【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 167。 溫度測(cè)試電路這里我們用到溫度芯片 DS18B20。DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO－92 小體積封裝形式。測(cè)溫分辨率可達(dá) ℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。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。DS18B20 支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為 55176。C~+125176。C，在10~+85176。C 范圍內(nèi),精度為177。176。C?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“ 一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品等。多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 11 頁(yè) 共 27 頁(yè) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1） DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：① 64 位激光 ROM。64 位激光 ROM 從高位到低位依次為 8 位 CRC、48 位序列號(hào)和 8 位家族代碼(28H)組成。② 溫度靈敏元件。③ 非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL。可通過(guò)軟件寫(xiě)入用戶(hù)報(bào)警上下限值。④ 配置寄存器。配置寄存器為高速暫存存儲(chǔ)器中的第五個(gè)字節(jié)。DS18B20 在 0 工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值，其各位定義如圖所示。TM R1 R0 1 1 1 1 1MSB DS18B20 配置寄存器結(jié)構(gòu)圖 LSB其中，TM：測(cè)試模式標(biāo)志位，出廠時(shí)被寫(xiě)入 0，不能改變；R0、R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對(duì)應(yīng)四種分辨率如下表所列，出廠時(shí) R0、R1 置為缺省值：R0=1，R1=1（即12 位分辨率），用戶(hù)可根據(jù)需要改寫(xiě)配置寄存器以獲得合適的分辨率。配置寄存器與分辨率關(guān)系表 ：R0 R1 溫度計(jì)分辨率/bit 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/us多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 12 頁(yè) 共 27 頁(yè)0 0 9 0 1 10 1 0 11 3751 1 12 750（2） 高速暫存存儲(chǔ)器高速暫存存儲(chǔ)器由 9 個(gè)字節(jié)組成，其分配如下圖所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第 0 和第 1 個(gè)字節(jié)。單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8 位 CRCLSB DS18B20 存儲(chǔ)器映像圖 MSB溫度值格式圖 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)表：23 22 21 20 21 22 23 24MSB LSBS S S S S 26 25 24典型對(duì)應(yīng)的溫度值表:溫度/℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示+125 +++000000111 1101000000000001 1001000100000000 1010001000000000 0000100000000000 0000000011111111 1111100007D0H0191H00A2H0008H0000HFFF8H多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 13 頁(yè) 共 27 頁(yè)5511111111 0101111011111110 0110111111111100 10010000FF5EHFE6FHFC90HDS18B20 最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 均由同一條線來(lái)完成。硬件連接電路如下圖：AT89C51DS18B201DS18B202DS18B203DS18B2020VCC=5V1—WIRE本系統(tǒng)為多點(diǎn)溫度測(cè)試。DS18B20 采用外部供電方式，理論上可以在一根數(shù)據(jù)總線上掛 256 個(gè) DS18B20，但時(shí)間應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，如果掛接 25 個(gè)以上的 DS18B20 仍舊有可能產(chǎn)生功耗問(wèn)題。另外單總線長(zhǎng)度也不宜超過(guò) 80M，否則也會(huì)影響到數(shù)據(jù)的傳輸。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機(jī)的多個(gè) I/O 來(lái)驅(qū)動(dòng)多路 DS18B20。在實(shí)際應(yīng)用中還可以使用一個(gè) MOSFET 將 I/O 口線直接和電源相連，起到上拉的作用。對(duì) DS18B20 的設(shè)計(jì)，需要注意以下問(wèn)題（1）對(duì)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 進(jìn)行操作，需要用較為復(fù)雜的程序完成。編制程序時(shí)必須嚴(yán)格按芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)提供的有關(guān)操作順序進(jìn)行，讀、寫(xiě)時(shí)間片程序要嚴(yán)格按要求編寫(xiě)。尤其在使用DS18B20 的高測(cè)溫分辨力時(shí)，對(duì)時(shí)序及電氣特性參數(shù)要求更高。（2）有多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)傳感器出錯(cuò)自動(dòng)指示，進(jìn)行自動(dòng)DS18B20 序列號(hào)和自動(dòng)排序，以減少調(diào)試和維護(hù)工作量。多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 14 頁(yè) 共 27 頁(yè)（3）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。DS18B20 在三線制應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將其三線焊接牢固；在兩線應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將VCC與GND接在一起，焊接牢固。若VCC脫開(kāi)未接，傳感器只送 ℃的溫度值。（4）實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要注意單線的驅(qū)動(dòng)能力，不能掛接過(guò)多的DS18B20，同時(shí)還應(yīng)注意最遠(yuǎn)接線距離。另外還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇其接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。167。 串口通訊電路AT89C51 有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿(mǎn)足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232 電平的，而單片機(jī)的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專(zhuān)用芯片MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專(zhuān)用芯片更簡(jiǎn)單可靠。具體電路如下：C25C2+4R2O9 T2IN10T1O 14R1IN13C13C1+1GND 15VS 6R2IN 8T2O 7T1IN11 R1O12VS+ 2VCC 16U18MAX232VCCC321u/25VC331u/25VC341u/25VC351u/25VC361u/25V162738495J15DB9RXDTXD我們采用了三線制連接串口，也就是說(shuō)和電腦的 9 針串口只連接其中的 3 根線：第5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3 腳的 TXD。這是最簡(jiǎn)單的連接方法，但是對(duì)本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠使用了，電路如上圖所示。通信線采用交叉接法，即兩者信號(hào)線對(duì)應(yīng)成為 R—T，T—R。 具體連接電路如下:多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 15 頁(yè) 共 27 頁(yè)162738495J1DB9 AT89C51162738495J2DB9 PCRXD RXDTXD TXD167。 整體電路 見(jiàn)附件二（電路原理圖）第四章軟件設(shè)計(jì)167。 概述 整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來(lái)了。從軟件的功能不同可分為兩大類(lèi)：一是監(jiān)控軟件（主程序） ，它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專(zhuān)門(mén)用來(lái)協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序） ，它是用來(lái)完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測(cè)量、計(jì)算、顯示、通訊等。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤(pán)設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。167。 主程序方案主程序調(diào)用了 4 個(gè)子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤(pán)掃描以及按鍵處理程序、溫度測(cè)試程序、中斷控制程序、單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通訊程序。鍵盤(pán)掃描電路及按鍵處理程序：實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的輸入按鍵的識(shí)別及相關(guān)處理。溫度測(cè)試程序：對(duì)溫度芯片送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)第 16 頁(yè) 共 27 頁(yè)數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的