED 顯示 返回 開始 溫度零下？ 溫度值取補碼置“－”標(biāo)志 計算整數(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)計說明書 第 15 頁 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)計說明書 第 16 頁 心得體會 經(jīng)過這么長時間的畢業(yè)設(shè)計，終于完成了我的數(shù)字溫度計的設(shè)計，雖然沒有完全達到設(shè)計要求，但從心底里說，還是高興的，高興之余不得不深思呀！在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前還做過這樣的設(shè)計但這次設(shè)計真的讓我長進了很多，單片機課程設(shè)計重點就在于硬件設(shè)計軟件流程的設(shè)計，在單片機硬件電路設(shè)計中，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溫度值，進行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計要求。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，單片機主板電路等，其中控制器采用單片機 AT89C51，溫度傳感器采用 DS18B20，由6 位共 陽 極 LED 數(shù)碼管、位驅(qū)動電路、端輸入電路組成，采用動態(tài)掃描的方式顯示