【文章內容簡介】 流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10us。采用寄生電源供電方式時VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 繼電器輸出電路繼電器有常開觸點，常閉觸點。常開觸點在線圈不通電的情況下是斷開的，當線圈中有電流經(jīng)過時,常開觸點閉合；常閉觸點在線圈不通電的情況下是閉合的，當線圈中有電流經(jīng)過時斷開。本設計用到的是繼電器的常開觸點，即在繼電器線圈沒有電流經(jīng)過時是斷開的狀態(tài)，當繼電器線圈中有電流經(jīng)過時閉合導通。繼電器實現(xiàn)的是弱電控制強電，單片機是弱電器件，一般情況下它的工作電壓為5V，而本實驗所用的熱得快工作所需電壓為220V屬于強電，強電不能和弱電有任何電器接觸，防止強電進入到單片機內，繼電器起到隔離作用。由于單片機是一個弱電器件，它的工作電壓是5V，驅動電流在mA級以下，而現(xiàn)在要把它用于一些大功率場合，控制熱得快，顯然是不行的。所以，就要有一個環(huán)節(jié)來銜接，這個環(huán)節(jié)就是所謂的“功率驅動”，繼電器驅動就是一個典型的、簡單的功率驅動環(huán)節(jié)。繼電器驅動就是單片機與其他大功率負載接口，起到控制作用，三極管起到放大作用。當外部溫度大于預設溫度時，繼電器輸出電路一工作，驅動電風扇工作，使環(huán)境的溫度降低，直到外部溫度降低到預設的溫度，此時繼電器輸出電路一停止工作，；當外部溫度小于預設溫度時，繼電器輸出電路二工作，驅動加熱器工作，使環(huán)境的溫度升高，當外部的溫度升高到預設的溫度時，繼電器輸出電路二停止工作。 繼電器輸出電路一 繼電器輸出電路二 電源電路本次設計中既有需要5V供電的電路也有需要220V供電的電路，直接接入220V即可，其中有變壓器[10]可將220V的電壓變?yōu)?V，此外電源與電路之間有一個開關，當短時間內系統(tǒng)不需要工作，可斷開開關，不必要切斷電源，這樣設計更加人性化，用發(fā)光二極管作為電源指示燈。4 軟件設計 系統(tǒng)流程圖是否開始初始化DS18B20設定溫度上、下限顯示當前溫度值判斷當前溫度值超過設定溫度上限低于設定溫度下限燈亮啟動加熱器升高溫度燈亮啟動風扇降低溫度否是 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)程序模塊的設計系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。溫控系統(tǒng)采用模塊化[11]程序結構，可以分成以下程序模塊：系統(tǒng)初始化程序：首先完成變量的設定、中斷入口的設定、堆棧、輸入輸出口及外部部件的初始化工作。主程序MAIN：完成鍵盤掃描、溫度值采集及轉換、溫度值的顯示。當溫度值高于設定最高限時，驅動風扇工作，蜂鳴器報警；當溫度值低于設定最低限時，驅動熱得快，蜂鳴器報警。鍵盤掃描程序KEYSCAN：完成鍵盤的掃描并根據(jù)確定的鍵值執(zhí)行相應的功能，主要完成最高溫度、最低溫度的設定。溫度采集程序：完成DS18B20的初始化并發(fā)出溫度轉換命令，經(jīng)過指定時間后讀取轉換的溫度值。 DB18B20測量溫度的程序設計DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ROM操作指令→存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。初始化：單線總線上的所有操作均從初始化開始。初始化過程如下：主機通過拉低單線480us以上，產生復位脈沖，然后釋放該線，進入Rx接收模式，主機釋放總線時，會產生一個上升沿。單線期間DS18B20檢測到該上升沿后，延時1560us，通過拉低總線60240us來產生應答脈沖。ROM操作命令：一旦總線主機檢測到應答脈沖，便可以發(fā)起ROM操作命令。共有5位ROM操作命令。內存操作命令：在成功執(zhí)行了ROM操作命令之后，才可以使用內存操作命令。主機可以提供6種內存操作命令。數(shù)據(jù)處理：DS18B20要有嚴格的時序來保證數(shù)據(jù)的完整性。在單線DQ上，存在復位脈沖、應答脈沖、寫“0”、寫“1”、讀“0”和讀“1”幾種信號類型。其中，除了應答脈沖之外，均由主機產生。數(shù)據(jù)位的讀和寫則是通過使用讀、寫時隙實現(xiàn)的。當DS18B20接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換，轉換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第2字節(jié)。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，℃／LSB形式表示。當符號位S＝0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位S＝1時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。 一部分溫度對應值表溫度/℃二進制表示十六進制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+0000 0001 1001 00000191H+0000 0000 1010 000100A2H+0000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H1111 1111 1111 0000FFF8H1111 1111 0101 1110FF5EH1111 1110 0110 1111FE6FH551111 1100 1001 0000FC90H 溫度轉換命令子程序溫度轉換命令子程序主要是溫度轉換開始命令，當采用12位分辨率時轉換時間約為750ms，在本程序設計中采用1s顯示程序延時法，來等待轉換的完成。發(fā)DS18B20復位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉換開始命令結束 溫度轉換流程圖5 調試連接好電路后，設置溫度，用打火機在溫度傳感器DS18B20附近使溫度升高，當溫度超過預設溫度上限時，此時電風扇開始工作，滅掉打火機，當溫度回到預設溫度上限以下時，電風扇停止工作；當用冰塊在溫度傳感器DS18B20附近使溫度降低，當溫度低于預設溫度下限時，此時加熱器工作，拿開冰塊，使溫度升高，當溫度達到預設溫度下限以上時，加熱器停止加熱，經(jīng)多次實驗，與設想的結果一致，誤差為177。2℃。但是讀取溫度值時，出現(xiàn)的現(xiàn)象是溫度在判斷時出現(xiàn)錯誤，使風扇存在忽快忽慢的變化，蜂鳴器也不斷的蜂鳴報警。解決的方法是在讀取溫度判斷時加延時，并且多次判斷，防止跳變。6 總結本次設計使用的溫度控制器結構簡單、測溫比較準確，具有一定的實際應用價值。該溫度控制器只是DS18B20在溫度控制領域的一個簡單實例，還有許多需要完善的地方，在做實物的時候，也出現(xiàn)不少問題，剛開始我使用的是腐蝕電路板法，這種辦法雖然美觀，但不利于改進，所以我第二次用的是直接焊接的方法，可以在電路板上進行改裝，另外還有一個不足的地方的是，我加熱設備用的是熱的快，加熱時必須放在水中，在封閉的環(huán)境中，加熱時會生成水珠，影響溫度的測量，本想用電熱爐的，但是成本太高；本設計還可以進一步的改進，讓它更加智能，就是將測得的溫度通過單片機與通訊模塊相連接，以手機短消息的方式發(fā)送給用戶，使用戶能夠隨時對溫度進行監(jiān)控。此外，還能廣泛地應用于其他一些工業(yè)生產領域，如建筑，倉儲等行業(yè)，也可以應用于多種場合，像的溫度、育嬰房的溫度、水溫的控制。用戶可靈活選擇本設計的用途，有很強的實用價值。此外，在本次設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，這次設計真的讓我長進了很多，我真正的意識到，在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設計中的最大收獲。參考文獻[1] 李光飛，樓然苗，[M].北京：北京航空航天大學出版社,2004:105～125.[2] 余錫存,（第二版）[M].西安：西安電子科技大學出版社，2007:27～35.[3] [J].計算機測量與控制，2002:278～280.[4] （第二版）[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007:14～42.[5] 沙占友. 單片機外圍電路設計[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2003:37～48.[6] 譚浩強,C程序設計(第三版) [M]. 北京：清華大學出版社，2006:17～25.[7] C++ 使用教程 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007:23～43.[8] 吳瑋瑋，PROTEL 99簡明應用教程[M].西安：陜西國防學院電子教研室，2006:15～44.[9] 程路,鄭毅, 99SE 電路板設計與制作[M].北京：人民郵電出版，2007:15～27.[10] （第一版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008:1531.[11] 嚴蔚敏, [M].北京：清華大學出版社 ，2007:90～115. 致 謝附錄A：設計電路原理圖 電路圖附錄B：設計程序include include define unchar unsigned chardefine uint unsigned intcode unsigned char seg7co