【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 線保持高電平，這樣也允許在變換期間其它數(shù)據(jù)在單總線上傳送。此外，在單單片機(jī)的水溫控制 9總線上可以并聯(lián)多個(gè) DS18B20，而且如果它們?nèi)坎捎猛獠侩娫垂ぷ鞣绞?，那么通過(guò)發(fā)出相應(yīng)的命令便可以同時(shí)完成溫度變換。 圖 29 DS18B20 供電方式 2 （ 4） DS18B20 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 DS18B20具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用接口線少等優(yōu)點(diǎn) ， 但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題 ： 較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償 ， 由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送 。 因此 ， 在對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時(shí) ， 必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序 ， 否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。在 DS18B20 有關(guān)資料中均未提及 1Wire上所掛 DS18B20數(shù)量問(wèn)題 ， 容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS18B20， 在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng) 1Wire上所掛 DS18B20超過(guò) 8個(gè)時(shí) ， 就需要考慮微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題 ， 這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。連接 DS18B20的總線 電纜是有長(zhǎng)度限制的。實(shí)際應(yīng)用中 ， 測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽 4芯雙絞線 ， 其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線 ， 另一組接 VCC 和地線 ， 屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。 本文以廣泛應(yīng)用的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20為例 ， 說(shuō)明了 1Wire總線的操作過(guò)程和基本原理。事實(shí)上 ， 基于 1Wire總線的產(chǎn)品還有很多種 ， 如 1Wire總線的 E2PROM、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、電子標(biāo)簽等。他們都具有節(jié)省 I/O資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)快捷、成本低廉、便于總線擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn) ， 因此有廣闊的應(yīng)用空間 ， 具有較大的推廣價(jià)值。 本設(shè)計(jì)將溫度傳感器 DS18B20與單片機(jī) TXD引腳相連，讀取溫 度傳感器的數(shù)值。DS18B20與單片機(jī)連接圖如圖所示 210所示。 單片機(jī)的水溫控制 10 圖 210 DS18B20 與單片機(jī)連接圖 電源電路 采用 L7805穩(wěn)壓塊，輸出為 5V。電子組件要正常運(yùn)作都需要電源電壓供電，一般常用的電源電壓為 +5V或 +12V，因?yàn)閿?shù)字 IC （ Ingegrated Circuit：集成電路）所供給的電壓為 +5V， 而 CMOS IC所供給的電壓為 +12V， 7805是一個(gè)穩(wěn)壓塊。 7805穩(wěn)壓管把高電壓轉(zhuǎn)換到低電壓， 7805穩(wěn)壓管具有保護(hù)單片機(jī) 的作用。 L7805輸出端要并聯(lián)上一個(gè)電解電容，濾除交流電干擾，防止損壞單片機(jī)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用兩種供電方式，一種為 DC7~18V直流穩(wěn)壓電源變換成 5V的直流電；另一種為四節(jié)干電池共 6V經(jīng)二極管加壓后得到將近 5V的直流電源，電源配以開(kāi)關(guān)和指示燈，以方便使用。黃色發(fā)光二極管表示保溫，紅色的表示加熱狀態(tài)。 V C CD2I N 4 00 71122J22PGND2+ V C C 12 V1GND3J1電源座+ V C C 12 VD1I N 4 00 7IN1GND2OUT3U1L 78 0 5( 大 )12+ C122 0 U FV C CR11K1 2D3LED VCC EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U2 AT80C51 DQ 2 GND 1 VCC 3 U3 DS1820 VCC R15 單片機(jī)的水溫控制 11 圖 211 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)圖 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 同時(shí)可以在系統(tǒng)里設(shè)定溫度上限值，由于加熱停止后，加熱管還有余熱當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時(shí)，程序就會(huì)進(jìn)入報(bào)警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。報(bào) 警電路原理圖如圖所示。 VC CR 1 94 .7 KE1C3B2Q48 5 5 0FM 1B E L LP 2 .7 圖 212 報(bào)警電路 圖 圖中的三極管 8550的作用是增加驅(qū)動(dòng)能力，比 9012的驅(qū)動(dòng)電流還大些，因此選用8550。當(dāng)程序進(jìn)入報(bào)警子程序時(shí)，把 0，就會(huì)觸發(fā)蜂鳴器， 為了使報(bào)警聲音效果更好，對(duì) ， 發(fā)出報(bào)警 嘟嚕 聲音。 繼電器是常用的輸出控制接口，可以做交直流信號(hào)的輸出切換。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “ 自動(dòng)開(kāi)關(guān) ” 。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安 全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器控制接點(diǎn)操作說(shuō)明如下： ●COM ： Common，共同點(diǎn)。輸出控制接點(diǎn)的共同接點(diǎn)。 ●NC ： Normal Close常閉點(diǎn)。以 Com為共同點(diǎn)， NC與 COM在平時(shí)是呈導(dǎo)通狀態(tài)的。 ●NO ： Normal Open常開(kāi)點(diǎn)。 NO與 COM在平時(shí)是呈開(kāi)路狀態(tài)的，當(dāng)繼電器動(dòng)作時(shí)， NO與 COM導(dǎo)通， NC與 COM則呈開(kāi)路狀態(tài)。 當(dāng) 89S52的 ，繼電器不導(dǎo)通，反之當(dāng)輸出低電平時(shí)，繼電器導(dǎo)通，這樣就激活了連接回路。 單片機(jī)的水溫控制 12 圖 213 單片機(jī)控制繼電器電單片機(jī)的水溫控制 13 3 系統(tǒng)總設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采 用的是循環(huán)查詢方式，來(lái)顯示和控制溫度的。主要包括四段程序的設(shè)計(jì)：DS18B20讀溫度程序，數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)程序，鍵盤掃描程序，以及抱經(jīng)處理程序。 自 動(dòng) 加 熱 ？ 設(shè) 置 溫 度 ？NYNY溫 度 ‘ ＋ ’ 溫 度 ‘ ’ 設(shè) 置 完 成 ？N NY Y N加 熱控 制開(kāi) 始初 始 化讀 D 1 8 B 2 0溫 度 轉(zhuǎn) 換顯 示 溫 度加 熱 溫 度 設(shè) 置 8 0 ℃預(yù) 設(shè) 溫 度 ＋ 5 預(yù) 設(shè) 溫 度 5Y單片機(jī)的水溫控制 14 實(shí) 測(cè) 溫 度 = 預(yù) 設(shè) 溫 度 保 溫 指 示 燈 亮 , 停 止 加 熱 加 熱 指 示 燈 亮 , 開(kāi) 始 加 熱設(shè) 置 溫 度 ？ 溫 度 ‘ + ’預(yù) 設(shè) 溫 度 加 5 溫 度 ‘ ’預(yù) 設(shè) 溫 度 減 5設(shè) 置 完 成 ？加 熱控 制實(shí) 測(cè) 溫 度 預(yù) 設(shè) 溫 度加 熱控 制讀 1 8 B 2 0溫 度 轉(zhuǎn) 換顯 示 溫 度實(shí) 測(cè) 溫 度 = 預(yù) 設(shè) 溫 度 加 熱 指 示 燈 亮 , 開(kāi) 始 加 熱實(shí) 測(cè) 溫 度 預(yù) 設(shè) 溫 度保 溫 指 示 燈 亮 , 停 止 加 熱YYYNNYYNNNNNYY圖 31 主程序流程 圖單片機(jī)的水溫控制 15 各個(gè)模塊的流程圖 讀取溫度 DS18B20模塊的流程 由于 DS18B20采用的是一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89S52單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟 件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20芯片的訪問(wèn)。 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) DS18B20雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)， DS18B20必須首先調(diào)用啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)上對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)超作，如為 12位轉(zhuǎn)換，則應(yīng)該是最大 750mS，另外在對(duì) DS18B20超作時(shí)，時(shí)序要求非常嚴(yán)格 ，因此最好禁止系統(tǒng)中斷。 由于 DS18B20是在一根 I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。 DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B20的讀時(shí)序： （ 1）對(duì)于 DS18B20的讀時(shí)序分為讀 0時(shí)序和讀 1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程 。 （ 2）對(duì)于 DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15秒之內(nèi)就得釋放單總線 ,以讓 DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要 60us才能完成。 DS18B20的寫時(shí)序 ： （ 1）對(duì)于 DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 （ 2）對(duì)于 DS18B20寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫 0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20能夠在 15us到 45us之間能夠正確地采樣 IO總線上的 “0” 電單片機(jī)的水溫控制 16 平，當(dāng)要寫 1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在 15us之內(nèi)就得釋放單總線。 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要包括三部分：讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、顯示溫度子程序。 開(kāi) 始初 始 化D S 1 8 B 2 0 存 在 嗎 ？R O M 操 作 命 令存 儲(chǔ) 操 作 命 令讀 取 溫 度 值返 回YN 圖 32 讀取溫度 DS18B20 模塊的流程 圖 程序代碼為： GET_TEMPER: SETB DQ 。讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值 LCALL INIT_1820 。先復(fù)位 DS18B20 JB FLAG1,TSS2 RET 。判斷 DS1820 是否存在 ?若 DS18B20 不存在則返回 TSS2: MOV A,0CCH 。DS18B20 已經(jīng)被檢測(cè)到 !!!!!!!!!!!!!!!跳過(guò) ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,44H 。發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820 LCALL DISPLAY 。這里通過(guò)調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間 ,等待 AD轉(zhuǎn)換結(jié)束 ,12 位的話 750 微秒 LCALL INIT_1820 。準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位 MOV A,0CCH 。跳過(guò) ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,0BEH 。發(fā)出讀溫度命令 單片機(jī)的水溫控制 17 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 。將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到 35H/36H RET 鍵盤掃描處理流程 此流程為鍵盤掃描處理， CPU通過(guò)檢測(cè)各數(shù)據(jù)線的狀態(tài) (0或 1)就能知道是否有按鍵閉合以及哪個(gè)按鍵閉合。鍵盤管理程序的功能是檢測(cè)是否有按鍵閉合，如果有按鍵閉合，消除抖動(dòng)，根據(jù)鍵號(hào)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序，按鍵流程圖如圖 33所示。 開(kāi) 始溫 度 設(shè) 置 鍵 是 否 按 下 ?調(diào) 設(shè) 置 功 能 子 程 序溫 度 + 5 鍵 是