【文章內容簡介】 0溫度傳感器芯片測量當前的溫度并將轉換后的結果送入單片機。然后通過AT89S51單片機驅動四位共陽極8段LED數碼管顯示測量溫度值。如附錄中本設計硬件電路圖所示，本電路主要有DS18B20溫度傳感器芯片，四位共陽極數碼管，AT89S51單片機及相應外圍電路組成。其中DS18B20采用“一線制”與單片機相連。一、復位電路本復位電路采用上電復位，上電復位電路是—種簡單的復位電路，只要在RST復位引腳接一個電容到VCC，接一個電阻到地就可以了。上電復位是指在給系統(tǒng)上電時，復位電路通過電容加到RST復位引腳一個短暫的高電平信號，這個復位信號隨著VCC對電容的充電過程而回落，所以RST引腳復位的高電平維持時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復位，RST引腳的高電平信號必須維持足夠長的時間。如33圖所示 圖33二、設置上下限電路本模塊有四個按鍵來實現報警溫度的設置功能，K1是用來進入上下限調節(jié)模式的，當按一下K1進入上限調節(jié)模式，再按一下進入下限調節(jié)模式。在正常模式下，按一下K2進入查看上限溫度模式，顯示1s左右自動退出；按一下K3進入查看下限溫度模式，顯示1s左右自動退出；在調節(jié)上下限溫度模式下，K2是實現加1功能，K1是實現減1功能，K3是用來設定上下限溫度正負的，同時LED顯示當前在調的報警溫度值，當調整完畢后，按K4鍵退出調整程序,如34圖所示 圖34三、晶振電路 時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊的一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式：一種是內部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本文用的是內部時鐘方式。如圖35所示： 圖35DS18B20 最大的特點是單總線數據傳輸方式，DS18B20 的數據I/O 均由同一條線來完成。DS18B20 的電源供電方式有2 種: 外部供電方式和寄生電源方式。工作于寄生電源方式時, VDD 和GND 均接地, 他在需要遠程溫度探測和空間受限的場合特別有用, 原理是當1 W ire 總線的信號線DQ(I/O) 為高電平時, 竊取信號能量給DS18B20 供電, 同時一部分能量給內部電容充電, 當DQ為低電平時釋放能量為DS18B20 供電。但寄生電源方式需要強上拉電路, 軟件控制變得復雜(特別是在完成溫度轉換和拷貝數據到E2PROM 時) , 同時芯片的性能也有所降低。因此, 在條件允許的場合, 盡量采用外供電方式。無論是內部寄生電源還是外供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電。在這里采用前者方式供電。DS18B20芯片連接電路如圖36所示：圖 36外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點溫度監(jiān)控系統(tǒng)。在開發(fā)中使用外部電源供電方式，畢竟比寄生電源方式只多接一根VCC引線。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮DS18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點，即使電源電壓VCC 降到3V 時，依然能夠保證溫度量精度。由于DS18B20 只有一根數據線，因此它和主機（單片機）通信是需要串行通信，而AT89S51 有兩個串行端口，所以可以不用軟件來模擬實現。經過單線接口訪問DC18B20 必須遵循如下協議：初始化、ROM 操作命令、存儲器操作命令和控制操作。要使傳感器工作，一切處理均嚴格按照時序。本設計的發(fā)揮部分，是加入了報警，如果我們所設計的系統(tǒng)是監(jiān)控某一設備，一當設備的溫度超過我們所設定的溫度值時，系統(tǒng)會產生報警。報警時由單片機產生一定頻率的脈沖，，以便操作員來維護，從而達到報警的目的。如圖37所示： 圖37 顯示若用數碼管，要顯示完整的溫度值，一般會選用4位一體數碼管，在顯示子程序中，對數碼管的段、位以動態(tài)掃描的方式根據當前需要顯示的內容不斷對其進行更新和配置，利用人眼的惰性效應達到動態(tài)顯示的目的。如圖38圖38第四章 軟件系統(tǒng)設計整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現的，當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協調各執(zhí)行模塊和操作者的關系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實質性的功能如初始化、讀寫、顯示等。每一個執(zhí)行軟件是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將部分執(zhí)行模塊列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。4．1總程序流程圖 軟件的總體設計流程首先是初始化然后讀取溫度并顯示在顯示的同時判斷溫度顯示值是否在上下限之內最后結束程序如圖 41所示： 第四章 軟件系統(tǒng)第四章 軟件系統(tǒng) 圖41 在報警之前首先要設置上下限然后根據設置的值再由程序來執(zhí)行并且報警裝置運行，流程見圖42： 圖 42 模塊流程設計一、DS18B20 初始化及程序相當于給DS18B20數據頭的作用，DS18B20檢測到初使化電平，準備開始接收或發(fā)送數據，另一方面，可根據DS18B20是否作出應答來檢測它是否在總線上，初始化流程圖見43： 圖43 DS18B20的初始化程序void ds18b20_init() // DS18B20初始化{ DQ=1。 DQ=0。 //控制器向DS18B20發(fā)低電平脈沖 ds18b20_delayus(30)。 //延時480μs DQ=1。 //控制器拉高總線， while(DQ)。 //等待DS18B20拉低總線，在60240μs之間 ds18b20_delayus(20)。 //延時，等待上拉電阻拉高總線 DQ=1。 //提升數據線，準備數據傳輸；}二、讀DS18B20時序及程序在單總線上按照標準單總線的讀時序，產生一個讀單字節(jié)數據的操作事件，什么時候讀，讀些什么，由DS18B20這個單總線器件內部的數據協議和數據結構來決定。讀DS18B20流程見圖 44： 圖44DS18B20字節(jié)讀程序uchar ds18b20_read() //DS18B20 字節(jié)讀取{ uchar i。 uchar d = 0。 DQ = 1。 //準備讀； for(i=8。i0。i) { d = 1。 //低位先發(fā)； DQ = 0。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 DQ = 1。 //必須寫1，否則讀出來的將是不預期的數據； if(DQ) //在12us處讀取數據； d |= 0x80。 ds18b20_delayus(10)。 } return d。 }三、寫DS18B20時序及程序在單總線上按照標準單總線的寫時序，產生一個寫單字節(jié)數據的操作事件，什么時候寫，寫些什么，由DS18B20這個單總線器件內部的數據協議和數據結構來決定（單總線的器件有很多種，操作協議和數據結構不盡相同，但寫時序都是一樣的）寫DS18B20 流程見圖45： 圖45DS18B20字節(jié)寫程序void ds18b20_write(uchar d) // ds18b20字節(jié)寫{ uchar i。 for(i=8。i0。i) // 循環(huán)8次 { DQ=0。 // ds18b20置低電平 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 // 等待 DQ=damp。0x01。 ds18b20_delayus(5)。 DQ=1。 // ds18b20置高電平 d = 1。 //低位先發(fā) }}第五章 總結 經過一段時間的畢業(yè)論文設計，終于完成了我的數字溫度計的設計，雖然沒有完全達到設計要求，但從心底里說，還是高興的，高興之余不得不深思呀！設計過程中我又回顧了大學三年所學的課程及相關知識。加深了對所學知識的理解。這為自己今后進一步深化學習，積累了寶貴的經驗也培養(yǎng)了我運用所學知識解決實際問題的能力。通過這次課程設計我發(fā)現，只有理論水平提高了；才能夠正確的指導實踐。而且通過這次課程設計，我們更深刻的感受到了理論和實際的距離，也知道了理論和實際想結合的重要性。經過一個學期的學習，我們對單片機已經有了初步的認識，對于它的基本組成和結構已經有了簡單的了解，這次的課程設計讓我體會到很多東西，不僅僅是有關單片機基本知識的，更多的是自己動手能力和邏輯思維能力的鍛煉，同時，我更是知道了自己的不足，有好多東西是需要好好學習的。其實要做出來做好這個課程設計是不容易的，是要付出很多心思的。一開始我根本摸不著頭腦，也沒有什么想法，對這個題目都沒感覺，用匯編根本編不出大程序，后來我還是決定做相對熟悉的C語言來編寫。于是，我就開始上網，去學校圖書館查詢有關單片機的各種資料，每天一起來就是看書、查資料、編程、修改，寫程序用了幾天，還參考了好多參考書里設計實例的程序，加加減減的，還找同學指點，最后弄好了，在社會工程實踐應用中，單片機開發(fā)系統(tǒng)的研制仍是一個熱門話題，所以我想還是有必要再好好學習以下單片機的，這對我們以后的工作應是有好處的?？傊@次課程設計讓我學會了很多，也收獲了很多，我想我是滿意的。從中我知道了任何事情都是從不懂到懂、從不熟練到熟練的過程，有問題并不可怕，關鍵是要找到方法去解決問題，思考、查資料、修改并勤于動手。最后，非常感謝在設計中給予過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W。溫度傳感器DS18B20外形像一個小三極管，硬件連接非常簡單，應用非常方便。它不僅能測量溫度，而且也是一個ADC轉換器，它能將測得的溫度信號直接轉換成數字信號輸入到單片機。硬件開銷較小，相對需要復雜的軟件進行補償，DS18B20軟件編程比較復雜，但是可以把復位、讀和寫3個基本操作的子程序看成是3個固定的基本模塊。從這次的課程設計中，我真真正正的意識到，在以后的學習中，要理論聯系實際，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。后記本文從開篇至定稿，從總體框架至細節(jié)的推敲，自始至終均得到指導老師童靜的悉心教導與關懷，在此，我表示衷心的感謝!非常感謝老師百忙之中抽出時間多次指導我的論文，給我提出眾多寶貴意見。同時，也非常感謝同學給我的幫助，在我思維匱乏時給予支持和開導，最終，在自己的努力和大家的幫助下，我完成了論文。從寫論文的過程中，也學習到很多東西，了解到一些原本書本上沒有的新知識，并且從大量的文獻中，學會了如何整理材料,如何總結觀點，如何匯集成文。寫論文的過程是一個自我學習，自我完善，自我提升的過程，這是對我們大學的一次總結，也得另一個起點的開始。忙碌了一個月，畢業(yè)論文終于定稿了，曾經的付出和汗水也要出現端倪了。畢業(yè)論文的定稿，答辯的隨后到來，意味著畢業(yè)日程的一天天臨近，我也即將要離開美麗的湖北工業(yè)大學校園。幾年前的我，帶著滿臉的幼稚和渴望來到此地求學，三年的堅持與執(zhí)著，讓我收獲了可以受益一生的知識和教誨，更結識了很多的同學與朋友，有幸得到很多學識淵博老師的指導。而今已是時間漸逝，我也將離開母校踏上新的征程。由衷的感謝在湖北工業(yè)大學學習的日子里傳授我知識和給予我指導幫助的所有老師，濃濃師恩，銘刻在心。最后祝愿所有曾經和即將在湖北工業(yè)大學學習的學子們都能夠在領略浮云深處那一季美麗校園風景的同時，累累碩果裝滿行囊。參考文獻[1] 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