【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(guò)程中的非線(xiàn)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(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)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。 另外，由于 DS18B20 單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì) 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(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 8 圖 DS18B20的內(nèi)部測(cè)溫電路框圖 DS18B20 控制方法 DS18B20 與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是 Vcc接外部電源， GND 接地，I/O 與單片機(jī)的 I/O 線(xiàn)相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí) VDD、 GND 接地， 2腳作為信號(hào)線(xiàn)，與 STC89C52 的這 管腳相接。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電， DS18B20 溫度傳感器的 3腳與 2腳間連接一個(gè) ，用以抬高 2 腳的電位。這樣才保證總線(xiàn)上有足夠的驅(qū)動(dòng)電流對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫(xiě)操作。 CPU 對(duì) DS18B20 的訪問(wèn)流程是：先對(duì) DS18B20 初始化，再進(jìn)行 ROM 操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。 DS18B20 每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主 機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 DS18B20 的延時(shí)問(wèn)題 雖然 DS18B20 有諸多優(yōu)點(diǎn)，但使用起來(lái)并非易事，由于采用單總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式， DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 均由同一條線(xiàn)完成。因此，對(duì)讀寫(xiě)的操作時(shí)序要求嚴(yán)格。為保證 DS18B20 的嚴(yán)格 I/O 時(shí)序，需要做較精確的延時(shí)。在 DS18B20 操作中，有了比較 精確的延時(shí)保證，就可以對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫(xiě)操作、溫度轉(zhuǎn)換及顯示等操作。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： （ 1） 64 位光刻 ROM（ 2）溫度傳感器（ 3）非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL（ 4）高速暫存器。 該裝置信號(hào)線(xiàn)高的時(shí)候，內(nèi)部電容器儲(chǔ)存能量通由 一 線(xiàn)通信線(xiàn)路給片子供電，而且在低電預(yù)置 斜率累加器 計(jì)數(shù)比較器 減法計(jì)數(shù)器 低溫度系數(shù)振蕩器 預(yù)置 減到 0 溫度寄存器 高溫度系數(shù)振蕩器 減法計(jì)數(shù)器 2 減到 0 增加 停止 9 平期間為片子供電直至下一個(gè)高電平的到來(lái)重新充電。 DS18B20 的電源也可以從外部 的電壓得到。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 與熱敏電阻比較 DS18B20 熱敏電阻 測(cè)溫范圍 55℃ — +125℃ 55℃ — +150℃ 測(cè)量精度 177。 ℃ 177。 1℃（需較正） 系統(tǒng)管理性 很好 較差 擴(kuò)充性 全球唯一編號(hào) , 易 管理 布線(xiàn)有關(guān) (開(kāi)關(guān)位置決 定 ) 集成化 高 無(wú) 穩(wěn)定性 很高 較差 抗干擾性 好 較差 壽命 長(zhǎng) 較長(zhǎng) 數(shù)字化 全 無(wú) 價(jià)格 較高 較低 互換性 很好 一般 線(xiàn)纜影響精度 無(wú) 有 告警設(shè)定 有 無(wú) 測(cè)控分機(jī)數(shù)量 少 多 線(xiàn)纜用量 節(jié)省 較多 綜上所述： 本系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。 TC35 模塊 外圍電路 TC35 模塊 概述 TC35 模塊 是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的高性能 GSM 模塊， 主要由 GSM 基帶處理器 、GSM 射頻模塊 、 供電模塊 (ASIC)、 閃存 、 ZIF 連接器 、 天線(xiàn)接口六部分組成。 在應(yīng)用系統(tǒng)中很容易集成 。 其 主要 特點(diǎn)是 ： (1)頻段為雙頻 GSM900MHz 和GSM1800MHz； (2)支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真 ； (3)電源范圍寬 （ ～ ）；(4)具有 RS232 接口和語(yǔ)音接口 ； (5)可選波特率為 300bps～ 115kbps， 自動(dòng)波特率為 ～ 115kbps； (6)它支持 文本 模式 和 PDU 模 式的 SMS 短消息 ； (7)具有 AT命令集接口 。 10 TC35 模塊的 工作原理 與應(yīng)用電路 TC35 模塊在本系統(tǒng)的應(yīng)用外圍電路如下圖所示， 其 主要由幾部分組成：電源供電電路、啟動(dòng)電路、指示燈電路、 SIM 卡電路、串口通信電路。 圖 TC35模塊的外圍電路圖 1） 電源供電：主要是由 LM2596ADJ 為核心的穩(wěn)壓電源電路（下述）輸出 接到 TC35 模塊的 ZIF 接口（ 40引腳）的第 1～ 5引腳（ Vbatt+），而第 6～ 10引腳（ GND）接地 。 2） 啟動(dòng)電路：接通電源后，必須給 IGT 引腳加上一個(gè)超過(guò) 100 ms 的低電平，這樣 TC35 模塊才能正常啟動(dòng)，啟動(dòng)后， IGT引腳應(yīng)保持高電平 ()。其硬件電路連接如電路圖所示： IGT 引腳通過(guò)一個(gè)電阻和控制按鍵與地（低電平）連接。 3） 指示燈電路： SYNC 引腳通過(guò)一個(gè) NPN三極管來(lái)控制 LED指示燈，構(gòu)成了一個(gè)狀態(tài)指示電路。通過(guò)指示燈的亮滅情況可以判斷 TC35 模塊的工作狀態(tài)：當(dāng) LED 熄滅時(shí)，表示 TC35 模塊沒(méi)有工作；當(dāng) LED 亮 600ms 滅 600 ms 時(shí)，指示SIM 卡沒(méi)有插好或者正在網(wǎng)絡(luò)登錄中；當(dāng) LED 亮 75ms 滅 3s 時(shí)， 說(shuō)明 TC35模塊 啟動(dòng)登錄成功。 11 4） SIM 卡電路： TC35 模塊 在 ZIF 連接器上為 SIM 卡接口預(yù)留了 6 個(gè)引腳 （ CCVCC、CCGND、 CCRST， CCIO， CCCLK， CCIN） ，所添加的 CCIN 引腳用來(lái)檢測(cè) SIM 卡支架中是否插有 SIM 卡。當(dāng)插入 SIM 卡，該引腳置為高電平，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常工作狀態(tài) 。 5） 串口通信電路： TC35 模塊的 RxD0 引腳與 TxD0 引腳通過(guò) MAX3232 電平轉(zhuǎn)換與PC 或單片機(jī)的串口相連接，可以實(shí)現(xiàn)串行通信。 MAX3232 的典型轉(zhuǎn)換電路如上述電路圖 所示。 顯示電路 七段 LED 顯示器內(nèi)部由 7個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管 的亮暗組合成字符。根據(jù)其內(nèi)部發(fā)光二極管的接線(xiàn)形式，可分成共陰極型和共陽(yáng)極型。本設(shè)計(jì)采用共陽(yáng)極型七段 LED。 根據(jù)顯示溫度數(shù)值的范圍，采用四 位數(shù)碼管，由兩個(gè)鎖存器 74HC573 來(lái)控制，段選鎖存端 DUAN 接 ,位選鎖存端 WEI 接 。 U7 和 U8 的 I/O 口接 P0,通過(guò)控制 74HC573 的鎖存端來(lái)控制其工作。 數(shù)碼管接口有靜態(tài)接口和動(dòng)態(tài)接口兩種：靜態(tài)接口為固定顯示方式，無(wú)閃爍，這種接法占用單片機(jī)接口多，不宜采用；動(dòng)態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當(dāng)循環(huán)顯示的頻率較高時(shí)，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯 示現(xiàn)象，這種顯示需要一個(gè)接口完成字形的輸出（字形選擇），另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點(diǎn)亮（數(shù)位選擇）。 為了節(jié)約接口資源和簡(jiǎn)化電路，本設(shè)計(jì)采用了動(dòng)態(tài)掃描方式。 圖 電源電路 電源電路為整個(gè)系統(tǒng)提供直流電，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中也不容馬虎 ， 還 要考慮到提供的電源要滿(mǎn)足 TC35 模塊的 工作電流，否則， TC35 將不能正常工作 。本設(shè)計(jì) 12 的電源是以 開(kāi)關(guān)電源芯片 LM2596ADJ 為核心的 電源 模塊電路，將 12V/2A 電源轉(zhuǎn)換為 輸出。應(yīng)用電路如下圖 所示 圖 電源電路 驅(qū)動(dòng)外 設(shè) 電路 本系統(tǒng)有二路外部裝置電路如圖 ，因 為 二路電路工作原理基本相同，不同的是外部裝置，分別為降溫裝置（制冷機(jī)）和升溫裝置（加熱設(shè)備） ，故在此只用一個(gè)繼電器為例 。 繼電器與 單片機(jī) 端口相連。若單片機(jī)的 端口輸出 低 電平，則加在三極管 B 極的電壓使得三極管 導(dǎo)通 ，使得固態(tài)繼電器控制端有電流通過(guò)，外部電路開(kāi)關(guān)被吸合，則外部降溫裝置（ 制冷機(jī)）或升溫裝置（加熱設(shè)備 ）工作。若單片機(jī)控制端輸出 高 電平，則外部電路開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，外部裝置不工作。 圖 驅(qū)動(dòng)外部裝置電路 報(bào)警電路 接口電路主要完成報(bào)警 聲。其構(gòu)成圖如圖 所示。 為報(bào)警信號(hào)輸出端口，當(dāng) 口輸出報(bào)警信號(hào)（ 低 電平），使三極管 導(dǎo)通 ，則電流經(jīng)過(guò) R32，從三極管 E 極流向 C 極 使 蜂鳴器 工作， 蜂鳴器 則 發(fā)出報(bào)警聲。若 為 高 電平， 三極管截止，蜂鳴器不工作 。 13 圖 報(bào)警電路 7 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)思想 C語(yǔ)言具有可讀性 與 可移植性強(qiáng)等特點(diǎn)，是使用最多的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。本系統(tǒng)軟件全部采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)。 本系統(tǒng)使用了模塊化的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)思想對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì) ， 這樣 使系統(tǒng)控制軟件便于調(diào)試與優(yōu)化，也便 于 理解和閱讀系統(tǒng)的程序 設(shè)計(jì)。程序分兩大模塊有： 溫度傳感器系列處理： 溫度檢測(cè)程序、溫度顯示程序、比較處理程序、修改限值程序、延時(shí)程序； GSM 網(wǎng)絡(luò) （即控制 TC35 收發(fā)短信程序）： TC35 模塊初始化、控制 TC35 模塊發(fā)送短信息、控制 TC35 模塊接收短信息、控制 TC35 模塊刪除短消息、讀寫(xiě) SIM 卡的電話(huà)本 ； 矩陣 鍵盤(pán)掃描程序、單片機(jī)看門(mén)狗技術(shù)抗干擾 。 溫度傳感器 子 程序 電路正常工作 情況下是不斷地循環(huán)程序， 程序主要功能是不斷檢測(cè)溫度并調(diào)用子程序顯示溫度值，同時(shí)，將溫度值與預(yù)先設(shè)定的限值作比較，不斷檢測(cè)修改限值按鍵，實(shí)現(xiàn)對(duì) 工業(yè)設(shè)備環(huán)境或所監(jiān)測(cè)的環(huán)境 溫度 進(jìn)行 實(shí)時(shí)監(jiān)控。 時(shí)序及 程序流程 圖 如下 ： 14 圖 DS18B20子 程序流程圖 N Y Y N 設(shè)定溫度限值 讀傳感器溫度值 溫度值處理 溫度顯示 按鍵掃描 溫度不 越限？ 越限處理 改限值？ 保存限值 系統(tǒng)初始化 開(kāi)始 15 溫度檢測(cè)程序 該程序功能是把數(shù)字傳感器 DS18B20 檢測(cè) 當(dāng)前 工業(yè)設(shè)備環(huán)境或所監(jiān)測(cè)的環(huán)境 溫度值 ，如果在檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)傳感器不存在則會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，只有在傳感器存在的情況才將檢測(cè)的溫度值 讀入單片機(jī)內(nèi)存單元。其 檢測(cè) 程序流程圖 具體 如下： 圖 DS18B20溫度檢測(cè)程序流程圖 N Y 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令令 寫(xiě)入 18B20 讀溫度前復(fù)位 報(bào)警 18B20 復(fù)位 開(kāi)始 18B20 存在 ？ 延時(shí) 發(fā)出讀溫度命令 寫(xiě)入 18B20 讀入溫度值數(shù)據(jù) 返回 16 比較處理程序 程序功能是取當(dāng)前溫度值與限值比較，若溫度 低于設(shè)定的下限值，外部報(bào)警電路工作，且 加熱 裝置工作；若溫度≥設(shè)定的上限值，報(bào)警、 制冷 裝置工作；如果溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，系統(tǒng)不報(bào)警、 加熱與制冷 裝置不工作。程序流程圖如下： 圖 比較處理 程序流程圖 GSM 主程序 與 SMS(Short Message