【文章內(nèi)容簡介】 ，可以直接和單片機進行通訊，大大簡化了電路的復(fù)雜度。DS18B20應(yīng)用廣泛，性能可以滿足題目的設(shè)計要求。DS18B20的測溫電路如圖7所示。測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 ，該部分的溫度采集電路流程如圖6所示：單片機初始話模塊執(zhí)行器模塊按鍵檢測（是否有電平轉(zhuǎn)換）DS18B20及PID初始化DS18B20處理溫度值，換算成BCD碼接收并經(jīng)數(shù)碼管顯示溫度圖6 系統(tǒng)硬件模塊關(guān)系圖圖7 DS18B20接線圖（1）DSI8B20的測溫功能的實現(xiàn)：測溫電路的實現(xiàn)是依靠單片機軟件的編程上。 當(dāng)DSI8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的0，1字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0．062 5℃／LSB形式表示。溫度值格式如表1所示，其中“S”為標(biāo)志位，對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位S=0時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)S=1時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。DSI8B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與TH做比較，若TTH或TTL，則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)。表1 DS18B20溫度值格式表LS ByteMS ByteSSSSS（2） DSl8B20工作過程中的協(xié)議 初始化 RoM操作命令 存儲器操作命令 處理數(shù)據(jù)① 初始化 單總線上的所有處理均從初始化開始② ROM操作命令　總線主機檢測到DSl8B20的存在便可以發(fā)出ROM操作命令之一這些命令如表2所示表2 ROM操作命令表指令代碼Read ROM(讀ROM)33HMatch ROM(匹配ROM)55HSkip ROM(跳過ROM]CCHSearch ROM(搜索ROM)F0HAlarm search(告警搜索)ECH③ 存儲器操作命令如表3所示表3 存儲器操作命令表指令代碼Write Scratchpad(寫暫存存儲器)4EHRead Scratchpad(讀暫存存儲器)BEHCopy Scratchpad(復(fù)制暫存存儲器)48HConvert Temperature(溫度變換)44HRecall EPROM(重新調(diào)出)B8HRead Power supply(讀電源)B4H（3）溫度轉(zhuǎn)換算法及分析由于DS18B20轉(zhuǎn)換后的代碼并不是實際的溫度值，所以要進行計算轉(zhuǎn)換。溫度高字節(jié) (MS Byte）高5位是用來保存溫度的正負（標(biāo)志為S的bit11～bit15），高字節(jié)（MS Byte）低3位和低字節(jié)來保存溫度值（bit0 ~ bit10）。其中低字節(jié)（LS Byte）的低4位來保存溫度的小數(shù)位（bit0 ~ bit 3）。，小數(shù)部分的值，得到真正的數(shù)值，數(shù)值可能帶幾個小數(shù)位，所以采取小數(shù)舍入，保留一位小數(shù)即可。也就說。算法核心：首先程序判斷溫度是否是零下，如果是，則DS18B20保存的是溫度的補碼值，需要對其低8位（LS Byte）取反加一變成原碼。處理過后把DS18B20的溫度Copy到單片機的RAM中，里面已經(jīng)是溫度值的Hex碼了，然后轉(zhuǎn)換Hex碼到BCD碼，分別把小數(shù)位，個位，十位的BCD碼存入RAM中?！〖訜峥刂撇糠钟捎诒鞠到y(tǒng)要控制電熱絲進行加熱，所以功率較大，因此要借助功率驅(qū)動電路。在器件選擇上留足余量，增加安全性。加熱部分采用繼電器控制，電路簡單可靠。其中，D2 4001二極管用于電感線圈的功率釋放，電路如圖8所示。當(dāng)實測溫度低于設(shè)定值時，由單片機輸出高電平信號。三極管9014導(dǎo)通，繼電器開始工作，繼電器可以起到隔離高低電壓的作用，繼電器使交流部分導(dǎo)通對水加溫。繼電器線圈DC 5VD2 4001111Q19014K1~ 220vL N R6 加熱電阻圖8 繼電器控制 當(dāng)設(shè)定溫度低于實測溫度時，為了加快系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度，我們在系統(tǒng)原基礎(chǔ)上添加了設(shè)置了一個冷卻電扇，加速對水溫的降低，從而使系統(tǒng)整體性能得以提善。其中，D2 4001二極管用于繼電器電感線圈的功率釋放，Q2 9014三極管作為開關(guān)使用，當(dāng)三極管導(dǎo)通，使繼電器工作，繼電器使交流部分導(dǎo)通，風(fēng)扇開始工作降溫，其原理圖如圖9所示：繼電器線圈DC 5VD24001Q19014K1~ 220vL N R6 冷卻風(fēng)扇圖9 風(fēng)扇控制 報警電路部分 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的I/O 口是無法直接驅(qū)動的如圖10，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來放大電流就可以。 圖10 報警器接線圖 顯示部分設(shè)計顯示部分使用四位七段數(shù)碼管顯示，由于采用共陽極顯示，所以要加上拉電阻，采用74LS373進行數(shù)據(jù)鎖存，如圖11。共陽極碼表,TABLE: 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0 0x99,0x92,0x82,0xf8 0x80,0x90,0x88,0x83 0xc6,0xa1,0x86,0x8e74LS373 的輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。 當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，Q0～Q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當(dāng) OE 為高電平時，Q0～Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時，Q 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時，D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 引出端符號：D0～D7 數(shù)據(jù)輸入端 　OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） LE 鎖存允許端 　Q0～Q7 輸出端 　　 圖11 數(shù)碼管接線圖 按鍵部分設(shè)計 此部分共使用四個按鍵，其中一個是復(fù)位鍵另外三個是溫度（T0）設(shè)置按鍵。可以任意設(shè)置T0的值，數(shù)碼管為溫度顯示部分顯示T0、T1的值。通過軟件控制可以預(yù)先設(shè)定溫度值T0,此溫度值為我們理想的溫度值，使用延時程序消除抖動。若采集的實際水溫T1小于此值則控制燒水器繼續(xù)加溫，且綠色指示燈亮紅色指示燈滅。若T1達到T0則控制燒水器停止加溫并且紅色指示燈亮綠色指示燈滅蜂鳴器報警。由此而構(gòu)成一個簡單的水溫測量與控制系統(tǒng)，如圖12。圖12 按鍵設(shè)計 系統(tǒng)總的設(shè)計思想是提高靜態(tài)控溫精度，減小調(diào)節(jié)時間和超調(diào)量。整個系統(tǒng)綜合有如下幾個特點：，簡化了電路結(jié)構(gòu)。，實現(xiàn)了把DS18B20放入水中采集溫度。通過調(diào)試達到基本功能指標(biāo)，動態(tài)性能也達到較好的要求。電路如圖13所示:第4章 軟件設(shè)計部分本系統(tǒng)采用的是循環(huán)查詢方式，來顯示和控制溫度的。主要包括四段程序的設(shè)計：DS18B20讀溫度程序，數(shù)碼管的驅(qū)動程序，按鍵處理程序，以及越限報警。系統(tǒng)的主程序流程圖如圖14所示，當(dāng)有信號輸入時，主程序啟動，根據(jù)內(nèi)部設(shè)定的條件逐步運行，達到設(shè)計目的。圖13 總體線路設(shè)計 主程序（main）PID初始化DS18B20的初始化按鍵設(shè)置目標(biāo)溫度DS18B20溫度轉(zhuǎn)換讀取溫度數(shù)碼管顯示信號傳送及處理溫度比較是否小于？控制繼電器加熱溫度比較是否大于？控制風(fēng)扇降溫連續(xù)溫度采樣PID控制進行PID控制　繼電器間斷控制加熱，減少功率和超調(diào)YNYN