【文章內容簡介】 DS18B20 工作過程一般遵循以下協(xié)議：初始化——ROM 操作命令——存儲器操作命令——處理數(shù)據(jù)。 DS18B20的測溫原理 測溫原理每一片 DSl8B20 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列號，在出廠前已寫入片內 ROM 中。主機在進入操作程序前必須用讀 ROM(33H)命令將該 DSl8B20 的序列號讀出。ROM 命7令代碼見表 。程序可以先跳過 ROM，啟動所有 DSl8B20 進行溫度變換，之后通過匹配 ROM，再逐一地讀回每個 DSl8B20 的溫度數(shù)據(jù)。DS18B20 的測溫原理，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送給減法計數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將55 ℃所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預置在55 ℃所對應的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1 的預置值減到 0 時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值。 8表 ROM 操作命令指令 約定代碼 功 能讀 ROM 33H 讀 DS18B20 ROM 中的編碼符合 ROM 55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單線總線上與該編碼相對應的 DS18B20 使之作出響應，為下一步對該 DS18B20 的讀寫作準備搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個數(shù)和識別 64位 ROM 地址，為操作各器件作好準備跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令，適用于單片工作。告警搜索命 令0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過設定值上限或者下限的片子才做出響應溫度變換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉換，轉換時間最長為 500MS，結果存入內部 9 字節(jié) RAM 中讀暫存器 0BEH 讀內部 RAM 中 9 字節(jié)的內容寫暫存器 4EH 發(fā)出向內部 RAM 的第 3，4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟讀命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)復制暫存器 48H 將 E2PRAM 中第 3，4 字節(jié)內容復制到 E2PRAM 中重調 E2PRAM 0BBH 將 E2PRAM 中內容恢復到 RAM 中的第 3，4 字節(jié)讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時 DS18B20 發(fā)送“0” ，外接電源供電 DS18B20 發(fā)送“1” 9計數(shù)器斜率累加器減到 0減法計數(shù)器預 置低溫度系數(shù)振 蕩 器高溫度系數(shù)振 蕩 器計數(shù)比較器預 置溫度寄存器減到 0圖 測溫原理內部裝置 DS18B20的溫度采集過程由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要，系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。溫度的采集流程如圖 所示。初始化DS18B20跳過 ROM匹配溫度變換 延時 1S跳過 ROM匹配讀暫存器轉換成顯示碼數(shù)碼管顯示圖 DS18B20 測溫流程10第四章 單片機接口設計 設計原則DS18B20 有 2 種供電方式，一種是直流電源，還有一種是寄生蟲方式供電。采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1 腳接地，2 腳作為信號線，3 腳接電源。電源是利用直流穩(wěn)壓電源。當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10 μs。采用寄生電源供電方式是 VDD和 GND 端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三狀態(tài)的。主機控制 DS18B20 完成溫度轉換必須經(jīng)過 3 個步驟：?初始化；?ROM 操作指令；?存儲器操作指令。 單片機引腳連接 單片機引腳圖單片機引腳如圖 所示。圖 單片機引腳11 串口引腳串口引腳的連接圖如附錄 1。12第五章 硬件電路設計 主要硬件電路設計硬件電路主要包括：顯示電路，DS18B20溫度傳感器檢測電路，按鍵電路，晶振電路，二極管顯示報警電路，電源電路。(1) 顯示電路顯示電路采用了7段共陰數(shù)碼管掃描電路，管的八個引腳，數(shù)碼管的9號引腳接地。用來顯示當前檢測的溫度值。如。節(jié)約了單片機的輸出端口，便于程序的編寫。，除接口不同外其他一樣。 顯示測量結果電路圖(2) DS18B20溫度傳感器檢測電路溫度采集通過數(shù)字化的溫度傳感器 DS18B20。13 。 溫度傳感器電路引腳圖(3) 按鍵電路。由KKK4三個按鍵控制上、下限溫度值。按鍵。：減少溫度上下限的值。：增加溫度上下限的值。：進入溫控的切換鍵。 按鍵電路圖(4) 晶振控制電路晶振采用的是12MHZ的標準晶振。接入單片機的XTALXTAL2。14 晶振控制電路圖 (5) 復位電路復位電路采用了人工復位的方式，按下按鍵K1使單片機復位。直接接到單片機的RESET引腳。 復位電路圖（6）二極管顯示報警電路。，采用的是高電平驅動，使其發(fā)光發(fā)出警告。15 二極管顯示電路 （8）電源部分電源部分才用的是直流穩(wěn)壓電源，產(chǎn)生5V的穩(wěn)定直流電壓。示。 電源部分電路 軟件系統(tǒng)設計 軟件系統(tǒng)設計一個應用系統(tǒng)要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時還必須得到相應設計合理的軟件的支持，尤其是微機應用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。因此充分利用其內部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與 C51 系列單片機相對應的 51 匯編語言和結構化程序設計方法進行軟件編程。程序設計語言有三種：機器語言、匯編語言和高級語言。機器語言是機器唯一能“懂”的語言，用匯編語言或高級語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機器語言的程序（成為目標程序） ，計算機才能“看懂” ，然后逐一執(zhí)行。16高級語言是面向問題和計算過程的語言，它可通過于各種不同的計算機，用戶編程時不必仔細了解所用的計算機的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強，常常一個語句已相當于很多條計算機指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也便于學習和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機微控制系統(tǒng)，使用匯編語言可以不用像高級語言那樣占用較多的存儲空間，適合于存儲容量較小的系統(tǒng)。同時，本系統(tǒng)對位處理要求很高，需要解決大量的邏輯控制問題。51 指令系統(tǒng)的指令長度較短，它在存儲空間和執(zhí)行時間方面具有較高的效率，編成的程序占用內存單元少，執(zhí)行也非常的快捷，與本系統(tǒng)的應用要求很適合。而且AT89C—51 指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱位處理）指令，可以形成一個相當完整的位操作指令子集，這是 AT89C—51 指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點之一。對于要求反應靈敏與控制及時的工控、檢測等實時控制系統(tǒng)以及要求體積小、系統(tǒng)小的許多“電腦化”產(chǎn)品，可以充分體現(xiàn)出匯編語言簡明、整齊、執(zhí)行時間短和易于使用的特點。本裝置的軟件包括主程序、讀出溫度子程序、復位應答子程序、寫入子程序、以及有關DS18B20的程序（初始化子程序、寫程序和讀程序） 。 程序組成系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，寫入子程序，門限調節(jié)子程序等。1）主程序主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值，溫度測量每 1s 進行一次。這樣可以在一秒之內測量一次被測溫度，其程序流程見圖 所示。通過調用讀溫度子程序把存入內存儲中的整數(shù)部分與小數(shù)部分分開存放在不同的兩個單元中，然后通過調用顯示子程序顯示出來。17圖 主程序流程圖2）讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時需進行 CRC 校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫，程序流程圖如圖 所示。 DS18B20 的各個命令對時序的要求特別嚴格，所以必須按照所要求的時序才能達到預期的目的，同時，要注意讀進來的是高位在后低位在前，共有 12 位數(shù)，小數(shù) 4 位，整數(shù) 7 位，還有一位符號位。18 圖 讀出溫度子程序跳過 ROM 匹配命令寫入子程序溫度轉換命令顯示子程序(延時)寫入子程序寫入子程序DS18B20 復位、應答子程序DS18B20 復位、應答子程序跳過 ROM 匹配命令讀溫度命令子程序終 止南昌工程學院?？飘厴I(yè)設計（論文） 19 3）寫入子程序寫入子程序的流程圖如 所示。圖 寫入子程序進位 C 清 0 清 0延時 12US帶進位右移延時 46US 置 0R2 是否為 0終止開始204）門限調節(jié)子程序門限調節(jié)子程序流程如圖 所示。圖 門限調節(jié)電路21結束語本文詳細講述了系統(tǒng)設計方案，并給出了相關程序流程。本設計應用性比較強，可以應用在倉庫溫度、大棚溫度、機房溫度、水池等的監(jiān)控。另外，如果把本設計方案擴展為多點溫度控制，加上上位機，則可以實現(xiàn)遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)，將具有更大的應用價值。 本文的創(chuàng)新點在于詳細設計了基于單片機 AT89C51 的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)可廣泛用于溫度在 DS18B20 測溫范圍之內的場合，有良好的應用前景。由于單片機的各種優(yōu)越的特性，使得它的經(jīng)濟效益顯的更加突出，有很好的實用性。22 附錄附錄 123原理電路總設計圖24附錄 2源程序：FK1 EQU 24H 。F(k)實測溫度 FK EQU 25H 。F(k)實測溫度暫存 RK E