【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入,減法計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)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(dá)到被測(cè)溫度值，這就是 DS18B20 的測(cè)溫原理。中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)10預(yù)置 斜率累加器比較低溫度系數(shù)振蕩器 計(jì)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(jì)數(shù)器 2T1加 1停止T2圖 12 DS18B20 測(cè)溫原理圖 DS18B20 的工作時(shí)序DS18B20 的工作協(xié)議流程是：初始化→ROM 操作指令→存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，如圖 13 （a） （b） （c）所示。主機(jī)控制 DS18B20 完成任何操作之前必須先初始化，即主機(jī)發(fā)一復(fù)位脈沖(最短為 480us 的低電平)，接著主機(jī)釋放總線進(jìn)入接收狀態(tài)，DS18B20 在檢測(cè)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(shí)間片：將數(shù)據(jù)從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號(hào)。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(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)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(gè)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(jī)復(fù)位脈沖 VCC 480usTX960us 主機(jī) Rx min480us 1Wire Bus GND中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)11圖 13 （a）初始化時(shí)序 主機(jī)寫“0”時(shí)隙 主機(jī)寫“1”時(shí)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(shí)序VCC 主機(jī)讀“0”時(shí)隙 主機(jī)讀“1”時(shí)隙1Wire Bus GND 主機(jī)采樣 1us15us 15us 30us 主機(jī)采樣 15us圖 13（c）讀時(shí)序讀時(shí)間片:主機(jī)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(hào)。主機(jī)在讀時(shí)間片下降沿之后 15us 內(nèi)完成讀位。每個(gè)讀周期最短的持續(xù)期為 60us,各個(gè)讀周期之間也必須有 1us 以上的高電平恢復(fù)期。 測(cè)溫電路設(shè)計(jì)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的測(cè)溫電路如圖 14 所示：中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)12圖 14 測(cè)溫電路 按鍵模塊設(shè)計(jì)利用單片機(jī)的 IO 口實(shí)現(xiàn)按鍵的中斷輸入。另外需要一個(gè)與門實(shí)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(jìn)入/退出設(shè)置鍵；K2 為增加鍵；K3 為減少鍵。圖 15 按鍵模塊 報(bào)警電路設(shè)計(jì)三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器：報(bào)警電路如圖 16 所示，三極管 Q5 來(lái)驅(qū)動(dòng)喇叭 LS1。圖 16 報(bào)警電路中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)13 顯示電路設(shè)計(jì)采用四位共陰極 LED 數(shù)碼管來(lái)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(gè)位，十分位。圖 17 顯示電路 串口電路設(shè)計(jì)單片機(jī)與上位機(jī)（PC 機(jī)）的接口電路如圖 18 所示：圖 18 接口電路中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)14第二章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 各模塊的程序設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20 測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每 1s 進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)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(shí)需進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)，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(jì)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(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)15校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)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(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用 1s 顯示程序延時(shí)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(yàn)9 字節(jié)完？CRC 校驗(yàn)正？確？移入溫度暫存器結(jié)束NNY中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(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(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序流程圖如圖 24 所示。圖 24 計(jì)算溫度子程序流程圖 開始溫度零下?溫度值取補(bǔ)碼置“—”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度 BCD 值 計(jì)算整數(shù)位溫度 BCD 值 結(jié)束置“+”標(biāo)志NY中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(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(duì)分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)標(biāo)志位位為 1 時(shí)將符號(hào)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(bào)警子程序設(shè)置報(bào)警標(biāo)志位 beep,報(bào)警流程圖如圖 26 所示： Y 圖 26 報(bào)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(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)（不顯示符號(hào)） 結(jié)束NNYY讀取測(cè)量溫度值溫度值120或20?Beep=1,報(bào)警Beep=0中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(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(shí)，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(jiǎn)介Keil C51 是 美 國(guó) Keil Software 公 司 出 品 的 51 系 列 兼 容 單 片 機(jī) C 語(yǔ) 言 軟 件開 發(fā) 系 統(tǒng) ， 與 匯 編 相 比 ， C 語(yǔ) 言 在 功 能 上 、 結(jié) 構(gòu) 性 、 可 讀 性 、 可 維 護(hù) 性 上 有 明 顯的 優(yōu) 勢(shì) ， 因 而 易 學(xué) 易 用 。 用 過 匯 編 語(yǔ) 言 后 再 使 用 C 來(lái) 開 發(fā) ， 體 會(huì) 更 加 深 刻 。Keil C51 軟 件 提 供 豐 富 的 庫(kù) 函 數(shù) 和 功 能 強(qiáng) 大 的 集 成 開 發(fā) 調(diào) 試 工 具 ， 全 Windows界 面 。 Keil C51 軟件是一個(gè)基于 32 位 Windows 環(huán)境的應(yīng)用程序，支持 C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)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(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)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(kù)管理器、BL51 連接/定位器、OH51 目標(biāo)文件生成器以及 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。K1 鍵按下K2 鍵按下？K3 鍵按下？報(bào)警溫度加1報(bào)警溫度減 1顯示標(biāo)志位為 0？調(diào)用顯示子程序中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)19 Keil C51 軟件應(yīng)用應(yīng)用 Keil 進(jìn)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(duì)工程(而不能對(duì)單一的源程序)進(jìn)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(yǔ)言或 C 語(yǔ)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(shí)