【文章內(nèi)容簡介】 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(jìn)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(jìn)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)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進(jìn)行計數(shù)，進(jìn)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)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計數(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(jìn)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(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。此外，用斜率累加器補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，利用的單片機(jī)的一個IO口，讀取DS18B20的溫度高位，溫度低位。由上面的分析可知：溫度高位的高5位的符號位、低3位是整數(shù)部分的高四位（整數(shù)部分的最高位永遠(yuǎn)為0），溫度低溫的高四位為整數(shù)部分的低四位，溫度地位的低四位是小數(shù)部分用以下公式計算： 整數(shù)部分＝溫度低位/16＋溫度高位16 小數(shù)部分十分位＝(溫度低位amp。0x0f)10/16由于DS18B30的集成度很高，使得設(shè)計的原理還是比較簡單，設(shè)計的關(guān)鍵是了解DS18B20的時序，準(zhǔn)確地獲得溫度高位和溫度低位。5． 電路制作與軟件調(diào)試本次設(shè)計應(yīng)用Protel DXP繪制電路原理圖，生成PCB圖，然后用雕刻機(jī)刻板，焊接電路元件，最后用程序調(diào)試系統(tǒng)功能。硬件電路主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、DS18B20為核心的傳感器電路、液晶顯示電路、報警電路、紅外遙控電路和供電電路組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)：提供一個上電復(fù)位高電平，和12MHZ時鐘振蕩。DS18B20傳感器電路：加電即可工作。液晶顯示電路：報警電路：利用5V蜂鳴器作報警提示。供電電路：利用7805組成線性穩(wěn)壓電源為整個系統(tǒng)供電。具體電路連接見附錄SCH電路原理圖，硬件接線正確，單片機(jī)能構(gòu)正常工作，硬件調(diào)試成功。首先用Proteus進(jìn)行仿真，調(diào)試程序，然后在制作好的電路板上調(diào)試程序。測溫精度可取到小數(shù)點(diǎn)后三位。主程序說明：小于10度，亮黃色LED，表示較涼，開蜂鳴器； 大于24度，亮綠色LED，表示溫度較熱，開蜂鳴器； 遙控遠(yuǎn)程控制，改變上下限報警溫度。主程序流程圖如圖10所示： 開始溫度讀取數(shù)值送顯示判定按鍵攝氏變?nèi)A氏 10度開黃燈報警 24度遙控信號初始化開綠燈報警改變上下限溫度是否是是否否圖10 主程序流程圖 DS18B20工作流程圖如圖11所示；計算溫度流程圖如圖1圖13所示；溫度讀取流程圖如圖14所示。Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？確？移入溫度暫存器結(jié)束　NNY初始化調(diào)用顯示子程序 S到？初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYNY圖11 DS18B20工作流程圖 開始溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“—”標(biāo)志計算小數(shù)位溫度BCD值 計算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束置“+”標(biāo)志NY 圖12 計算溫度流程圖溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù)0？百位數(shù)0？十位數(shù)顯示符號百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號） 結(jié)束NNYY圖13 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖圖14 溫度讀取流程圖溫度讀取程序開始復(fù)位DS18B20，等待大于480us發(fā)送避開ROM信息指令發(fā)送轉(zhuǎn)換命令，開始轉(zhuǎn)換延時等待轉(zhuǎn)換完成發(fā)送讀取指令開始讀取溫度，保存溫度進(jìn)制處理，化為十進(jìn)制溫度讀取程序結(jié)束6． 附錄本次課程設(shè)計，我們組成功完成了數(shù)字溫度計的設(shè)計、制作與調(diào)試。三天的時間里，我們分工合作，組長全瑞負(fù)責(zé)寫程序，我和景存負(fù)責(zé)電路部分（主要繪制電路、焊接電路），安榮負(fù)責(zé)刻板、包裝。最后的調(diào)試工作我們共同參與，遇到了不少問題，大家從電路、程序中尋找出錯的原因（負(fù)責(zé)檢查自己負(fù)責(zé)的那部分，并作相應(yīng)修改），經(jīng)過討論、思考找到解決的方法，使得最終用程序調(diào)試電路顯示成功。在這里，很感謝與我共同奮斗的我們組的成員，尤其是景存，在我繪制電路原理圖和PCB圖時給予我很多幫助。這次課程設(shè)計，我嘗試用Protel DXP繪制電路圖，因為我們在討論方案是確定了電路制作方面采用刻板方式。雖然以前有學(xué)過Protel 99，但從未接觸過DXP，所以還是去圖書館借了相關(guān)的書籍，邊學(xué)邊繪制。這次用DXP而不用99，主要是考慮到對以后學(xué)習(xí)FPGA等會有更大的幫助。繪制電路圖的過程中，的確遇到了不少問題。雖然這次設(shè)計的電路并不復(fù)雜，（主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、DS18B20測溫電路、液晶顯示電路、紅外遙控電路、報警電路和供電電路組成），但里面的元件查找和封裝很繁瑣，導(dǎo)入PCB后有些封裝太大，要做相應(yīng)的替換。通過這次繪制電路，認(rèn)識了不少元件的各種封裝，更學(xué)會了刻板時用到的相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，例如焊盤、布線等參數(shù)的設(shè)置。因為是第一次刻板，在設(shè)置這些參數(shù)時還請教了我們513實驗室的師兄，在這里非常感謝他們給予的幫助。導(dǎo)入PCB后，更頭痛的是布局。剛開始嘗試用自動布局功能，但是出來的效果不是很理想，有不少跳線，所以還是用手動布局。對應(yīng)著電路原理圖，初步調(diào)整元件的位置，在盡量避免線路的交叉。在布局過程中，景存和我一起思考討論布局方案，可是第一次自動布線后，還是有不少跳線。我們研究自動布線時線路的走向，討論怎樣移動一下元件的位置能讓這里的跳線消除，讓線路有空間繞過去而不必跳線。另外結(jié)合刻板的實際（例如雕刻機(jī)的刀有些鈍），線的大小和焊盤孔徑的大小的修改也相當(dāng)考驗我。當(dāng)安榮把第一塊板刻出來時，發(fā)現(xiàn)線太細(xì)，有些幾乎要斷了，孔徑太小，根本無法鉆孔。就這樣，我結(jié)合師兄給予的建議和實際出來的效果修改了相關(guān)參數(shù)，最后終于有所成效。出來自己負(fù)責(zé)的繪制電路原理圖和PCB圖外，我還學(xué)會了雕刻電路板（例如如何定位雕刻刀、如何調(diào)整進(jìn)刀的大小等），在電路調(diào)試中更是深有感慨。一個作品無論大小、復(fù)雜或簡單，在軟硬件相結(jié)合的過程中總會出現(xiàn)一些問題，要我們?nèi)フ{(diào)試，去檢查，才能使結(jié)果更精確。而且調(diào)試時讓我著實體會到前期電路制作部分很重要，電路制作得好，會減少調(diào)試中出現(xiàn)問題的可能性。這次課程設(shè)計我受益匪淺，也是進(jìn)實驗室以來的又一次不錯的經(jīng)歷