【文章內(nèi)容簡介】 掃描鍵盤是否有鍵按下？采集溫度是否為單通道顯示？顯示溫度值并且過溫度報警循環(huán)顯示并且過溫度報警結(jié)束YNYN圖41 主程序框圖(1) 采用模塊程序設(shè)計。(2) 采用自頂向下的程序設(shè)計。 (3) 外部設(shè)備和外部事件盡量采用中斷方式與CPU聯(lián)絡(luò),這樣既便于系統(tǒng)模塊化, 也可提高程序效率。 (4) 近幾年推出的單片機開發(fā)系統(tǒng), 有些是支持高級語言的,如C51與PL/M96的編程和在線跟蹤調(diào)試。 (5) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計應(yīng)充分考慮到軟件抗干擾措施。 程序設(shè)計及巡檢子程序設(shè)計程序處理是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，即簡潔的硬件結(jié)構(gòu)是靠復(fù)雜的軟件來支持的。多個器件掛在一條總線上為了識別不同的器件，在程序設(shè)計過程中一般有四個步驟：初始化命令；傳送ROM命令；傳送RAM命令；數(shù)據(jù)交換命令。由于已經(jīng)在上面獲取了多個DS18B20的ROM代碼并在AT89S52單片機內(nèi)部的E2PROM中建立了測量位置點和傳感器64位ROM代碼之間的關(guān)系表，因此對多個溫度的巡回測量流程圖如圖42所示。開始復(fù)位DS18B20發(fā)出搜索ROM的命令返回讀在線DS18B20序列號所有在線DS18B20是否訪問完？是否存在一個DS18B20？初始化DS18B20啟動所有在線的DS18B20作溫度A/D轉(zhuǎn)換跳過ROM命令；轉(zhuǎn)換命令延時104μs初始化DS18B20執(zhí)行期間匹配命令發(fā)一個DS18B20序列號發(fā)讀暫存RAM命令讀匹配的DS18B20溫度YNYN圖42巡檢顯示子程序流程圖(1) 發(fā)跳過ROM命令CCH。　　(2) 發(fā)啟動所有在線的DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換命令44H?！　?3) 延遲104μs?！　?4) 發(fā)匹配ROM命令55H?！　?5) 按照E2PROM中建立的關(guān)系表的順序取出64位ROM代碼發(fā)送到單總線?！　?6) 發(fā)讀溫度值命令BEH，讀取溫度值。　　(7) 進行CRC校驗和數(shù)據(jù)處理后送LED顯示器顯示。(8) 重復(fù)第4步到第7步，直到所有的DS18B20測量處理完。需要注意的是，無論是單點還是多點溫度檢測，在系統(tǒng)安裝及工作之前，應(yīng)將主機逐個與DS18B20掛接，讀出其序列號。其工作過程為：主機發(fā)出一個脈沖，待0電平大于104μs后，復(fù)位DS18B20，在DS18B20所發(fā)響應(yīng)脈沖由主機接收后，主機再發(fā)讀ROM命令代碼33H，然后發(fā)一個脈沖（104μs），并接著讀取DS18B20序列號的一位。用同樣方法讀取序列號的56位。另外，由于DS1820單線通信功能是分時完成的，遵循嚴格的時隙概念，因此，系統(tǒng)對DS18B20和各種操作必須按協(xié)議進行，即初始化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)。在正常測溫情況下，℃。采用下述方法可獲得高分辨率的溫度測量結(jié)果：首先用DS18B20提供的讀暫存器指令（BEH）℃為分辨率的溫度測量結(jié)果，然后切去測量結(jié)果中的最低有效位（LSB），得到所測實際溫度的整數(shù)部分，然后再用BEH指令取計數(shù)器1的計數(shù)剩余值和每度計數(shù)值?！妗鏋檫M位界限的關(guān)系。選用高亮度發(fā)光LED器件。溫度數(shù)據(jù)按動態(tài)方式顯示，將采集到的數(shù)值通過標度轉(zhuǎn)換由四位數(shù)碼管顯示。其段選段接P0，、。存放位置：6AH～6DH為0通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個位,十位,百位數(shù))；6EH～6FH,76H～77H為1通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個位,十位,百位數(shù))；78H～7BH為2通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個位,十位,百位數(shù))；7CH～7FH為3通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個位,十位,百位數(shù))；51H～54H顯示值存放單元(調(diào)溫度閃爍時再送回顯示單元)。各顯示按鍵功能如表41所示。表41 顯示按鍵按 鍵 功 能 XUNJIAN鍵 用于控制循環(huán)顯示各通道溫度數(shù)據(jù) SW1用于實時顯示“0”通道的溫度數(shù)據(jù) SW2 用于實時顯示“1”通道的溫度數(shù)據(jù) SW3 用于實時顯示“2”通道的溫度數(shù)據(jù) SW4 用于實時顯示“3”通道的溫度數(shù)據(jù) 系統(tǒng)經(jīng)過初始化，進入多通道顯示，然后掃描鍵盤，判斷是否有按鍵按下，然后進行按鍵所控制的通道的溫度采集。所采集的溫度與設(shè)定的溫度相比較，越限可以報警。多通道數(shù)據(jù)顯示流程圖如圖43所示。開始單通道顯示方式 掃描鍵盤 是SW1嗎？ 是否有鍵按下？ 是SW2嗎？ 是SW3嗎？顯示1通道數(shù)據(jù) 過溫度報警及溫度顯示顯示2通道數(shù)據(jù) 過溫度報警及溫度顯示顯示3通道數(shù)據(jù) 過溫度報警及溫度顯示顯示4通道數(shù)據(jù) 過溫度報警及溫度顯示是XUNJIAN模式嗎？返回 YNY 是SW4嗎？YYYNNNNNY圖43 多通道數(shù)據(jù)顯示 溫度報警程序設(shè)計由于DS18B20需要初始化才能使用，因此，首先必須對系統(tǒng)進行初始化并且要關(guān)閉所有中斷，DS18B20把轉(zhuǎn)換到的溫度讀出，然后放到累加器A中，把之前設(shè)置的溫度報警的上限值轉(zhuǎn)換成DS18B20的輸出值，這樣然后再與報警上限的溫度值進行比較，如果檢測的結(jié)果是溫度沒有超限，那么系統(tǒng)繼續(xù)進行檢測。溫度報警的程序流程如圖44所示。報警程序入口DS18B20初始化DS18B20轉(zhuǎn)換值溫度是否過高？自動報警溫度降低，是否有按鍵接觸？報警結(jié)束是否是否報警程序入口圖44 報警程序流程圖5 系統(tǒng)仿真本部分采用將DS18B20 的I/ 0 數(shù)據(jù)線與AT89S52 單片機P3. P3. P3. 6 、P3. 7口線相連，用4 只DS18B20 同時測量4 路溫度(視實際需要還可擴展通道數(shù)) 實現(xiàn)多點溫度檢測。DS18B20 只有3 個引腳，其中兩根是電源線VDD 和GND (本設(shè)計中采用外部電源供電方式) ,另外1 根用作總線DQ ,其輸出和輸入均是數(shù)字信號且與TTL 電平兼容，因此可以與微處理器直接進行接口。主CPU 經(jīng)過單線接口訪問DS18B20 的工作流程為:對DS18B20 進行初始化→ROM 操作命令→存儲器操作命令→數(shù)據(jù)處理。主CPU 對ROM 操作完畢后即發(fā)出控制操作命令,使DS18B20 完成溫度測量并將測量結(jié)果存入高速暫存器中,然后讀出此結(jié)果。(1)鍵盤與顯示部分本設(shè)計采用獨立式鍵盤和四位顯示。鍵盤用來設(shè)置上限與下限的溫度報警,字符液晶用來顯示通道號、該通道的溫度和所設(shè)置的上下限溫度。使用液晶顯示更加形象，而且抗干擾能力強，便于以后擴展。當(dāng)運行PRO TEUS 軟件時，從液晶屏可以清楚的看到所采集到的溫度值、通道號和上下限報警。(2)軟件電路設(shè)計單片機編程在開機之初，主程序先對系統(tǒng)進行初始化，然后采集4 路溫度信號，并在液晶屏上循環(huán)顯示。(3)軟硬聯(lián)合調(diào)試整個軟件通過匯編語言編程，先在Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境下將編好的程序進行編譯、調(diào)試，調(diào)試通過后會生成DS18B20。HEX 文件。運行PROTEUS 模擬仿真軟件,打開已繪制好的仿真電路原理圖，選中單片機AT89S52，左鍵點擊AT89S52，出現(xiàn)對應(yīng)的對話框，在Program File 中找到編譯好的“DS18B20. HEX”文件，然后點擊“O K”就可以進行仿真了。點擊模擬調(diào)試按鈕的運行按鈕，進入調(diào)試狀態(tài)，此時可以看到液晶屏循環(huán)顯示所采集到的溫度值、通道號和上下限報警，同時在虛擬終端上也可以看到上位機接收到的數(shù)據(jù)。利用Proteus 進行單片機系統(tǒng)的仿真設(shè)計可以極大地簡化單片機程序在目標硬件上的調(diào)試工作，大幅度節(jié)省制作電路板的時間，對于提高產(chǎn)品的開發(fā)效率、降低開發(fā)成本等有重要作用。圖51 系統(tǒng)實物圖圖52 DS18B20在實物中的連接圖53 實物仿真6 總 結(jié)使用DS18B20數(shù)字化溫度傳感器；實現(xiàn)多路測溫；簡化了硬件系統(tǒng)，減少了使用模擬傳感器要進行放大A/D轉(zhuǎn)換等工作。由于它的級聯(lián)功能，可以在單總線上掛靠多個器件，而不必占用多個I/O口，因此使系統(tǒng)更簡捷。如果長距離測溫，還可以使用它的寄生電源功能，省去一根電源線。進行設(shè)計和測試后，用模擬值檢測按鍵功能，接著實現(xiàn)了DS18B20對多路溫度信號通道的采集，同時也完成了四路通道的循環(huán)采集和單通道采集，再根據(jù)采集到的實際信號進行運算處理轉(zhuǎn)換成溫度值送入顯示器顯示。在本次設(shè)計過程中，對于如何實現(xiàn)軟件和硬件的結(jié)合有著很大的考驗，所要考慮很多因素的影響。如按鍵去抖動，高低電平的變化等。在畢業(yè)設(shè)計中，為了少走彎路和節(jié)省時間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾的要求，避免在設(shè)計完成后再去進行抗干擾的補救措施。 綜上所述，用簡單的硬件以及編程方法自動建立關(guān)系表，在單總線多點溫度測量系統(tǒng)中實現(xiàn)了數(shù)字溫度傳感器的自動識別，大大有利于系統(tǒng)的調(diào)試、維護，減少維護工作量，并解決了過去維護工作必須由專業(yè)人員來完成，而不是由運行人員來完成的不便。本設(shè)計創(chuàng)新點在于將單片機技術(shù)和一線總線技術(shù)相結(jié)合，改進現(xiàn)有的用放大和集成電路采集系統(tǒng)。同時充分利用有限端口，在保證溫度采集可靠性的基礎(chǔ)上簡化電路、降低成本。參考文獻[1] [J].傳感器技術(shù)，2005，（12）：52.[2] ［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2000，（1）：5859[3] 周月霞，孫傳友. DS18B20 硬件連接及軟件編程[J].傳感器世界，2001，（12）:3542.[4] 周建春，[J].通信技術(shù)，2011，4（5）:7882.[5] [M].北京：高等教育出版社，2001：397407.[6] 楊恢先，[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社, 2002：3652.[7] 徐淑華，程退安，[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1994：85107.[8] [J].電子技術(shù)應(yīng)用,2006，5(15):42.[9] [J].自動化與儀表，2000，(15): 6668.[10] 秦娟，[J].天津理工大學(xué)報，2007，(23):5153.[11] 何立明，單片機應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2000:99110.[12] [M].重慶:科學(xué)技術(shù)文獻出版社重慶分社，2003:7280.[13] 邦田. 電子電路實用抗干擾技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，1994:3452.[14] 董慧敏，朱智民. 多點溫度檢測系統(tǒng)電路設(shè)計[J].漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007，(6):167168.致 謝我的畢業(yè)設(shè)計，是在趙鵬老師的理論與實踐技術(shù)相結(jié)合地指導(dǎo)下，進行大膽的理論與實踐相結(jié)合，動手能力得到了較嚴格地訓(xùn)練，使我學(xué)到了怎樣去查找翻閱有關(guān)理論資料和技術(shù)手冊，把書本上知識總結(jié)起來去應(yīng)用于實踐，學(xué)到了研究、開發(fā)，設(shè)計單片微型計算機對工業(yè)過程控制的一套完整的方法，受益很大。在論文上給我很多的幫助和指導(dǎo)。硬件軟件都要涉及。本畢業(yè)設(shè)計鍛煉了我的動手能力，進一步強化了專業(yè)知識，提高了將所學(xué)知識應(yīng)用于實踐的能力。在即將走出校門，踏上工作崗位之際，是大有收益的。由于本人水平有限，而且經(jīng)驗不足。論文中的錯誤與紕漏之處在所難免，懇請各位老師指正。謝謝!在此感謝大學(xué)四年對我辛勤教導(dǎo)的老師們以及同窗四年的同學(xué)，謝謝你們對我四年的關(guān)心和照顧。 附錄A 多路溫度檢測系統(tǒng)示意圖附錄B DS18B20溫度測量程序TEMPHEAD DATA 36H 。讀取的溫度值存放的單元 TEMPL DATA 26H 。存放讀取溫度的低字節(jié) TEMPH DATA 27H 。存放讀取溫度的高字節(jié) TEMPHC DATA 28H 。存放BCD碼調(diào)整后溫度的高字節(jié) TEMPLC DATA 29H 。存放BCD碼調(diào)整后溫度的低字節(jié) DISPLY DATA 70H 。70H～74H顯示單元(依次存放為小數(shù)位,個位,十位,百位,通道號數(shù)) DISPLY1 DATA 71H DISPLY2 DATA 72H DISPLY3 DATA 73H TONG DATA 74H STONG0_X DATA 6AH 。6AH～6DH為0通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個位,十位,百位數(shù)) STONG0_G DATA 6BH STONG0_S DATA 6CH STONG0_B DATA 6DH STONG1_X DATA 6EH 。6EH～6FH,76H～77H為1通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個位,十位,百位數(shù)) STONG1_G DATA 6FH STONG1_S DATA 76H STONG1_B DATA 77H STONG2_X DATA 78H 。78H～7BH為2通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個位,十位,百位數(shù)) STONG2_G DATA 79H STONG2_S DATA 7AH STONG2_B DATA 7BH STONG3_X DATA 7CH 。7CH～7FH為3通道設(shè)定值存放單元(依次為小數(shù)位,個位,十位,百位數(shù))