【文章內容簡介】 需要外部元件。（4）既可用數據線供電，也可采用外部電源供電。（5）不需備份電源。（6）測量范圍為55176。~+125℃，℃。（7）通過編程可實現9~12位的數字讀數方式。（8）用戶可定義非易失性的溫度告警設置。（9）警告搜索命令能識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度警告情況）。（10）應用范圍包括恒溫控制、工業(yè)系統、消費類產品、溫度計或任何熱敏系統。 DS18B20測溫原理DS18B20的測溫原理如圖3所示，圖中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。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數器1的預置值。斜率累加器預值低溫度系數振蕩器計數器1預值比較 ＝0溫度寄儲器高溫度系數振蕩器計數器2＝0停止加1置位/清除圖3 DS18B20測溫原理 單片機控制模塊的設計 單片機型號的選擇隨著計算機技術的發(fā)展，單片機因具有集成度高、體積小、速度快、價格低等特點而在許多領域，如過程控制、數據采集、機電一體化、智能化儀表、家用電器以及網絡技術等方面得到廣泛應用，從而使這些領域的技術水平、自動化程度大大提高。正因為如此，國內外多家電子生產廠商把目光投向了單片機的生產當中，單片微機經歷了4位、低檔8位、高檔8位、16位，現正在向32位和雙CPU一方向目前國內市場上有不少類型的8位及16位單片機，由于各種原因很多的單片機都未能在國內形成主流系列。而國內目前仍然是以Intel的MCS48，MCS51，MCS96為主流系列。MCS48(8位機)系列的型號有8048，8748，8035， 8049，8749等。MCS51(8位機)系列單片機的型號有8031，8051，8751，8032，8052，80C31， 80C32，80C52等。MCS96系列單片機是16位機，有8094，8095，8096，8097等的型號，其性能有T一定的提高。其中最為著名的當數INTEL公司生產的MCS51系列單片機[1]。單片機型號的選擇是根據控制系統的目標、功能、可靠性、性價比、精度和速度等來決定的。根據上述及本課題的實際情況，發(fā)酵溫度系統是一個時滯性較大的系統，對控制時間精度要求不需要很高，所以單片機不需采用高速的輸出、輸入口，51系列單片機在時間精度方面可以滿足要求。為了使用方便，系統要求可以進行在線改寫，要求片內具有可擦除程序存儲器，另外為了以后系統升級的需要，在設計中采用52系列單片機?；谝陨显颍疚脑诒姸嗟膯纹瑱C類型中選取ATmel公司的AT89系列單片機AT89S52和AT89C2051分別實現發(fā)面器、菜窖和保健墊溫度控制。89S52是ATmel公司的產品，與MCS51兼容。芯片內部帶有8K快速擦寫程序存儲器(可擦寫次數可達1000次)；運算速度快頻率可達33兆赫茲；32位110口總線：三個16位的定時1計數器。AT89S52單片機有如下標準特性：兼容MCS51微控制器；8K字節(jié)FLASH存貯器支持在系統編程ISP1000次擦寫周期；256字節(jié)的數據存儲器(RAM)；；全靜態(tài)時鐘0Hz到33MHz；三級程序加密；32個可編程I/O口；3個16位定時/計數器；8個中斷源；全雙工UART；完全的雙工UART串行口；低功耗支持Idle和Powerdown模式； Powerdown模式支持中斷喚醒；看門狗定時器：雙數據指針；上電復為標志。同時該芯片還具有PDIP，TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。芯片采用51系列指令集并與51系列單片機引腳兼容且增加了不少功能，用戶可以直接替換應用系統中的AT89C51/52，而軟件硬件均不需作任何修改，這給用戶更換元器件來許多方便。而且，從經濟性的角度來看，AT89S52不但硬件結構簡單，而且價格低、功能強、性價比高，符合我國工業(yè)設計制造的要求[2]。 單片機接口電路的設計圖4 單片機接口電路圖，顯示部分通過單片機的、[3]。單片機的時鐘電路利用芯片內部振蕩電路，在XTALI，XTAL2的引腳上外接定時元件內部振蕩器便能產生自激振蕩，定時元件可以采用石英晶體和電容組成的并聯諧振電路，其連接方法如圖4所示。~12MHz之間任選。電容通常在20pF6OpF之間選擇，通常為30pF左右，本電路選30pF，電容器C1和C2的大小對振蕩頻率有微小影響，可起頻率微調作用。在設計印刷電路板時，晶體和電容應盡可能與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器的可靠工作，一般采用瓷片電容[4]。 顯示電路的設計在單片機系統設計中，LED顯示方式由于亮度高、顯示醒目、使用壽命長、方便、價格低廉等優(yōu)點在工業(yè)用儀器儀表中得到廣泛應用。而其驅動方式有多種形式，在采用并行顯示方式時，顯示電路的段碼與位控碼要占用單片機的較多口線，盡管可采用8155等接口芯片進行擴展，但口線利用率仍較低，不能滿足大型控制系統的要求。采用串行顯示方式則只需占用2至3根口線，節(jié)約單片機大量的1/O線，且使用效果很好。一般要求控制芯片使用簡單、功能多樣化、多級灰度調節(jié)、外圍電路精簡可靠、譯碼與功率驅動于一體。單片機通過LED驅動電路送顯示值到數碼管，通過譯碼選擇某個數碼管顯示溫度值的某一位，可以動態(tài)循環(huán)掃描、軟件實現方式顯示設定值，動態(tài)顯示的掃描頻率一般在50Hz以上，每個數碼管能有l(wèi)ms的導通時間，則肉眼感覺不到閃爍。本課題采用一種基于MAX7219的LED串行顯示技術。具體電路如圖5所示。圖5 顯示電路原理圖顯示部分由8個8段數碼管組成，用來顯示實測溫度。單片機可通過智能驅動芯片MAX7219來控制LED以便對溫度、時鐘日歷的實時顯示。顯示電路與單片機的連接如顯示電路圖5所示，此接口用來接收需要顯示的數據：。MAX7219應連接共陰極數碼管。本課題選用兩片數碼管LG2841AH，每片上集有4個LED，共用A、B、C、D、E、F、G、DP段碼，分別接SEGa，SEGb，SEGc，SEGd， SEGe，SEGf，SEG9，SEGh，SEGDP上，哪一位顯示由MAX7219的DIGODIG78八個位碼接至數碼管的I、III、II、IV控制。段驅動電流可通過V+管腳和ISET管腳之間所接的外部電阻RSET來控制，RSET電阻越大段電流越小。其最小值不小于9530歐姆，此時典型段電流為37mA。為了減少外界的干擾，應在MAX7219V十管腳和GND管腳之間加上一個。AT89S52對LED管的顯示可分為靜態(tài)和動態(tài)兩種。本文采用動態(tài)顯示，其優(yōu)點為：(1)能降低顯示器的功耗。(2)能大大減少顯示器的外部接線，給安裝調試帶來方便。LED動態(tài)顯示原理：本文將位選碼和段選碼通過MAX7219傳送，位選碼和段選碼通過串行口送到MAX7219，再利用MAX7219的串入并出特性送到數碼管進行顯示。由于各個數碼管的段選線并聯，段選碼的輸出對各個數碼管都是相同。因此同一時刻如果各個數碼管的位選線都處于選通狀態(tài)的話，8位LED將顯示相同字符。若要各位LED顯示出與本位相應的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式。，而其它位則是熄滅的。此循環(huán)下去就可以使各位數碼管顯示出將要顯示的字符。顯然，這些字符是在不同時刻出現的，而且同一時刻只有一位顯示其它各位熄滅，但由于各位數碼管的通斷時間是非常短的，且人眼有視覺暫留現象，只要每位顯示間隔足夠短則可造成多位同時亮的假象達到顯示的目的。數據首先加載到MAX7219芯片內部16位移位寄存器中，實現串行輸入數據的最后16位被鎖定到數字和控制寄存器。系統運行首先向MAX7219芯片的控制寄存器傳輸控制字，并對16位數字寄存器進行初始化。然后，依據儀表的設定狀態(tài)、運行狀態(tài)的參數及數值改變16位數字寄存器相應地址的數據位，實現參數及數值顯示更新[5]。 MAX7219簡介常用的專用數碼管顯示驅動電路有8279和MA