【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 如果初始化成功則在1560ms 內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)有DS18B20 返回的低電平0,據(jù)該狀態(tài)可以確定它的存在。但是應(yīng)注意不能無限的等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)判斷。⑦ 若CPU 讀到數(shù)據(jù)線上的低電平0 后，還要進(jìn)行延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出高電平算起（第5 步的時(shí)間算起）最少要480us。⑧ 將數(shù)據(jù)線再次拉到高電平1 后結(jié)束。（２）DS18B20 寫數(shù)據(jù)① 數(shù)據(jù)線先置低電平0。② 延時(shí)確定的時(shí)間為15us。③ 按從低位到高位的順序發(fā)送數(shù)據(jù)（一次只發(fā)送一位）。④ 延時(shí)時(shí)間為45us。⑤ 將數(shù)據(jù)線拉到高電平1。⑥ 重復(fù)①⑤步驟，直到發(fā)送完整個(gè)字節(jié)。⑦ 最后將數(shù)據(jù)線拉到高電平1。（３）DS18B20 讀數(shù)據(jù)① 將數(shù)據(jù)線拉到高電平1。② 延時(shí)2us。③ 將數(shù)據(jù)線拉低到0。④ 延時(shí)6us。⑤ 將數(shù)據(jù)線拉高到1。⑥ 延時(shí)4us。⑦ 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到一個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。⑧ 延時(shí)30us。⑨ 重復(fù)①⑦步驟，直到讀完一個(gè)字節(jié)。 硬件電路設(shè)計(jì) 測(cè)溫電路本設(shè)計(jì)采用DS18B20溫度傳感器作為溫度采集電路核心部件。DS18B20是美國DALLAS 半導(dǎo)體公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理。目前常用的單片機(jī)與外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇锌偩€主要有I178。C 總線以同步串行二線方式進(jìn)行通信（一條時(shí)鐘線，一條數(shù)據(jù)線），SPI總線則以同步串行三線方式進(jìn)行通信（一條時(shí)鐘線，一條數(shù)據(jù)輸入線，一條數(shù)據(jù)輸出線），而SCI 總線是以異步方式進(jìn)行通信的（一條數(shù)據(jù)輸入線，一條數(shù)據(jù)輸出線）。這些總線至少需要兩條或兩條以上的信號(hào)線，而DS18B20使用的單總線技術(shù)與上述總線不同，它采用單條信號(hào)線，既可傳輸時(shí)鐘，又可傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而單總線技術(shù)具有線路簡(jiǎn)單，硬件開銷少，成本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。單總線適用于單主機(jī)系統(tǒng)，能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備。主機(jī)可以是微控制器，從機(jī)可以是單總線器件，他們之間的數(shù)據(jù)交換只通過一條信號(hào)線。當(dāng)只有一個(gè)從機(jī)設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)可按單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作；當(dāng)有從機(jī)設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)則按多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作。設(shè)備（主機(jī)或從機(jī)）通過一個(gè)漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能夠釋放出總線，而讓其他設(shè)備使用總線。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的溫度采集電路圖如圖27所示[[] Designer實(shí)用寶典原理圖與PCB設(shè)計(jì)[M]. 北京，電子工業(yè)出版社，2007.]。圖27 測(cè)溫電路由圖可以看出，DS18B20 和單片機(jī)的連接非常簡(jiǎn)單，單片機(jī)只需要一個(gè)I/O 口就可以控制DS18B20。這個(gè)圖的接法是單片機(jī)與一個(gè)DS18B20 通信，如果要控制多個(gè)DS18B20 進(jìn)行溫度采集，只要將所有的DS18B20 的I/O 口全部連在一起就可以了。在具體操作時(shí)，通過讀取每個(gè)DS18B20 內(nèi)部芯片的序列號(hào)來識(shí)別。本系統(tǒng)僅操作一個(gè)DS18B20 進(jìn)行溫度采集。 顯示電路單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常都需要進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，這包括人對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人們顯示運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行結(jié)果等。LED 顯示電路由段驅(qū)動(dòng)電路和位驅(qū)動(dòng)電路組成。由于單片機(jī)的并行口不能驅(qū)動(dòng)LED 顯示器，必須采用專門的驅(qū)動(dòng)電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能正常工作。如果驅(qū)動(dòng)電路能力差，即負(fù)載能力不夠，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動(dòng)電路長期在超負(fù)荷下運(yùn)行容易損壞。LED 顯示器的顯示控制方式分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種，若選擇靜態(tài)顯示，則LED 驅(qū)動(dòng)器的選擇較為簡(jiǎn)單，只要驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力與顯示器的電流相匹配即可；動(dòng)態(tài)顯示則不同，由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段和位選信號(hào)共同配合完成的，因此，要同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)能力，而且段的驅(qū)動(dòng)能力決定位的驅(qū)動(dòng)能力[[] :電子線路設(shè)計(jì)制版與仿真[M].北京:清華大學(xué)出版社，2008.]。數(shù)碼管位選代碼如圖28所示。管腳數(shù)顯示dpgfedcba十六進(jìn)制數(shù)0110000000C0H1111110010F9H2101001000A4H3101100000B0H41001001099H51001001092H61000001082H7111110000F8H81000000080H91001000090H圖28 數(shù)碼管位選代碼 報(bào)警電路當(dāng)溫度超過設(shè)定溫度時(shí)，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，蜂鳴器鳴叫、二極管閃爍。蜂鳴器由單片機(jī)P3~7口控制，用三極管驅(qū)動(dòng)，電路如圖29所示[[] [M].北京:高等教育出版社，2008.]。圖29 報(bào)警電路 降溫、加熱電路繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。當(dāng)溫度超過設(shè)定溫度后，單片機(jī)控制繼電器，繼電器通過三極管驅(qū)動(dòng)，但三極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，繼電器繞組感生出一個(gè)較大的自感電壓。它與電源電壓疊加后加到控制繼電器線圈的三極管上，使發(fā)射結(jié)有可能被擊穿。為了消除這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有害影響，在繼電器線圈兩端反向并聯(lián)抑制二極管，以吸收該電動(dòng)勢(shì)，保證三極管的安全。降溫、加熱電路如圖210所示。圖210 降溫、加熱電路 其他電路（1） 按鍵輸入電路考慮到系統(tǒng)的要求，還需設(shè)計(jì)按鍵輸入電路，基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)工作時(shí)應(yīng)具備以下功能：?可以切換顯示實(shí)時(shí)溫度和溫度上限值。?可以調(diào)節(jié)溫度上、下限。要實(shí)現(xiàn)這些功能，可以通過按鍵輸入電路。鍵盤結(jié)構(gòu)可分為獨(dú)立式鍵盤和行列式鍵盤（矩陣式）兩類，由于本系統(tǒng)只采用4 個(gè)按鍵，因此可選用獨(dú)立式按鍵，按鍵采用輕觸開關(guān)。這4個(gè)按鍵的功能分別是：調(diào)整溫度上限、加減1，復(fù)位。如圖211所示。圖211 按鍵電路（2） 電源電路由于該系統(tǒng)需要穩(wěn)定的5V 電源，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須采用能滿足電壓，電流和穩(wěn)定性要求的電源。本電源采用三端集成穩(wěn)壓器LM7805。它僅有輸入端、輸出端及公共端三個(gè)引腳。其內(nèi)部設(shè)有過流保護(hù)，過熱保護(hù)及調(diào)整管安全保護(hù)電路。由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作為穩(wěn)壓電源。圖212為電源電路連接圖[[] [M].北京:高等教育出版社，2009.]。圖212 電源電路3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。按照軟件的功能，把軟件分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測(cè)量、計(jì)算、顯示、通訊等。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。圖31為讀取數(shù)據(jù)流程圖，具