【文章內容簡介】 傳感器。溫度測量范圍為55～+125 攝氏度，可編程為9位～12 位轉換精度，分辨率設定參數以及用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM 中，掉電后依然保存。被測溫度用符號擴展的16位數字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠端引入，也可以采用寄生電源方式產生；多個DS18B20可以并聯到3 根或2 根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數字溫度計，十分方便。DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由2s 減為750ms。 DS18B20測溫原理：低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給計數器1。高溫度系數晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數器2的脈沖輸入。計數器1和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數值。計數器1對 低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當計數器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數器1的預置將重新被裝入，計數器1重 新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環(huán)直到計數器2計數到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即 為所測溫度。DS18B20功能特點：1. 采用單總線技術，與單片機通信只需要一根I/O線，在一根線上可以掛接多個DS18B20。2. 每只DS18B20具有一個獨有的，不可修改的64位序列號，根據序列號訪問地應的器件。3. 低壓供電，電源范圍從3~5V，可以本地供電，也可以直接從數據線上竊取電源（寄生電源方式）。4. 測溫范圍為55℃~+125℃,在10℃~85℃范圍內誤差為177?！?。5. 可編輯數據為9~12位，轉換12位溫度時間為750ms（最大）。6. 用戶可自設定報警上下限溫度。7. 報警搜索命令可識別和尋址哪個器件的溫度超出預定值。8. DS18B20的分辯率由用戶通過EEPROM設置為9~12位。9. DS18B20可將檢測到溫度值直接轉化為數字量，并通過串行通信的方式與主控制器進行數據通信。DS18B20有4個主要的數據部件：1. 光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位 （28H）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用 是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 2. DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以 ℃/LSB形式表達，其中S為符號位。3. DS18B20溫度傳感器的存儲器 DS18B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EEPRAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL和結構寄存器。 配置寄存器。主要包括：寄生電源，溫度傳感器，64位ROM和單總線接口，存放中間數據的高速暫存器RAM，用于存儲用戶設定溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器，存儲與控制邏輯，8位循環(huán)冗余校驗碼（CRC）發(fā)生器等7部分。圖 DS18B20內部結構 DS18B20的主要特性（1）適應電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數據線供電。　 （2）獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊?！?（3）DS18B20支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫?！?（4）DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內?！?（5）測溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時精度為177?！妗！?（6）可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實現高精度測溫?！?（7），12位分辨率時最多在750ms內把溫度值轉換為數字，速度更快?！?（8）測量結果直接輸出數字溫度信號，以一線總線串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。　 （9）負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 聲控電路設計蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成，當接通電源后（~15V直流工作電壓），多諧振蕩器起振,～，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場，振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。 聲控電路圖 本設計為溫度控制儀，僅要對溫度進行實時測量還要對溫度進行相應的控制調整。因此控制部分也是本設計的重要組成部分?？刂破饔蒐ED指示燈、繼電器（模擬不同的電器設備的開啟關閉）組成。 超限處理電路圖當溫度高于/低于程序設定的范圍，如設定溫度為20℃~30℃時，當實際溫度高于30℃則報警電路報警，同時降溫指示燈亮，對應的繼電器開光打開，模擬打開相應的電器設備如：風扇，空調；當實測溫度低于20℃時，加熱指示燈亮，加熱繼電器開關打開，即模擬打開相應的電器設備如：空調，加熱器，遮陽板等；當溫度回到設定溫度范圍內時，指示燈熄滅繼電器開關閉合。 上位機接口模塊的設計如果在傳遞字節(jié)的過程中組成字節(jié)的所有比特在總線上一個接一個地順序傳輸，這種方式叫串行通信。串行通信又分為異步串行通信和同步串行通信，異步方式下，每發(fā)送一個字節(jié)都需要在接收和發(fā)送方進行數據同步，因此速度低，但可靠性高。而同步串行通信則分面向字符、面向比特和面向字節(jié)三種，一次傳遞一個由若干字節(jié)（或比特、字符）組成的數據塊，并且具有通信控制字。 串行異步通信在異步通信中，連接線不包括時鐘線，時鐘信號由發(fā)送端和接收端各自提供。因為連接的每一端都提供自己的時鐘信號，所以每個中斷的時鐘頻率必須保持一致，否則將產生失步。每個傳輸的字節(jié)都用一個起始位來與時鐘同步，以及一個或幾個停止位來表示傳輸字節(jié)的結束。串口通信中大多采用異步通信，如PC上的RS232C端口所使用的就是異步通信方式。異步通信有很多種格式，最通用的是8N1，在這種方式中，發(fā)送端以一個起始位表示傳輸開始，后跟8位數據，并以一個停止位表示一個字節(jié)傳輸結束。當接收端辨認出起始位后，就知道一個字節(jié)的傳輸開始了，并利用自己的時鐘讀取后面的8位數據，當接收到停止位后，就停止讀取，并把接收的數據送往接收緩沖。8N1中的N表示傳輸不使用奇偶校驗位。 異步傳輸時序圖 RS232技術RS232C是1969年EIA制定的在數據終端設備DTE和數據通訊設備（DCE）之間的串行的二進制數據交換的接口，全稱是EIARS232C協議，也稱EIA232，最初采用DB25作為連接器，包含雙通道，但是現在也有采用DB9的單通道接口連接。RS232的通訊信號電平為正負5~15V，這不同于數字電路的0~3V或0~5V，所以要以RS232的方式進行通訊，源信號需要進行電平轉換。典型應用是微型計算機的串行接口。由于計算機通信用的是RS232電平，單片機使用的是CMOS/TTL電平，要想實現單片機與計算機之間的數據傳輸，就需要將單片機進行RS232電平轉換。 RS232電平與CMOS/TTL電平的對比表 邏輯值 RS232/V CMOS/TTL/V 0 +3——+15V 1 3—— 15V MAX232數據操作原理MAX232數據傳送方式和時序分析。 數據傳送時序圖 MAX232電路設計MAX232芯片的結構和引腳都非常簡單,內部含有驅動器和接收器。采用單一電源+5 V工作，額定電流為300 μA，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉換為RS－232電平的功能。RIOUT和TIIN端分別為接收器的輸出和驅動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的RXD和TXD相連即可；TIOUT和RIIN分別與計算機的COM口相連。 MAX232電路連接圖4 系統(tǒng)軟件設計整個軟件程序分為四個部分：主程序部分、按鍵部分、顯示部分、報警部分。 主程序設計 主程序流程設計圖 按鍵程序設計按鍵在閉合和斷開時，觸點會存在抖動現象，鍵盤的抖動時間一般為5~10ms,抖動現象會引起CPU對一次鍵操作進行多次處理，從而可能產生錯誤。消除抖動不良后果的方法有兩種：一種是硬件消抖，；另一種是軟件消抖。 按鍵抖動 硬件消抖此處，我采用了延時和上升沿觸發(fā)來實現軟件消抖，程序如下：/**********************************************************按鍵掃描子程序**********************************************************/void keyscan_qh(){ if(key1==0) { delayms(5)。 if(key1==0) { flag_qh++。 } while(key1==0)。 } if(flag_qh==3) { flag_qh=0。 }} 溫度報警程序設計開始初始化讀取溫度顯示子程序溫度是否超限NY聲控報警顯示子程序返回 溫度報警流程設計圖 上位機軟件流程設計通過查閱相關資料，將傳到串口助手上的數據經過在Visual Basic的相關控件中編寫代碼就能將數