【文章內(nèi)容簡介】 如圖 美國 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ONB0ARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 “一線總線”獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活，使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。 同 DS18B20 一樣，DS18B20 也支持“一線總線”接口，測量溫度范圍在10～+85176。C 范圍內(nèi)，精度為177。176。C。現(xiàn)場溫度直接以“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)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V～ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便，而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。對于溫度的采集需要用到 DS18B20 一總線溫度傳感器，以下 DS18B20 的一些介紹：DSl8B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DSl820 之后最新推出的只用改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫圖 DS18B20 7度并且可根據(jù)要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9～l2 位的數(shù)字直讀方式。可以分別存 和 750ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，并且從 DSl8B20 讀出的信息或?qū)懭?DSl8B20 的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接 DSl8B20 供電，而無需額外電源。因而使用DSl8B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。他在測溫精度，轉(zhuǎn)換時時間，傳輸距離，分辨率等方面較 DSl820 有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。DSl8B20 采用 3 腳 PR35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝。 DS18B20 的測溫流程如下圖 DS18B20 測溫流程。初始化DS18B20跳過 ROM匹配溫度變換 延時 1SLED 液晶顯示轉(zhuǎn)換成顯示嗎讀暫存器 跳過 ROM匹配圖 DS18B20 測溫流程 DS18B20 的特性（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供。 （2）獨(dú)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(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 （3）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)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(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 （5）溫范圍0℃～＋85℃，在0～+85℃時精度為177?！?。 8（6）可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。 （7），12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 （8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)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(qiáng)的抗干擾糾錯能力。 （9）負(fù)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。 DS18B20 的測溫原理DS18B20 的測溫原理如圖 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。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。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)計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，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。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值。 DS18B20在正常使用時的測溫分辨率為 ℃，如果要更高的精度，則在對 DS18B20 測溫原理進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，采取直接讀取 DS18B20 內(nèi)部暫存寄存器的方法，將 DS18B20 的測溫分辨率提高到 ～℃。 圖 DS18B20 測溫原理圖 9 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 口和 DS18B20 的引腳 DQ 連接，作為單一數(shù)據(jù)線。U4 即為溫度傳感芯片 DS18B20，本設(shè)計雖然只使用了一片 DS18B20，但由于不存在遠(yuǎn)程溫度測量的考慮，所以為了簡單起見，采用外部供電的方式，如圖 所示。測溫電纜采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一對接 VCC 和地線，屏蔽層在電源端單點(diǎn)接地。 液晶顯示屏輸出如下圖 LCD 液晶顯示,液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。圖 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 10圖 液晶顯示 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 ：點(diǎn)陣圖形式液晶由 MN 個顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每 8 列對應(yīng) 1 字節(jié)的 8 位，即每行由 16 字節(jié)，共 168=128 個點(diǎn)組成，屏上 6416 個顯示單元與顯示 RAM 區(qū)1024 字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。這就是LCD 顯示的基本原理。用 LCD 顯示一個字符時比較復(fù)雜，因為一個字符由 68或 88 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1” ，其它的為“0” ，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件） ，每個漢字占 32B，分左右兩半，各占16B，左邊為 5……右邊為 6……根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個字節(jié)，換行按列對齊，送第三個字節(jié)……直到 32B 顯示完就可以 LCD 上得到一個完整漢字,字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1，16*2，20*2 和 40*2行等的模塊。下面以長沙太陽人電子有限公司的 1602 字符型液晶顯示器介紹其 11用法。LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量:162 個字符。 芯片工作電壓:— 。工作電流:()。 模塊最佳工作電壓:。 字符尺寸:(WH)mm,1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 。表 1602LCD 引腳接口說明 按鍵電路設(shè)計采用獨(dú)立按鍵接口，這種方式是各種按鍵相互獨(dú)立，每個按鍵接一根輸入線，一根輸入線按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵被按下。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡單。但每個按鍵需要占用一根輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤用于按鍵較少或操作速度較高的場合。獨(dú)立式按鍵電路按鍵直接與單片機(jī)的 I/O 口連接，通過讀 I/O 口，判定每個 I/O 口的電平狀態(tài)，即可識別按下的鍵。由于只有四個按鍵，因此按鍵接口電路的設(shè)計比較簡單，單片機(jī) 和 端口設(shè)定為輸入狀態(tài)，平時通過電阻上拉到 Vcc，按鍵按下時，對應(yīng)的端口的電平被拉到低電平，如下圖 所示。這樣就可以通過查詢有無外部中斷來判斷有沒有按鍵按下，按鍵各接一根輸入線，一根輸入線的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。通過內(nèi)部判斷是否產(chǎn)生外部中斷，即可識別按下的鍵。2 個按鍵定義如下：:報警溫度鍵，按此鍵則顯示設(shè)定的報警溫度值。:正常溫度鍵，按此鍵則顯示設(shè)定的正常溫度值。編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù)2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù)3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù)4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù)5 R/W 讀/寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù)6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù)7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 12 報警電路設(shè)計本設(shè)計采用軟件處理報警，利用有源蜂鳴器進(jìn)行報警輸出，采用直流供電。當(dāng)所測溫度超過獲低于所預(yù)設(shè)的溫度時，數(shù)據(jù)口相應(yīng)拉高電平，報警輸出。報警電路硬件連接見圖 。 （也可采用發(fā)光二級管報警電路，如過需要報警，則只需將相應(yīng)位置 1，當(dāng)參數(shù)判斷完畢后，再看報警模型單元 ALARM 的內(nèi)容是否與預(yù)設(shè)一樣，如不一樣，則發(fā)光報警）4 溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計整個系統(tǒng)需要對每一個硬件模塊進(jìn)行軟件設(shè)計。在這一章，主要針對每個硬件電路模塊編程，然后進(jìn)行系統(tǒng)的整合，最后輸入到控制處理器中實(shí)現(xiàn)所有設(shè)計功能。圖 按鍵電路的仿真 報警電路設(shè)計 13 主程序設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求，首先要確定軟件設(shè)計方案，即確定該軟件應(yīng)該完成那些功能；其次是規(guī)劃為了完成這些功能需要分成多少個功能模塊，以及每一個程序模塊的具體任務(wù)是什么。一般劃分模塊應(yīng)遵循下述原則：(1）每個模塊都應(yīng)具有獨(dú)立的功能，能產(chǎn)生一個明確直觀的結(jié)果 。(2）模塊長