【文章內(nèi)容簡介】 用查詢方式，當(dāng)跳線連接1和2是用的事獨立按鍵，當(dāng)按第一次按下S1時，可以用S2或者S3設(shè)置上限報警溫度，再次按下S1則可以用S2或者S3設(shè)置下限報警溫度，第三次按下顯示當(dāng)前測到的溫度值，還有按下復(fù)位鍵S17則還原為默認(rèn)的上下限報警溫度。均采用軟 件消抖。硬件連接如下圖所示：圖33按鍵電路復(fù)位按鍵；圖34 復(fù)位按鍵電路圖 喇叭電路圖 圖35。喇叭不同于蜂鳴器，不能直接賦值‘1’或‘0’需要直續(xù)賦值變化的電平。Led等的正極都是接+5V的高電平，所以負(fù)極低電平時led燈亮，反之則滅。，當(dāng)溫度超過設(shè)定的上下限溫度時D2閃爍報警。當(dāng)達(dá)到上下限溫度時報警led燈閃爍電路如下： 圖36 LED電路RELAYSPDT這個繼電器是控制加溫電路工作狀態(tài)的，插座J12的2腳連到加溫電路的電源兩端，繼電器觸電K1作為加溫電路的電源開關(guān)。當(dāng)溫度超過設(shè)定的上下限溫度時，程序控制繼電器自動打開，控制加溫或者減溫系統(tǒng)進(jìn)行工作。當(dāng)溫度恢復(fù)正常值，則繼電器自動關(guān)閉。
圖37 繼電器控制電路 DS18B20溫度傳感器DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。DS18B20的性能特點如下：獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信；實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫；可通過數(shù)據(jù)線供電，～；在DS18B20中的每個器件上都有獨一無二的序列號；溫度以9或12位數(shù)字量讀出；報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度(溫度報警條件)的器件；負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能工作。斜坡累加器比較存儲器與控制邏輯低溫系數(shù)震蕩器計數(shù)器預(yù)置溫度寄存器=0高溫系數(shù)振蕩器計數(shù)器=0圖37 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20采用3腳PR－35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖37所示。64位ROM的位結(jié)構(gòu)如圖38所示。開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后8位是前56位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。8位檢驗CRC48位序列號8位工廠代碼（10H）MSB LSB MSB LSB MSB LSB 圖38 64位ROM結(jié)構(gòu)圖DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為8字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖3所示。 頭2個字節(jié)包含測量得的溫度信息，第3和第4字節(jié)是TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第5個字節(jié)為配置寄存器[9]，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辯率。DS18B20工作時按此寄存器中的分辯率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖38所示。低5位一直為1，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即用來設(shè)置分辯率，定義方法見表1。溫度 LSB溫度 MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置寄存器保留保留保留CRC1字節(jié)2字節(jié)4字節(jié) TH用戶字節(jié)15字節(jié) TH用戶字節(jié)26字節(jié) EEROM7字節(jié)8字節(jié)9字節(jié) TMR1R011111圖39 高速暫存RAM結(jié)構(gòu)圖 圖310 配置寄存器 表1 DS18B20分辯率的定義規(guī)定R1R0分辯率/位溫度最大轉(zhuǎn)換時間/ms009211 0 11010113751112750由表1可見，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且設(shè)定的分辯率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就越長。因此，在實際應(yīng)用中要將分辯率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。高速暫存RAM的第8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。轉(zhuǎn)換完成后溫度值就以16位帶符號擴展的二進(jìn)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。溫度值格式如圖46所示。當(dāng)符號位S=0時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號位S=1時。表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將被補碼變成原碼，再計算十進(jìn)制值。表2是一部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。23212021222324LS字節(jié)S S S SS262524MS字節(jié)圖311溫度數(shù)據(jù)值格式DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容作比較。若TTH或TTL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時測量溫度并進(jìn)行報警搜索。主機根據(jù)ROM的前56位來計算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。DS18B20的測量原理如圖311所示。圖中低溫度系數(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)晶振隨溫度變化其振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。圖中還隱含著計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)，表2　DS18B20溫度與測得值對應(yīng)表溫度/℃二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示＋1250000 0111 1101 000007D0H＋850000 0101 0101 00000550H＋0000 0001 1001 00010191H＋0000 0000 1010 001000A2H＋0000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H－1111 1111 1111 1000FFF8H－1111 1111 0101 1110FF5EH－1111 1110 0110 1111FE6FH－551111 1100 1001 0000FC90H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)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器溫度寄存器中，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)置值將重新被裝入，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)值就是所測溫度值。圖311中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線形性，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，直到溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值。 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的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化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的其他介紹DS18B20的存儲器包括高速暫存器RAM和可電擦除RAM，可電擦除RAM又包括溫度觸發(fā)器TH和TL，以及一個配置寄存器。存儲器能完整的確定一線端口的通訊，數(shù)字開始用寫寄存器的命令寫進(jìn)寄存器，接著也可以用讀寄存器的命令來確認(rèn)這些數(shù)字。當(dāng)確認(rèn)以后就可以用復(fù)制寄存器的命令來將這些數(shù)字轉(zhuǎn)移到可電擦除RAM中。當(dāng)修改過寄存器中的數(shù)時，這個過程能確保數(shù)字的完整性。高速暫存器RAM是由8個字節(jié)的存儲器組成；第一和第二個字節(jié)是溫度的顯示位。第三和第四個字節(jié)是復(fù)制TH和TL，同時第三和第四個字節(jié)的數(shù)字可以更新；第五個字節(jié)是復(fù)制配置寄存器，同時第五個字節(jié)的數(shù)字可以更新；六、七、八三個字節(jié)是計算機自身使用。用讀寄存器的命令能讀出第九個字節(jié)，這個字節(jié)是對前面的八個字節(jié)進(jìn)行校驗DS18B20采用一線通信接口。因為一線通信接口，必須在先完成ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無法使用。主要首先提供以下功能命令之一：讀ROM，ROM匹配，搜索ROM，跳過ROM，報警檢查。這些指令操作作用在沒有一個器件的64位光刻ROM序列號，可以在掛在一線上多個器件選定某一個器件，同時，總線也可以知道總線上掛有有多少，什么樣的設(shè)備。DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式。單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。DS18B20可以使用外部電源VDD，也可以使用內(nèi)部的寄生電源?！划?dāng)VDD端口接地時使用了內(nèi)部的寄生電源。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。當(dāng)DS18B20處于存儲器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10181。s。采用寄生電源供電方式時VDD和GND端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對AT89C2051單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議。因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20芯片的訪問。 由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，