【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ： 9 6 0 u s主 機(jī) 接 收 所 需 最 短 時(shí) 間 ： 4 8 0 u s D S 1 8 B 2 0 發(fā) 出 應(yīng) 答 脈沖1 5 6 0 u s6 0 2 4 0 u s 圖 26 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序圖 ② DS18B20 的讀時(shí)序 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)過程。 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)序過程，至少需要 60us才能完成。 DS18B20的讀時(shí)序圖如圖 27所示 。 V D DG N DV D DG N D主 C P U 讀 0 時(shí) 隙 主 C P U 讀 1 時(shí) 隙1 u s1 5 u s1 5 u s3 0 u s1 u s1 5 u s主 C P U 采 樣主 C P U 采 樣 圖 27 DS18B20 的讀時(shí)序 ③ DS18B20 的寫時(shí)序 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)過程。 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江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 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。如圖 28所示。 主 C P U 寫 0 時(shí) 隙6 0 u s ~ 1 2 0 u s1 u s1 5 u s3 0 u s 1 u sD S 1 8 B 2 0 采 樣 區(qū)主 C P U 寫 1 時(shí) 隙6 0 u s ~ 1 2 0 u s1 u s1 5 u s1 5 u s3 0 u s 圖 28 DS18B20 的寫時(shí)序圖 （ 3） DS18B20的供電方式 在 圖 29中示出了 DS18B20的寄生電源電路。當(dāng) DQ或 VDD引腳為高電平時(shí)，這個(gè)電路便 “ 取 ” 的電源。寄生電路的優(yōu)點(diǎn)是雙重的 ， 遠(yuǎn)程溫度控制監(jiān)測(cè)無需本地電源 ， 缺少正常電源條件下也可以讀 ROM。為了使 DS18B20能完成準(zhǔn)確的溫度變換，當(dāng)溫度變換發(fā)生時(shí)，DQ線上必須提供足夠的功率。 有兩種方法確保 DS18B20 在其有效變換期內(nèi)得到足夠的電源電流。第一種方法是發(fā)生溫度變換時(shí)，在 DQ 線上提供一強(qiáng)的上拉，這期間單總線上不能有其它的動(dòng)作發(fā)生。如圖 29 所示，通過使用一個(gè) MOSFET 把 DQ 線直接接到電源可 實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這時(shí)DS18B20 工作在寄生電源工作方式，在該方式下 VDD 引腳必須連接到地。M i c r o p r o c e s s o r+ 3 V ~ + 5 . 5 V4 . 7 kD S 1 8 B 2 0G N D D Q V D D+ 3 V ~ + 5 . 5 V單 總 線接 其 他 的一 線 裝 置 圖 29 DS18B20 供電方式 1 另一種方法是 DS18B20 工作在外部電源工作方式，如圖 210所示。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在 DQ 線上不要求強(qiáng)的上拉，總線上主機(jī)不需要連接其它的外圍器件便在溫度變換期間使總線保持高電平，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，在單江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 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 發(fā)出相應(yīng)的命令便可以同時(shí)完成溫度變換。 M i c r o p r o c e s s o r+ 3 V ~ + 5 . 5 V4 . 7 kD S 1 8 B 2 0G N D D Q V D D單 總 線接 其 他 的一 線 裝 置+ 3 V ~ + 5 . 5 V 圖 210 DS18B20 供電方式 2 （ 4） DS18B20 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題 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題 ： 較小的硬件開銷需要相對(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 8個(gè)時(shí) ， 就需要考慮微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問題 ， 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 ， 說明了 1Wire總線的操作過程和基本原理。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 211所示。 江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 圖 211 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， 圖 為數(shù)字集成電路所供給的 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 ，如圖 212， 圖 a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)； 圖 b一種為 DC7~18V直流穩(wěn)壓電源變換成 5V的直流電。 江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 圖 212 電源設(shè)計(jì)圖 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 214 所示。 R 1 94 . 7 k8 5 5 0 BCEV C C+ 312 圖 214 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?！?聲音。 加熱管控制電路設(shè)計(jì) 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)（又江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 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)操作說明如下： (1)COM： Common，共同點(diǎn)。輸出控制接點(diǎn)的共同接點(diǎn)。 (2)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。 (3)NO： Normal Open常開點(diǎn)。 NO與 COM在平時(shí)是呈開路狀態(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。 江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 第三章 系統(tǒng)流程 本系統(tǒng)采用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制溫度的。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 警 處理程序。 主程序流程圖 開 始初 始 化讀 D 1 8 B 2 0溫 度 轉(zhuǎn) 換顯 示 溫 度自 動(dòng) 加 熱 設(shè) 置 溫 度加 熱 溫 度 設(shè) 置 8 0 度溫 度 “ + ”預(yù) 設(shè) 溫 度 + 5溫 度 “ ” 設(shè) 置 完 成預(yù) 設(shè) 溫 度 5加 熱控 制NYNYNYY結(jié) 束Y 江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 加 熱控 制實(shí) 測(cè) 溫 度 = 預(yù)設(shè) 溫 度實(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 ， 開始 加 熱溫 度 “ + ” 溫 度 “ ” 設(shè) 置 完 成 ？預(yù) 設(shè) 溫 度 加 5 度 預(yù) 設(shè) 溫 度 減 5 度設(shè) 置 溫 度讀 D 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 度保 溫 指 示 燈 亮 ，停 止 加 熱實(shí) 測(cè) 溫 度 預(yù) 設(shè) 溫 度加 熱 指 示 燈 亮 ，開 始 加 熱NYYYNNNYYYNNYY 圖 31主程序流程圖 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 。主程序的第二個(gè)功能 查詢 設(shè) 置 溫 度 鍵是否被按下，以實(shí)現(xiàn)設(shè)置溫度上下限的功能。其程序流程見圖 31所示。由總 的流程圖可以分析出，在整個(gè)程序中應(yīng)該包括如下幾個(gè)部分：讀 AT80C51子程序、溫度處 理子程序、讀寫 DS18B20子程序，溫度轉(zhuǎn)換子程序，處理溫度數(shù)據(jù)子程序，數(shù)據(jù)顯示子程 序和報(bào)警 子程序 等。 江蘇大學(xué)京江學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 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)來說，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模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對(duì) DS18B20芯片的訪問。 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。 DS