【文章內(nèi)容簡介】 圖 315 DS18B20 元件圖及實物圖DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－Wire ，即單總線器件，具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，與單片機接口僅需占用一個 I/O 端口，無須任何外部元件，直接將環(huán)境溫度轉化成串行數(shù)字信號供處理器處理。其特性如下：（1）只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。（2）在 DS18B20 中的每個器件上都有獨一無二的序列號。（3）實際應用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。（4）測量溫度范圍在－55℃到＋125℃之間。（5）數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。（6）內(nèi)部有溫度上、下限報警設置。（7）支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。（8）電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。如果需要控制多個 DS18B20 進行溫度采集，只需將 DS18B20 的 I/O 口都連到一起。如圖 316 所示。DS18B20 DS18B20 DS18B20GND GND GNDVCCVCC單片機....圖 316 DS18B20 多點測溫DS18B20 的引腳功能為：DQ 為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND 為電源地；VCC 為外接供電電源輸入端。本設計使用單片機 AT89C51 的 口與 DS18B20 的單總線端口 DQ 相連。如圖 315 所示。DS18B20 內(nèi)部結構主要由四部分組成：64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。DS18B20在出廠時默認設置為12位，最高位為符號位，溫度值共11位。單片機在讀取數(shù)據(jù)時一次讀取2個字節(jié)共16位，前5位為符號位，當前5位為1時，讀取的溫度為負值。而當前5位為0時，讀取的溫度為正值。根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機控制 DS18B20 完成溫度轉換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。復位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉500 微秒，然后釋放，DS18B20 收到信號后等待 16～60 微秒左右，后發(fā)出 60～240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復位成功。在實際使用中，DS18B20 有以下事項需要注意：①在對 DS18B20 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。② 在用 DS18B20 進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。因為連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的。③向 DS18B20 發(fā)出溫度轉換命令后，程序要等待 DS18B20 的返回信號，假如某個 DS18B20 接觸不好，當程序讀該 DS18B20 時，將沒有返回信號，程序會進入死循環(huán)。DS18B20 的初始化、工作時序見第四章。 顯示模塊 LED顯示器接口電路 常用的 LED顯示器有 LED狀態(tài)顯示器（俗稱發(fā)光二極管）LED 七段顯示器（俗稱數(shù)碼管和 LED十六段顯示器，發(fā)光二極管可顯示兩種狀態(tài)，用于系統(tǒng)顯示；數(shù)碼管用于數(shù)字顯示；LED 十六段顯示器，用于字符顯示）　　　1．數(shù)碼管結構 數(shù)碼管由 8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構成，通過不同組合可用來顯示數(shù)字 AF及小數(shù)點“.”。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結構?！　　?. 數(shù)碼管工作原理 共陽極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二級管的陽極（二極管正端）連接在一起。通常會共陽極接高電平 ，則該數(shù)碼管導通并點亮。共陰極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。公共陰極接低電平（一般接地）當某個陽極接高電平，則該數(shù)碼管并點亮。 開關模塊本課題溫度設定由矩陣式鍵盤設定，鍵盤是一組按鍵的組合，共有 12 個按鍵，分別是 0、+、，電路如圖 318 所示。 。通常用到的開關都是機械彈性開關，當開關閉合時，線路導通，開關斷開時，線路斷開。單片機AT89C51 的 P2 口作為檢測按鍵時用的 I/O 口與矩陣鍵盤兩端都相連，在檢測是否有鍵按下時需人為通過 P2 口送出低電平。即采用掃描式讀鍵值。檢測時，先送一列為低電平，其余幾列全為高電平，然后輪流檢測一次各行是否有低電平，若某一行有低電平，則可確認當前按下的鍵的行列數(shù)。鍵在按下和釋放的瞬間會產(chǎn)生抖動現(xiàn)象，因此在檢測鍵盤時要加上去抖動電路，本設計使用延時程序來去抖動。圖 318 鍵盤模塊 報警模塊本設計采用發(fā)光二極管和蜂鳴器作為報警裝置。當實際溫度達到上限或下限時，相關二極管發(fā)光、蜂鳴器報警；實際溫度低于設定溫度時，發(fā)光二極管點亮報警。二極管分別與 、 、 、 相連，蜂鳴器與 連接。電路如圖 319 所示。 圖 319 報警模塊及相應管腳連接第 4 章 系統(tǒng)軟件設計及調(diào)試 系統(tǒng)程序設計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。首先新建工程（Projectnew project） ，如圖 41 所示。圖 41 新建工程，如圖 42 所示。圖 42 保存工程點擊保存后在跳出來的對話框中選擇 Ateml 下面的 89c51 單片機。如圖 43 所示。圖 43 選擇單片機類型這時工程管理窗口的文件頁（Files）會出現(xiàn)“Target1” ，將其前面+號展開，接著選擇 Source Group1，右擊鼠標彈出快捷菜單，選擇 “Add File to Group ‘Source Group1’”，如圖 44 所示。出現(xiàn)一個對話框，要求尋找并加入源文件， ，如圖 45 所示。打開空白 c 文件就可以開始編寫程序了。圖 44 添加源文件圖 45 源文件 DS18B20 測溫程序設計DS18B20 的控制指令如下：① CCH— 跳過 ROM。忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)送溫度變換命令。② 55H—匹配 ROM，發(fā)出此命令后發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應的 DS18B20 并使之做出響應。③ 33H—讀 ROM 中的編碼。如果主機只對一個 DS18B20 進行操作（即本設計這樣的情況） ，只需用跳過ROM（CCH）命令就可進行溫度轉換和讀取操作。如下：① 44H—溫度轉換。啟動 DS18B20 進行溫度轉換，結果存入內(nèi)部 9 字節(jié)的 RAM中。② BEH—讀暫存器。讀內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)。③ 4EH—寫暫存器。發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的第 3 字節(jié)寫上下限溫度數(shù)據(jù)命令，隨后傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。工作時序及相應程序：⑴ 初始化：① 先將數(shù)據(jù)線置高電平 1；② 延時；③ 數(shù)據(jù)線拉到低電平 0；④ 延時；⑤ 數(shù)據(jù)線拉到高電平 1；⑥ 延時等待；⑦ 數(shù)據(jù)線再次拉到高電平 1。 具體的程序應用如下： void dsreset(void){ uint i。 ds=0。 i=103。while(i0)i。ds=1。i=4。while(i0)i。 }⑵ 寫數(shù)據(jù)：① 數(shù)據(jù)線置低電平 0；② 延時 15us；③ 按從低位到高位的順序發(fā)送數(shù)據(jù)；④ 延時 45 us；⑤ 將數(shù)據(jù)線拉到高電平 1；⑥ 重復步驟①～⑤，直到發(fā)送完整個字節(jié)；⑦ 再次將數(shù)據(jù)線拉高到 1。⑶ 讀數(shù)據(jù)：① 將數(shù)據(jù)線拉高到 1；② 延時 2us；③ 將數(shù)據(jù)線拉低到 0；④ 延時 6us；⑤ 將數(shù)據(jù)線拉高到 1；⑥ 延時 4us；⑦ 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到一個狀態(tài)位，并進行數(shù)據(jù)處理；⑧ 延時 30us；⑨ 重復步驟①～⑨，直到讀取完一個字節(jié)。 在編寫具體的程序時，首先要對 DS18B20 進行復位初始化，其次編寫讀一位數(shù)據(jù)函數(shù)、讀一個字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)、寫一個字節(jié)數(shù)據(jù)函數(shù)、溫度的獲取轉換程序、讀溫度程序等子程序。詳細程序見附錄。 LM016L 顯示程序設計基本工作時序：讀狀態(tài) 輸入：RS=0,RW=1,E=1 輸出：D0～D7=狀態(tài)字讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=1,RW=1,E=1 輸出：無寫指令 輸入：RS=0,RW=0,D0～D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：D0 ～D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=1,RW=0,D0～D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出：無初始化設置： 原則上每次進行讀/寫之前都必須進行讀/寫檢測，但由于單片機的操作速度慢于液晶控制器的反應速度，因此可以用簡單延時代替讀/寫檢測。本設計所用初始化指令如下：write_(0X01)。 顯示清 0，數(shù)據(jù)指針清 0write_(0X38)。 設置 16*2 顯示，5*7 點陣，8 位數(shù)據(jù)接口write_(0X0C)。 設置開顯示，不顯示光標write_(0X06)。 寫一個字符后地址指針自動加 1write_(0x80)。 在第一排開始顯示write_(0xC0)。 顯示第二排寫操作時序：① 通過 RS 確定是寫數(shù)據(jù)還是寫命令。寫命令包括使液晶的光標顯示/ 不顯示，需/不需要移屏，在液晶的什么位置顯示等等，寫數(shù)據(jù)是寫要顯示的內(nèi)容。 ② 讀/寫控制端設置為寫模式，即低電平。 ③ 將數(shù)據(jù)或命令送達數(shù)據(jù)線上。 ④ 給 E 使能端一個高脈沖將數(shù)據(jù)送入液晶控制器，完成寫操作。例如，寫控制字程序如下：void write_(unsigne