【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。高速暫存RAM的第8字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯1。第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第2字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，℃／LSB形式表示。當(dāng)符號(hào)位S＝0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位S＝1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表31 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與RAM中的TH、TＬ字節(jié)內(nèi)容作比較。若T＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)ROM的前56位來計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。DS18B20的測(cè)溫原理是這這樣的,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器溫度寄存器中，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，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)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。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)器門未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化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)。167。 PL2303HX簡介PL2303是Prolific公司生產(chǎn)的一種高度集成的RS232USB接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個(gè)RS232全雙工異步串行通信裝置與USB功能接口便利聯(lián)接的解決方案。該器件內(nèi)置USB功能控制器、USB收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)的UART，只需外接幾只電容就可實(shí)現(xiàn)USB信號(hào)與RS232信號(hào)的轉(zhuǎn)換，能夠方便嵌入到手持設(shè)備。該期間作為USB/RS232雙向轉(zhuǎn)換器，一方面從主機(jī)接受USB數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為RS232信息流格式發(fā)送給外設(shè)；另一方面，從RS232外設(shè)接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB數(shù)據(jù)格式傳送回主機(jī)。這些工作全部由器件自動(dòng)完成，開發(fā)者無需考慮固件設(shè)計(jì)。通過利用USB塊傳輸模式，利用龐大的數(shù)據(jù)緩沖器和自動(dòng)流量控制，PL2303HX能夠?qū)崿F(xiàn)更高的吞吐量比傳統(tǒng)的UART（通用異步收發(fā)器）端口，高達(dá)115200bps的波特率可用于更高的性能使用。167。 硬件電路圖設(shè)計(jì)167。 主板電路系統(tǒng)整體硬件電路包括，溫度檢測(cè)電路，LED燈控制電路，開關(guān)輸入檢測(cè)電路，串行通訊接口電路，單片機(jī)主板電路等，如圖33所示。圖33 系統(tǒng)主板電路167。 溫度檢測(cè)電路溫度檢測(cè)電路包括滑動(dòng)變阻器2個(gè)，以及A/D轉(zhuǎn)換。而單片機(jī)STC12C5A60S2可以在其內(nèi)部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，如圖34所連P1口為A/D轉(zhuǎn)換接口。前面介紹了溫度傳感器，為了方便期間，可將溫度傳感器傳來的數(shù)據(jù)簡化為電壓值，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換傳入上位機(jī)中。圖34 溫度檢測(cè)電路167。 鍵盤電路鍵盤電路設(shè)計(jì)采用8個(gè)獨(dú)立按鍵來對(duì)應(yīng)8個(gè)LED燈，S1~S8對(duì)應(yīng)L1~L8，電路原理圖如圖7所示。~。圖35 鍵盤電路167。 LED燈控制電路LED燈一共八個(gè)，分別是白色、黃色、綠色和紅色各兩個(gè)。它們連在P2引腳上。用來對(duì)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)通信做一個(gè)直觀的控制顯示。圖36 LED燈控制電路167。 串口通信電路串口通信電路采用的是USB接口與上位機(jī)通信。USB是英文Universal Serial BUS的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。它不是一種新的總線標(biāo)準(zhǔn)，而是應(yīng)用在PC領(lǐng)域的接口技術(shù)。USB是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合提出的。USB是一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。USB接口支持設(shè)備的即插即用和熱插拔功能。除此之外，電路中用到了上文提到的PL2303轉(zhuǎn)換器，引腳TXD接單片機(jī)RXD引腳，而PL2303的RXD引腳接單片機(jī)TXD引腳。圖37 串口通信電路第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)167。 單片機(jī)接口程序設(shè)計(jì)單片機(jī)接口程序采用C51語言編寫，這是專門為51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的高效率C語言編譯器，符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)，生成的程序代碼運(yùn)行速度極高，所需要的存儲(chǔ)器空間極小，匯編語言更簡單易用。接口程序編寫時(shí)，首先進(jìn)行串口的初始化，即在SCON寄存器中賦值050H，將波特率設(shè)置為9600，用定時(shí)器1產(chǎn)生波特率，串口工作在方式2。下面為串口通信程序流程圖。圖41 下位機(jī)串口通信流程圖只有上位機(jī)能夠主動(dòng)發(fā)命令。也就是說在下位機(jī)接收到上位機(jī)的命令后,才進(jìn)行發(fā)數(shù)據(jù)或進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)作,它不能主動(dòng)向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。單片機(jī)在接收到上位機(jī)的數(shù)字后,返回這個(gè)數(shù)字，并由PC顯示出來。數(shù)字的起始符是數(shù)字00，結(jié)束符是數(shù)字FF。167。167。 VISA簡介虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)（VISA，Virtual Instrument Software Architecture），采用通用的I/O口標(biāo)準(zhǔn)，具有與儀器硬件接口和具體計(jì)算機(jī)無關(guān)的特性，即VISA是面向器件功能，而不是面向接口總線的，在控制VXI，GPIB,RS232等儀器時(shí)，不必考慮接口總線類型。167。 串口通訊函數(shù)本章節(jié)用到的主要串口通訊調(diào)用函數(shù)為：Functions InstrumentI/O VISA Advanced Interface Specific Serial。該函數(shù)主要用于串口的初始化，其主要參數(shù)的意義如下：VISA resource name：VISA資源名稱，在這里指串口號(hào)；Baund rate：波特率，默認(rèn)為9600；Data bits：一幀信息中的位數(shù)，LabVIEW中允許5~8位數(shù)據(jù)，默認(rèn)值為8位；Stop bits：一幀信息中的停止位的位數(shù)，可為1位、1位半或2位；Parity：奇偶校驗(yàn)設(shè)置?？芍^無校驗(yàn)、奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)；Flow control：該參數(shù)數(shù)據(jù)類型為簇，用于串口通訊中的握手方式。VISA Write模塊把Write buffer中的字符串寫入指定的設(shè)備．返回實(shí)際傳送的字節(jié)數(shù)。VISA Read根據(jù)指定讀取的字節(jié)數(shù)讀入設(shè)備中的數(shù)據(jù)，返回實(shí)際傳送的字節(jié)數(shù)。VISA CIose關(guān)閉與指定設(shè)備的通訊過程．釋放系統(tǒng)資源。本文在實(shí)現(xiàn)LabVIEW與STC12C5A60S2單片機(jī)串口通信的串口通訊設(shè)置上．采用波特率為9600，無奇偶校驗(yàn)．8位數(shù)據(jù)位．1位停止位．禁止軟、硬件握手。167。 HMI設(shè)計(jì)LabView中的前面板就是圖形化用戶界面，用于設(shè)置數(shù)值輸入和輸出量觀察。以STC12C5A60S2單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)為例．設(shè)計(jì)了 LabView串口設(shè)置及HMI界面，如圖10所示。通過設(shè)置與STC12C5A60S2單片機(jī)串口通信匹配的波特率、串口號(hào)、數(shù)據(jù)位和停止位，實(shí)現(xiàn)labView與STC12C5A60S2單片機(jī)串口通信，并用數(shù)值顯示控件和溫度檢測(cè)單片機(jī)測(cè)得的數(shù)值，實(shí)現(xiàn)了LED燈的控制，開關(guān)量的控制。如圖，圖中的開關(guān)量一對(duì)一控制單片機(jī)的LED燈電路，單片機(jī)上的開關(guān)量控制HMI界面上的燈，達(dá)到通訊目的。圖42 LabView HMI設(shè)計(jì)167。在程序的開始階段首先需要調(diào)用VISA Configure Serial Port完成串口參數(shù)的設(shè)置，包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等等。本次設(shè)計(jì)統(tǒng)一設(shè)計(jì)為波特率為9600、數(shù)據(jù)位為校驗(yàn)位無，為0、停止位為1。圖43 串口初始化圖44 主程序框圖當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí),通過VISA Write向單片機(jī)發(fā)送“發(fā)送請(qǐng)求命令”,由于LabView的串行通信子V1只允許對(duì)字符串類型的數(shù)值進(jìn)行讀寫,因此在數(shù)據(jù)處理時(shí),必須進(jìn)行字符串與數(shù)字的轉(zhuǎn)換,可以采用字符串到數(shù)字的轉(zhuǎn)換函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，本次設(shè)計(jì)的發(fā)送數(shù)據(jù)格式設(shè)定成16進(jìn)制，而在LabView中字符串直接有十六進(jìn)制的顯示方式，所里在這里就不需要添加字符轉(zhuǎn)換函數(shù)。 在接到計(jì)算機(jī)發(fā)送來的請(qǐng)求信號(hào)后,單片機(jī)則回應(yīng)應(yīng)答信號(hào),計(jì)算機(jī)通過VISA Read．vi節(jié)點(diǎn)讀取單片機(jī)的應(yīng)答信號(hào),并且判斷是否收到來控制順序結(jié)構(gòu)中的While循環(huán)。當(dāng)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)相等時(shí)，通信狀態(tài)區(qū)條件結(jié)構(gòu)選擇真，顯示通信正常，當(dāng)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)不相等時(shí)，通信狀態(tài)區(qū)條件結(jié)構(gòu)選擇假，顯示通信異常。程序設(shè)計(jì)的步驟如下：1．建立新VI程序 啟動(dòng)NI LabView程序，