【文章內(nèi)容簡介】 ℃所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器中，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)值即為所測溫度。圖中的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，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是 DS18B20 的測溫原理。中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)10預(yù)置 斜率累加器比較低溫度系數(shù)振蕩器 計數(shù)器 1溫度寄存器Tx 預(yù)置=0高溫度系數(shù)振蕩器=00計數(shù)器 2T1加 1停止T2圖 12 DS18B20 測溫原理圖 DS18B20 的工作時序DS18B20 的工作協(xié)議流程是：初始化→ROM 操作指令→存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序，如圖 13 （a） （b） （c）所示。主機控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機發(fā)一復(fù)位脈沖(最短為 480us 的低電平)，接著主機釋放總線進入接收狀態(tài)，DS18B20 在檢測到 I/O 引腳上的上升沿之后，等待 1560us 然后發(fā)出存在脈沖(60240us 的低電平)。 寫時間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號。在 15us 之內(nèi)將所需寫的位送到數(shù)據(jù)線上，在 15us 到 60us 之間對數(shù)據(jù)線進行采樣，如果采樣為高電平，就寫 1，如果為低電平，就寫 0。在開始另一個寫周期前必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。 DS18B20 等待 DS18B20Tx 產(chǎn)生 15us—16us 脈沖 60240 主機復(fù)位脈沖 VCC 480usTX960us 主機 Rx min480us 1Wire Bus GND中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)11圖 13 （a）初始化時序 主機寫“0”時隙 主機寫“1”時隙 VCC 60usTX120us 1ustxcc∞1Wire Bus GND DS18B20 采樣 1us DS18B20 采樣 15us MIN TYP MAX MIN TYP MAX 15us 30us 15us 15us 30us圖 13（b）寫時序VCC 主機讀“0”時隙 主機讀“1”時隙1Wire Bus GND 主機采樣 1us15us 15us 30us 主機采樣 15us圖 13（c）讀時序讀時間片:主機將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 1us 以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號。主機在讀時間片下降沿之后 15us 內(nèi)完成讀位。每個讀周期最短的持續(xù)期為 60us,各個讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。 測溫電路設(shè)計數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的測溫電路如圖 14 所示：中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)12圖 14 測溫電路 按鍵模塊設(shè)計利用單片機的 IO 口實現(xiàn)按鍵的中斷輸入。另外需要一個與門實現(xiàn)與中斷端口的連接。按鍵電路如圖 15 所示，期中按鍵 K1 為進入/退出設(shè)置鍵；K2 為增加鍵；K3 為減少鍵。圖 15 按鍵模塊 報警電路設(shè)計三極管驅(qū)動蜂鳴器：報警電路如圖 16 所示，三極管 Q5 來驅(qū)動喇叭 LS1。圖 16 報警電路中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)13 顯示電路設(shè)計采用四位共陰極 LED 數(shù)碼管來顯示溫度，可以直接讀取，溫度精確到 ℃。四位數(shù)碼管的顯示電路如圖 17 所示，從左到右依次是百位，十位，個位，十分位。圖 17 顯示電路 串口電路設(shè)計單片機與上位機（PC 機）的接口電路如圖 18 所示：圖 18 接口電路中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)14第二章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 各模塊的程序設(shè)計系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序和按鍵掃描處理子程序等。 主程序流程圖主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每 1s 進行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測量一次被測溫度，其程序流程見圖 21 所示。圖 21 主程序流程圖 讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時需進行 CRC 校驗，初始化調(diào)用顯示子程序1S 到？初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYNY中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)15校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如圖 22 所示：圖 22 讀出溫度子程序流程圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用 12 位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為 750ms，在本程序設(shè)計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖 23 所示： Y發(fā) DS18B20 復(fù)位命令發(fā)跳過 ROM 命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC 校驗9 字節(jié)完？CRC 校驗正？確？移入溫度暫存器結(jié)束NNY中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)16發(fā) DS18B20 復(fù)位命令發(fā)跳過 ROM 命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令結(jié)束圖 23 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖 計算溫度子程序計算溫度子程序流程圖如圖 24 所示。圖 24 計算溫度子程序流程圖 開始溫度零下?溫度值取補碼置“—”標(biāo)志計算小數(shù)位溫度 BCD 值 計算整數(shù)位溫度 BCD 值 結(jié)束置“+”標(biāo)志NY中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)17 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當(dāng)標(biāo)志位位為 1 時將符號顯示位移入第一位。程序流程圖如圖 35 所示。圖 25 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖 報警子程序設(shè)置報警標(biāo)志位 beep,報警流程圖如圖 26 所示： Y 圖 26 報警流程圖溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器十位數(shù) 0？百位數(shù) 0？十位數(shù)顯示符號百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號） 結(jié)束NNYY讀取測量溫度值溫度值120或20?Beep=1,報警Beep=0中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)18 按鍵掃描處理子程序按鍵采用掃描查詢方式，設(shè)置標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為 1 時，顯示設(shè)置溫度，否則顯示當(dāng)前溫度。如圖 27 所示 N N Y Y N Y圖 27 按鍵掃描子程序流程圖 Keil C51 編程軟件 Keil C51 簡介Keil C51 是 美 國 Keil Software 公 司 出 品 的 51 系 列 兼 容 單 片 機 C 語 言 軟 件開 發(fā) 系 統(tǒng) ， 與 匯 編 相 比 ， C 語 言 在 功 能 上 、 結(jié) 構(gòu) 性 、 可 讀 性 、 可 維 護 性 上 有 明 顯的 優(yōu) 勢 ， 因 而 易 學(xué) 易 用 。 用 過 匯 編 語 言 后 再 使 用 C 來 開 發(fā) ， 體 會 更 加 深 刻 。Keil C51 軟 件 提 供 豐 富 的 庫 函 數(shù) 和 功 能 強 大 的 集 成 開 發(fā) 調(diào) 試 工 具 ， 全 Windows界 面 。 Keil C51 軟件是一個基于 32 位 Windows 環(huán)境的應(yīng)用程序，支持 C 語言和匯編語言編程，其 以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為 μVision(通常稱為 μV2)。Keil 提供包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成：μVision IDE 集成開發(fā)環(huán)境 C51 編譯器、A51 匯編器、LIB51 庫管理器、BL51 連接/定位器、OH51 目標(biāo)文件生成器以及 實時操作系統(tǒng)。K1 鍵按下K2 鍵按下？K3 鍵按下？報警溫度加1報警溫度減 1顯示標(biāo)志位為 0？調(diào)用顯示子程序中國石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文)19 Keil C51 軟件應(yīng)用應(yīng)用 Keil 進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存→建立工程并添加源文件→設(shè)置工程→編譯/匯編、連接→程序調(diào)試。Keil 使用“工程”(Project)的概念，對工程(而不能對單一的源程序)進行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單File→New…，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或 C 語言源程序(或選擇File→Open…，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔)并保存，注意保存時