【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 選用6MHz，故機(jī)器周期為2us，而要保證開(kāi)關(guān)按下后單片機(jī)實(shí)現(xiàn)復(fù)位，需保證復(fù)位端口的高電平至少保持時(shí)間是2個(gè)機(jī)器周期以上。通過(guò)放電公式的計(jì)算，可知C3取22uF,R26取200，R27取1K就能滿足要求。具體電路圖如下：溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire器件，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小等特點(diǎn)。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，在不同的場(chǎng)合當(dāng)中其“封裝”形式多樣，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。故DS18B20的體積小，使用方便，封裝形式多樣等優(yōu)點(diǎn)，使其特別適合在一些空間比較小以及溫度變化的速度比較緩慢的環(huán)境中工作。.DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)及引腳介紹 只要求其通過(guò)一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)，運(yùn)用時(shí)可根據(jù)這個(gè)序列號(hào)判斷其溫度值是來(lái)自那一個(gè)DS19B20。實(shí)際應(yīng)用中可以不需要任何器件就可實(shí)現(xiàn)溫度的測(cè)量，故大大簡(jiǎn)化了電路。溫度可測(cè)量的范圍是－55℃到＋125℃之間。 對(duì)于溫度讀數(shù)的位數(shù)，用戶可以從9位到12位做選擇，對(duì)于不同位數(shù)其分辨率也不同。 芯片內(nèi)部具有有溫度上限值和下限值設(shè)置功能即通過(guò)TH與TL位的設(shè)置 DS18B20管腳及封裝.DS18B20的使用方法 由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，而AT89C51在硬件上是不支持單總線的協(xié)議，因此，我們采用的是通過(guò)軟件模擬單總線的協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)訪問(wèn)DS18B20。因?yàn)镈S18B20是在一根I/O線上讀數(shù)據(jù)和寫(xiě)數(shù)據(jù)，所以對(duì)該數(shù)據(jù)位具有很高的要求。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中DS18B20需要通過(guò)嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證其數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確度。這個(gè)協(xié)議定義了初始化時(shí)序以及讀寫(xiě)時(shí)序，這些時(shí)序都是把單片機(jī)作為系統(tǒng)的主設(shè)備，DS18B20作為從設(shè)備。而每一次命令和傳輸數(shù)據(jù)都得從主設(shè)備啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果主設(shè)備要求從設(shè)備回送一些數(shù)據(jù)，則會(huì)在寫(xiě)命令結(jié)束后，再啟動(dòng)讀時(shí)序來(lái)接收回送回來(lái)的數(shù)據(jù)。在傳輸命令和數(shù)據(jù)時(shí)都會(huì)遵循低位在先高位在后的原則。具體的讀寫(xiě)時(shí)序功能介紹。對(duì)于DS18B20的讀時(shí)序可以分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序。在DS18B20的讀時(shí)序中首先是通過(guò)主設(shè)備把總線電平拉低，在15秒之內(nèi)釋放該總線，這樣才能夠讓DS18B20把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送到總線上。對(duì)于這整個(gè)過(guò)程，DS18B20至少要用60us才能夠?qū)崿F(xiàn)。對(duì)于DS18B20的寫(xiě)時(shí)序同樣可分為寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序，但這兩個(gè)時(shí)序的要求是不同的。寫(xiě)0時(shí)序的時(shí)候，單總線至少要被拉低60us，在這個(gè)過(guò)程中需要保證DS18B20在15us到45us之間正確地采樣IO總線上的“0”電平。當(dāng)要寫(xiě)1時(shí)序時(shí)，拉低單總線后，要求在15us內(nèi)就得釋放該總線。.DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。對(duì)于低溫度系數(shù)晶振來(lái)說(shuō)，溫度這個(gè)因素對(duì)其振蕩頻率影響比較小，故可以用來(lái)產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。而對(duì)于高溫度系數(shù)的晶振來(lái)說(shuō)，其受溫度的影響比較明顯，故其所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)可以送給計(jì)數(shù)器2. DS18B20測(cè)溫原理框圖.設(shè)計(jì)原理本系統(tǒng)采用的是溫度傳感器DS18B20。使用集成芯片的優(yōu)點(diǎn)在于能夠有效地減小外界對(duì)其的干擾，從而可以提高測(cè)量的精度。同時(shí)，集成芯片還簡(jiǎn)化電路。根據(jù)系統(tǒng)性能所需，該模塊共有五個(gè)DS18B20，故可檢測(cè)到五個(gè)點(diǎn)的溫度變化。由于每一個(gè)DS18B20都有一個(gè)64位的編號(hào)，單片機(jī)通過(guò)一根端口線就能與多個(gè)DS18B20進(jìn)行通信，于是減少了微處理器占用的端口數(shù)并且節(jié)省了大量的引線和邏輯電路。詳細(xì)電路如下所示： 溫度檢測(cè)電路顯示電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)要將溫度傳感器監(jiān)測(cè)的溫度顯示出來(lái)。基于需求本系統(tǒng)需要5個(gè)LED數(shù)碼管，第一位用于顯示溫度是來(lái)自那一個(gè)DS18B20，后四位用于顯示具體的溫度，其中三位用于整數(shù)顯示，最后一位用于小數(shù)位顯示。由于五個(gè)LED數(shù)碼管若使用靜態(tài)顯示方法則需要占用太多的I/O口，使得AT89C51的I/O口無(wú)法滿足需求，因此我們采用動(dòng)態(tài)顯示方式，讓數(shù)碼管依次顯示五個(gè)點(diǎn)的溫度。由于采用動(dòng)態(tài)顯示方式時(shí)數(shù)碼管采用的是段驅(qū)動(dòng)電壓為8V的數(shù)碼管，單片機(jī)的輸出電壓無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)器發(fā)光，故需要借助一個(gè)能驅(qū)動(dòng)大尺寸數(shù)碼管發(fā)光的器件，經(jīng)過(guò)相關(guān)資料的查閱，我最后選擇了UDN2981A作為段驅(qū)動(dòng)器件，UDN2596A作為位驅(qū)動(dòng)器件。這樣的設(shè)計(jì)避免了占用大量的I/O口，詳細(xì)電路如下： 溫度顯示電路溫度控制電路及超溫報(bào)警電路設(shè)計(jì)單片機(jī)通過(guò)三極管控制繼電器的通斷，最后達(dá)到控制相應(yīng)的電器的目的。當(dāng)溫度范圍保持在5℃25℃時(shí)，此時(shí)三極管發(fā)射極與基極之間的PN結(jié)未正向?qū)ǘ谷龢O管處于截止?fàn)顟B(tài)，故電器不工作。當(dāng)溫度超過(guò)25攝氏度時(shí)，單片機(jī)向相應(yīng)的端口發(fā)送低電平，從而使三極管處于飽和狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)制冷器工作，而達(dá)到降溫的作用，同時(shí)，聲光報(bào)警器被驅(qū)動(dòng)工作。同理，當(dāng)溫度低于5℃時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)加熱器工作，達(dá)到升溫的作用，同時(shí)，聲光報(bào)警器被驅(qū)動(dòng)工作。在繼電器的選擇上，對(duì)于聲光報(bào)警器電路選擇的是型號(hào)為SRD05VDCSLC的5V電磁繼電器。對(duì)于加熱和降溫電路選擇的是型號(hào)為N23100D的大功率固態(tài)繼電器。使用固態(tài)繼電器（SSR)可以使系統(tǒng)具有較高的機(jī)能。詳細(xì)電路如下圖所示： 聲光報(bào)警器圖例 制熱器圖例整體硬件電路圖（詳見(jiàn)附錄一）五、軟件設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)工具的選擇要使單片機(jī)系統(tǒng)按照人的意圖辦事，需要設(shè)法能夠讓人與計(jì)算機(jī)進(jìn)行對(duì)話，從而使其能夠聽(tīng)從人的指揮。而要完成這項(xiàng)工作，就需要涉及到一個(gè)工具——程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可分為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言用二進(jìn)制編碼表示每一條指令，它可以由計(jì)算機(jī)直接執(zhí)行，執(zhí)行效率高。但機(jī)器語(yǔ)言的指令不直觀，難理解，難記且繁瑣，編寫(xiě)的程序缺乏通用性。 為了克服機(jī)器語(yǔ)言的這些缺點(diǎn)，采用了一種借用具有一定含義的符號(hào)來(lái)表示的語(yǔ)言，這些符號(hào)一般都采用某些有關(guān)的英文單詞的縮寫(xiě)。這樣就出現(xiàn)了另一種程序語(yǔ)言——匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言之間也存在一種對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以對(duì)于不同的計(jì)算機(jī)其匯編語(yǔ)言也是不盡相同的，并且程序編寫(xiě)時(shí)仍需要對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較熟悉，依然比較繁瑣。但相對(duì)于機(jī)器語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，匯編語(yǔ)言要簡(jiǎn)單多了。因此，在實(shí)際中，如果程序運(yùn)行時(shí)間要求比較嚴(yán)格，程序與硬件操作聯(lián)系密切，人們還是需要采用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程。相對(duì)于高級(jí)語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言還是有許多的不足，例如與CPU的硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)、對(duì)程序設(shè)計(jì)人員要求較高。在實(shí)際中，我們更偏向于用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，如C語(yǔ)言、C++。C語(yǔ)言和C++語(yǔ)言都是一種非常優(yōu)秀的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言它們都屬于高級(jí)語(yǔ)言。對(duì)象是對(duì)客觀事物的抽象，面向?qū)ο蟮木幊蹋褪轻槍?duì)客觀事物而設(shè)計(jì)的程序。所以，直觀性是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言的最為明顯的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)分析得知，本課題采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程是最方便的。軟件實(shí)現(xiàn)分析從測(cè)量溫度到對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督控制需要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟：?jiǎn)纹瑱C(jī)接受來(lái)自DS18B20的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)UDN2598A控制位選，并通過(guò)UDN2981A驅(qū)動(dòng)LED顯示，比較當(dāng)前溫度是否在5至20攝氏度，若溫度超過(guò)20攝氏度則驅(qū)動(dòng)制冷器和聲光報(bào)警器進(jìn)行處理，直到溫度降至正常復(fù)位，控制電路和報(bào)警電路才會(huì)停止工作。若溫度低于5攝氏度則驅(qū)動(dòng)制熱器的同時(shí)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警器進(jìn)行報(bào)警。.主程序流程圖開(kāi)始初始化單片機(jī)初始化DS18B20設(shè)定溫度上、限讀取溫度顯示當(dāng)前溫度Y是否啟動(dòng)制熱器低于下限溫度5℃超過(guò)上限溫度25℃判斷當(dāng)前溫度值Y　　是N啟動(dòng)制冷器器NY啟動(dòng)聲光報(bào)警器啟動(dòng)聲光報(bào)警器 主程序流程圖.溫度檢測(cè)電路流程圖本設(shè)計(jì)采用的是單端口單總線的多點(diǎn)溫度檢測(cè)法，在某一刻對(duì)于眾多的在線的DS18B20單片機(jī)需要對(duì)其中的某一個(gè)進(jìn)行操作。在這個(gè)過(guò)程中，首先是發(fā)出匹配ROM命令，單片機(jī)接著會(huì)從EPROM中取出存儲(chǔ)器中的的64位序列號(hào)發(fā)送到總線上，由于每一個(gè)DS18B20的序列號(hào)是不同的，故單片機(jī)可以通過(guò)此序列號(hào)識(shí)別出與那一個(gè)進(jìn)行通信，匹配好DS18B20后，此后的操作便是針對(duì)該DS18B20進(jìn)行的。下面是該過(guò)程的具體工作流程圖，其中有一步驟叫跳過(guò)ROM命令，此后的操作是針對(duì)所有的DS18B20。在本系統(tǒng)中，先發(fā)送跳過(guò)ROM命令，即啟動(dòng)所有的DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，再通過(guò)匹配ROM命令，逐個(gè)讀取DS18B20的溫度數(shù)據(jù)。開(kāi)始 初始化DS18B20發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令等待轉(zhuǎn)換完成I=1初始化DS18B20 I=I+1 發(fā)匹配ROM命令 發(fā)第一個(gè)DS18B20的ID 讀取溫度到緩沖區(qū) 調(diào)用溫度處理子程序 N 第n個(gè)DS18B20處理完否Y返回程序代碼（詳見(jiàn)附錄三）六、調(diào)試分析在調(diào)試過(guò)程中需要對(duì)軟件和硬件分別作出細(xì)致的“檢測(cè)”，在做完這兩步之后再