【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 判斷 是 否開(kāi)始系統(tǒng)初始化顯示系統(tǒng)主界面KEY1 按下KEY2 按下KEY4 按下顯示 4 路溫度傳感器的溫度值保存 4 路溫度傳感器的溫度值及 RTC 時(shí)間將 4 路溫度傳感器的溫度值發(fā)送到 PC 機(jī)高于/低于預(yù)設(shè)溫度值KEY3 按下給出報(bào)警信號(hào)及相應(yīng)發(fā)光 LED 閃爍相應(yīng)發(fā)光 LED 閃爍按鍵掃描 系統(tǒng)主程序流程圖 溫度傳感器程序設(shè)計(jì)對(duì)單總線的DS18b20芯片來(lái)說(shuō)，訪問(wèn)每個(gè)器件都要遵守下列命令序列：首先是初始化；其次執(zhí)行ROM 命令；最后就是執(zhí)行功能命令。初始化過(guò)程由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成，應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。每次訪問(wèn)線器件，必須嚴(yán)格遵守這個(gè)命令序列，如果出現(xiàn)序列混亂，則器件不會(huì)響應(yīng)主機(jī)。在主機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出ROM命令，這些命令與各個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一64位ROM代碼相關(guān)，允許主機(jī)在單總線上連接多個(gè)從機(jī)設(shè)備時(shí)，指定操作某個(gè)從機(jī)設(shè)備，這些命令還允許主機(jī)能夠檢測(cè)到總線上有多少個(gè)從機(jī)設(shè)備，以及其設(shè)備類(lèi)型或者有沒(méi)有設(shè)備處于報(bào)警狀態(tài)，從機(jī)設(shè)備支持5種ROM命令，每種命令長(zhǎng)度為8位，5種ROM命令分別如下：（1）搜索ROM[F0h]當(dāng)系統(tǒng)初始上電時(shí)，主機(jī)必須找出總線上所有從機(jī)設(shè)備的ROM代碼，這樣主機(jī)就能夠判斷出從機(jī)的數(shù)目和類(lèi)型。主機(jī)通過(guò)重復(fù)執(zhí)行搜索ROM循環(huán)以找出總線上所有的從機(jī)設(shè)備，如果總線只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備，則可以采用讀ROM命令來(lái)替代搜索ROM 命令，在每次執(zhí)行完搜索ROM循環(huán)后，主機(jī)必須返回初始化。（2）讀ROM[33h]讀ROM命令僅適用于總線上只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備。它允許主機(jī)直接讀出從機(jī)的64位ROM代碼，而無(wú)須執(zhí)行搜索ROM過(guò)程，如果該命令用于多節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)則必然發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，因?yàn)槊總€(gè)從機(jī)設(shè)備都會(huì)響應(yīng)該命令。（3）匹配ROM[55h]匹配ROM命令跟隨64位ROM代碼，從而允許主機(jī)訪問(wèn)多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中某個(gè)指定的從機(jī)設(shè)備，僅當(dāng)從機(jī)完全匹配64位ROM代碼時(shí)，才會(huì)響應(yīng)主機(jī)隨后發(fā)出的功能命令，而其它設(shè)備將處于等待復(fù)位脈沖狀態(tài)。（4）跳越ROM[CCh]主機(jī)能夠采用該命令同時(shí)訪問(wèn)總線上的所有從機(jī)設(shè)備，而無(wú)須發(fā)出任何ROM代碼信息。例如，主機(jī)通過(guò)在發(fā)出跳越ROM命令后跟隨轉(zhuǎn)換溫度命令[44h]，就可以同時(shí)命令總線上所有的DS18B20開(kāi)始轉(zhuǎn)換溫度，這樣大大節(jié)省了主機(jī)的時(shí)間。值得注意的是，如果跳越ROM命令跟隨的是讀暫存器[BEh]的命令，則該命令只能應(yīng)用于單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)，否則將由于多個(gè)節(jié)點(diǎn)都響應(yīng)該命令而引起數(shù)據(jù)沖突。（5）報(bào)警搜索[ECh]除那些設(shè)置了報(bào)警標(biāo)志的從機(jī)響應(yīng)外，該命令的工作方式完全等同于搜索ROM命令，報(bào)警搜索命令允許主機(jī)設(shè)備判斷那些從機(jī)設(shè)備發(fā)生了報(bào)警，同搜索ROM命令一樣，在完成報(bào)警搜索循環(huán)后，主機(jī)必須返回初始化。完成DS18B20初始化和發(fā)送合適的ROM 命令之后，主機(jī)就可以發(fā)出相應(yīng)的功能命令，就可以通過(guò)編程控制讀到其內(nèi)部RAM所采集到的溫度值。由于本課題采用的是單節(jié)點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)，可以發(fā)出跳越ROM命令，并且其后跟隨轉(zhuǎn)換溫度命令[44h] ，就可以直接啟動(dòng)總線上的DS18B20開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換，這樣可以大大節(jié)省主機(jī)的時(shí)間，提高效率。： 返回 溫度傳感器程序流程圖DSl8B20編程注意事項(xiàng)：(1)：溫度換時(shí)間設(shè)置為 750ms時(shí)，靈敏度會(huì)大大提高，在需要較高精度要求下建議使用，而且回復(fù)性很好。(2)：DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序須經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)整，在反復(fù)的調(diào)試中找出合適的延時(shí)發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令[44h]發(fā)送跳越 ROM 命令[CCh]DS18B20 初始化DS18B20 初始化發(fā)送跳越 ROM 命令[CCh]發(fā)送存儲(chǔ)器命令[BEh]連續(xù)讀出兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)（即溫度）讀取溫度值延時(shí) 750ms開(kāi)始時(shí)間。(3)：在程序等待 DS18B20發(fā)出的存在信號(hào)時(shí)，最好設(shè)置一個(gè)有限的等待時(shí)間，否則一旦有溫度傳感器損壞時(shí)，程序?qū)⑦M(jìn)人無(wú)限等待的死循環(huán)中。 顯示程序設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能要求，單片機(jī)系統(tǒng)不僅要能接收到溫度信號(hào)，還要將溫度信號(hào)顯示出來(lái)，使系統(tǒng)一目了然。對(duì)于輸入的溫度信號(hào)，其顯示是通過(guò) 寸 320*240 的彩色 TFTLCD 顯示出來(lái)的，主要顯示系統(tǒng)主界面和 4 路溫度傳感器的溫度值，該顯示模塊的 LCD 驅(qū)動(dòng)芯片型號(hào)為 ILI9320，其程序流程如圖 a）所示：另外再利用 4 個(gè)發(fā)光 LED 顯示 4 個(gè)溫度傳感器的工作正常情況，其程序流程如圖 b）所示： a） LCD顯示程序流程圖 判斷 是 判斷 是 判斷 是 判斷 是LED1:亮/閃爍溫度傳感器 1:正常/異常LED2:亮/閃爍溫度傳感器 2:正常/異常LED3:亮/閃爍溫度傳感器 3:正常/異常溫度傳感器 4:正常/異常開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)初始化液晶 ILI9320置顯示位置功能設(shè)置返回LED初始化LED4:亮/閃爍 b） 發(fā)光 LED程序流程圖 鍵盤(pán)程序設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)將傳感器的溫度信號(hào)顯示以后，需要掃描按鍵，系統(tǒng)根據(jù)輸入的不同鍵碼執(zhí)行相應(yīng)的功能，按鍵電路雖然簡(jiǎn)單，但按鍵的穩(wěn)定性、可靠性，應(yīng)引起足夠的重視，例如，當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下或釋放時(shí)，應(yīng)通過(guò)軟件延時(shí)以避開(kāi)觸點(diǎn)抖動(dòng)的影響，去抖時(shí)間既不能太短也不能太長(zhǎng)，時(shí)間太短，無(wú)法起到去抖作用；時(shí)間太長(zhǎng)，超過(guò)了鍵按下的持續(xù)時(shí)間，則會(huì)判不到按鍵。根據(jù)本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求，采用了4個(gè)線性按鍵KEY1， KEY2，KEY3，KEY4 ， 所示：系統(tǒng)主界面主要顯示RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間和STM32F107芯片本身的溫度值，STM32F107芯片內(nèi)部自帶有一個(gè)溫度傳感器，其連接著ADC接口的第16通道，通過(guò)啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換即可得到實(shí)時(shí)芯片的工作溫度值，另外再定義一個(gè)按鍵掃描的函數(shù)，接受按鍵的鍵碼值，根據(jù)掃描的鍵碼值單片機(jī)轉(zhuǎn)入執(zhí)行相應(yīng)的功能，掃描函數(shù)既可以采用循環(huán)掃描方式，也可采用中斷方式，本課題采用中斷方式來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵掃描函數(shù)。 判斷 是 判斷 是 判斷 是 判斷 是 按鍵程序流程圖 報(bào)警程序設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)采用高溫和低溫報(bào)警，事先預(yù)設(shè)一個(gè)最高溫度值和一個(gè)最低溫度值，最高/低溫度值可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)設(shè)置，單片機(jī)采集到溫度值后，與其比較，如果某個(gè)傳感器的溫度超過(guò)或者低于了預(yù)設(shè)定的溫度值，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。KEY1 按下 返回顯示系統(tǒng)主界面KEY2 按下 顯示 4 路溫度傳感器的溫度值KEY3 按下 保存 4 路溫度傳感器的溫度值及 RTC 時(shí)間將 4 路溫度傳感器的溫度值發(fā)送到 PC 機(jī)KEY4 按下KEY初始化： 否 是 報(bào)警程序流程圖 存儲(chǔ)模塊程序設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)采用E2PROMAT24LC02芯片來(lái)存儲(chǔ)經(jīng) DS18B20轉(zhuǎn)換后的溫度值及RTC 的時(shí)間 ，AT24LC02芯片與STM32F107 單片機(jī)通過(guò)I2C總線相連，因?yàn)镮2C只有時(shí)鐘線SCL 和數(shù)據(jù)線 SDA兩根線，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求，只有嚴(yán)格遵守通訊協(xié)議才能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性，否則將無(wú)法讀取數(shù)據(jù)，： 存儲(chǔ)程序流程圖高于/低于預(yù)設(shè)溫度值給出報(bào)警信號(hào)AT24LC02 初始化讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)寫(xiě)地址返回開(kāi)始顯示當(dāng)前溫度值 通信模塊程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)通過(guò)串口與上位機(jī)進(jìn)行通信，可以實(shí)時(shí)向上位機(jī)傳送經(jīng)DS18B20轉(zhuǎn)換后的溫度值，本課題設(shè)計(jì)采用單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)RS232總線與計(jì)算機(jī)相連接。在進(jìn)行實(shí)物仿真時(shí)，可以看到上位機(jī)（PC機(jī)）接收到的 4個(gè)通道的溫度值以及記錄該溫度值的RTC時(shí)間，當(dāng)然也可以在本身系統(tǒng)的 LCD上顯示4個(gè)通道轉(zhuǎn)換后的溫度值，： 否 是 通信程序流程圖開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)初始化串口串口中斷入口發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào) AAH返回是聯(lián)絡(luò)信號(hào) 55H？ 第四章 結(jié) 論本課題設(shè)計(jì)是利用Keil uVision3軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行程序代碼的設(shè)計(jì)和編寫(xiě)，并在金牛開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行了程序仿真，從本課題設(shè)計(jì)的結(jié)果可以看出，利用硬件實(shí)物（金牛開(kāi)發(fā)板）進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)仿真可以極大地提高單片機(jī)程序在目標(biāo)硬件上的可靠性，穩(wěn)定性，對(duì)于提高產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)效率、降低開(kāi)發(fā)成本等有重要的作用。 硬件電路的簡(jiǎn)單是以軟件的復(fù)雜為代價(jià)的，所以在程序編寫(xiě)和調(diào)試的過(guò)程中稍一粗心就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，包括時(shí)間延時(shí)不夠，設(shè)置參數(shù)的類(lèi)型有誤，按鍵子程序放置位置不妥等錯(cuò)誤。本程序經(jīng)過(guò)了反復(fù)的調(diào)試修改，雖然能達(dá)到預(yù)期的基本目標(biāo)，但是還有很多地方需要完善，如開(kāi)始仿真時(shí)機(jī)器會(huì)掃描錯(cuò)誤代碼而使電路報(bào)警等。本課題通過(guò)分析和對(duì)比各種不同的溫度傳感器，最終選定DS18B20，這種單總線數(shù)字溫度傳感器的通信方式比較獨(dú)特，軟件編寫(xiě)要求的比較新穎，特點(diǎn)突出。用其構(gòu)建的系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)：硬件連線簡(jiǎn)單，省去了使用模擬傳感器要進(jìn)行放大、A/D轉(zhuǎn)換等工作，由于它的級(jí)聯(lián)功能，一條總線可掛接多個(gè)傳感器測(cè)量不同位置的溫度，根據(jù)DS18B20唯一的序號(hào)識(shí)別不同傳感器在各自位置的溫度。需要注意的是, 由于DS1820單線通信功能是分時(shí)完成的,遵循嚴(yán)格的時(shí)隙概念,因此, 系統(tǒng)對(duì)DS1820和各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行,即:初始化DS1820—發(fā)ROM功能命令 —發(fā)存儲(chǔ)器操作命令—處理數(shù)據(jù)。通過(guò)調(diào)試系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了DS18B20有上述優(yōu)點(diǎn)，但是也有一些缺點(diǎn)，例如，DS18B20在測(cè)量溫度的時(shí)候，靈敏度不夠高，溫度快速變化時(shí)無(wú)法迅速顯示出其變化。我們可以發(fā)現(xiàn)：由DS18B20構(gòu)建的測(cè)溫系統(tǒng)適用于環(huán)境溫度監(jiān)控，對(duì)溫度小變化較敏感的測(cè)溫場(chǎng)所；而不適合應(yīng)用于要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)、溫度跨度大的測(cè)溫場(chǎng)所。參 考 文 獻(xiàn)[1] [M] .：高等教育出版社， 1998[2] [M] .：高等教育出版社， 1998[3] [M] .重慶: 重慶大學(xué)出版社 , 2022[4] [M] .北京航空航天大學(xué)出版社， 1994[5] [M] .清華大學(xué)出版社， 1996[6] [M] .北京航空航天大學(xué)出版社， 2022[7] 郁有文，常健，[M] .第二版 .西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2022[8] DS18B20 單線數(shù)字溫度計(jì)構(gòu)成的單線多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)[M] .電子技術(shù)應(yīng)用，1996[9] RS485 總線實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)通訊的方法[M].中國(guó)儀器儀表, 1999[10] 電路設(shè)計(jì)與制版[M] .北京：電子工業(yè)出版社，2022[11] 余載泉， 實(shí)戰(zhàn)演練[M].2022[12] 金奎煥，李允俊，任正權(quán) .如何使用 KEIL 8051 C 編譯器[M] .2022[13] C 語(yǔ)言設(shè)計(jì)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999[14] 愛(ài)鈞， Cx51 V7 .0 單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言編程與 μVision2 應(yīng)用實(shí)踐[M] .北京:電子工業(yè)出版致 謝從論文選題到搜集資料，從提綱的完成到正文的反復(fù)修改，我經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫(xiě)作論文的過(guò)程中，心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，我甚至還有一點(diǎn)成就感。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在謝平陽(yáng)老師的悉心指導(dǎo)下完成的，不論在選題、資料搜集還是在論文寫(xiě)作方面，謝老師都給予了我很大的幫助。謝老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍，對(duì)學(xué)生既嚴(yán)格要求，又耐心指導(dǎo)、循循善誘，在繁忙的工作之余經(jīng)常關(guān)心我的論文進(jìn)行情況，并且對(duì)我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題耐心指導(dǎo)，巧妙地激發(fā)我的求知欲來(lái)促使我對(duì)問(wèn)題進(jìn)行更深入的研究，使我的獨(dú)立探索解決問(wèn)題的能力有了很大的提高，謝老師的用心良苦，讓我深深體會(huì)到為人師表的偉大與無(wú)私。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我還得到了其他很多同學(xué)和老師的幫助，對(duì)我成功完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的幫助。在此次論文完成之即，請(qǐng)接受我真誠(chéng)的感謝！衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專(zhuān)家、教授！最后感謝四年里陪伴我的老師、同學(xué)、朋友們，有了他們，我的人生才豐富，有了他們，我在奮斗的路上才不孤獨(dú)，謝謝他們！附錄 A 材料清單已用 部件類(lèi)型 元件標(biāo)號(hào) 封裝 描述==== =========== ========== ========== ========