【文章內(nèi)容簡介】 成55176。C，每當(dāng)計數(shù)器1從預(yù)置數(shù)開始減計數(shù)到0時，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加1176。C，這個過程重復(fù)進(jìn)行直到計數(shù)器2計數(shù)到0時便停止。初始時，計數(shù)器1預(yù)置的是與55176。C像對應(yīng)的一個預(yù)置值。以后計數(shù)器1每一個循環(huán)的預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供。為了補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預(yù)置數(shù)也隨溫度相應(yīng)變化。計數(shù)器1的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度外使溫度寄存器存值增加1176。C計數(shù)器所需的計數(shù)個數(shù)。圖中比較器的作用是以四舍五入的量化方式確定溫度寄存器的最低有效位。在計數(shù)器2停止計數(shù)后，176。C進(jìn)行比較，176。C ,溫度寄存器的最低位就置0。176。C，就置1，176。C,溫度寄存器的最低位就進(jìn)位后置0。這樣，經(jīng)過比較后所得的溫度寄存器的值就是最終讀取的溫度值了，其最末位代表0. 5176。C，四舍五入最大量化誤差為士1/2LSB，176。C當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度就以16位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存存儲器的0、1字節(jié)。單片機(jī)可通過單總線讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位字節(jié)在前，高位字節(jié)在后，176。C/LSB形式表示。設(shè)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(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時，先將二進(jìn)制的各位取反加1后再計算十進(jìn)制。表1是對應(yīng)的一部分溫度值。表1 輸出溫度值的不同進(jìn)制溫度（176。C）輸出的二進(jìn)制碼對應(yīng)的十六進(jìn)制碼+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+0000 0000 0000 10000008H00000 0000 000 00000000H1111 1111 1111 1000FFF8H251111 1110 0110 1111FE6FH551111 1100 1001 0000FC90H 另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，即異步通信，它有嚴(yán)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(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)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)DS18B20溫度傳感器的測溫誤差：在0——70176。C范圍內(nèi)，DS18B20的上下限誤差分別為+176。 176。C，而典型產(chǎn)品的誤差僅為士0 .25176。C。 顯示器及其接口單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管LED(Light Emitting Diode)顯示器、液晶LCD(Liquid Crystal Display)顯示器、CRT顯示器等。LED、LCD顯示器有兩種顯示結(jié)構(gòu)：段顯示（7段、米字型等）和點(diǎn)陣顯示（588點(diǎn)陣）。 LED顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個數(shù)碼管的段選必須接一個8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。此方法的優(yōu)點(diǎn)是占用CPU時間少，顯示便于監(jiān)測和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。動態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。 使用LED顯示器時，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符，必須對數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加上一個小數(shù)點(diǎn)，共計8段。因此為LED顯示器提供的編碼正好是一個字節(jié)。LED采用發(fā)光二極管顯示字段。而我們經(jīng)常采用的是八段顯示器，既LED顯示器中有八個發(fā)光二極管，分別代表“a,b,c,d,e,f,g”七個字段和一個全小數(shù)點(diǎn)“ dp”。他有兩種結(jié)構(gòu)，共陽極和共陰極。共陰極LED顯示器的發(fā)光二極管的負(fù)極接地，當(dāng)發(fā)光二極管的正極為高電平時，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。共陽極LED顯示器的發(fā)光二極管正極相連，當(dāng)二極管的負(fù)極為低電平時，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。LED顯示器的結(jié)構(gòu)和封裝如圖所示。圖9 LED封裝圖（共陰極、共陽極）一般的在使用LED顯示器時，工作電流約為5——10 mA/段，這樣當(dāng)LED處于全亮狀態(tài)時，工作電流約為40——80mA左右。當(dāng)然LED的發(fā)光的強(qiáng)度除了與工作電流有關(guān)，還與LED的型號有關(guān)。溫度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計4 溫度檢測系統(tǒng)的軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計在這里就是指單片機(jī)的軟件設(shè)計，本系統(tǒng)是采用C語言來進(jìn)行程序設(shè)計的，主要包括顯示子程序,復(fù)位程序,寫程序讀程序，中斷響應(yīng)等。 DS18B20的軟件設(shè)計 DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ROM操作指令→存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序。故主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)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(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)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(fù)位成功。 往DS18B20寫數(shù)據(jù) 當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從高邏輯電平拉至低邏輯電平時，產(chǎn)生寫時序。有兩種類型的寫時序:寫1時序和寫0時序。所有時序必須有最短為60微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為1微秒的恢復(fù)時間。在1/0線由高電平變?yōu)榈碗娖街驞S18B20在15s至60s的窗口之間對1/0線采樣。如果線為高電平寫1就發(fā)生，如果線為低電平便發(fā)生寫0。對于 DS18B20 寫0 時序和寫1 時序的要求不同，當(dāng)要寫0 時序時，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20 能夠在15us 到45us 之間能夠正確地采樣IO 總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1 時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。其程序如下： void write mand to ds18b20(unsigned char mand){ unsigned char i。 for(i=0。i8。i++) { if((mand amp。 0x01)==0) //寫0 { DQ=0。 Delay_15us(6)。 DQ=1。 _nop_()。 _nop_()。 } else//寫1 { DQ=0。 _nop_()。 _nop_()。 DQ=1。 Delay_15us(6)。 } mand=_cror_(mand,1)。 //右移1位 循環(huán)8次 }} 從DS18B20讀數(shù)據(jù)當(dāng)從DS18B20讀數(shù)據(jù)時，主機(jī)產(chǎn)生讀時序。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至低電平時產(chǎn)生讀時序。數(shù)據(jù)線必須保持在低邏輯電平至少1微秒。來自DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在讀時間片下降沿之后15微秒有效。因此，為了讀出從讀時序開始算起15微秒的狀態(tài)主機(jī)必須停止把1/0引腳驅(qū)動至低電平，在讀時序結(jié)束時，1/0引腳經(jīng)過外部的上拉電阻拉回至高電平。所有讀時序的最短持續(xù)期限為60微秒，各個讀時序之間必須有最短為1微秒的恢復(fù)時間。unsigned char readdatafromds18b20(void){ unsigned char i。 bit s。 unsigned char temp。 temp=0。 for(i=0。i8。i++) { temp=_cror_(temp,1)。//循環(huán)右移一位 DQ=0。 _nop_()。 _nop_()。 DQ=1。 s=DQ。 Delay_15us(4)。 if(s==1) { temp=temp|0x80。//接收1 } else { temp=temp|0x00。//接收0 } } return(temp)。}CPU在處理某一事件A時，發(fā)生了另一事件B請求CPU迅速去處理（中斷發(fā)生）；CPU暫時中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)）；待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A（中斷返回），這一過程稱為中斷 。AT89C51單片機(jī)中斷處理過程:中斷響應(yīng)條件和時間是中斷源有中斷請求；此中斷源的中斷允許位為1；CPU開中斷（即EA=1）。以上三條同時滿足時，CPU才有可能響應(yīng)中斷。 定時器方式控制寄存器TMOD用于設(shè)置Tn的功能模式和工作方式以及門控制信號你，只能字節(jié)尋址，字節(jié)地址為89H，高四位用于定時器T1,低四位用于定時器T0。定時器/計數(shù)器方式控制寄存器TMOD不能進(jìn)行位尋址，只能用于字節(jié)傳送指令設(shè)置定時器工作方式，低半字節(jié)定義為定時器0，高半字節(jié)定義為定時器1。復(fù)位時，TMOD所有位均為0。 TMOD=0x01。//定時器0方式1 TH0=(65536500)/256。//中斷時間500微秒 TL0=(65536500)%256。 ET0=1。 EA=1。//CPU開放中斷 while(reset pulse())。//初始化程序 Write mand to ds18b20(0xcc)。 //跳過讀序號列號的操作 Write mand to ds18b20(0x44)。 )。//啟動溫度轉(zhuǎn)換 TR0=1。//啟動定時器 主程序流程圖 圖10 系統(tǒng)程序流程圖程序開始先進(jìn)行初始化，對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位操作，然后發(fā)送檢波信號，若系統(tǒng)檢測到采樣信號，然后調(diào)用子程序：DS18B2O的初始化、讀取數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)。在溫度轉(zhuǎn)換和讀取溫度前，首先要通過產(chǎn)生復(fù)位脈沖初始化DS18B20,然后DS18B20發(fā)出應(yīng)答脈沖，當(dāng)單片機(jī)接收到應(yīng)答脈沖后才開始后續(xù)的操作。程序應(yīng)按照嚴(yán)格的時序進(jìn)行，以保證數(shù)據(jù)的完整性。最后由數(shù)碼管顯示出采集的溫度。5 結(jié) 論本文針對溫度檢測存在的問題將多種信息處理技術(shù)和單總線技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計了一套實(shí)時、全面、科學(xué)的溫度檢測系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，采用模塊化、層次化設(shè)計。單片機(jī)與溫度傳感器之間采用單總線通信標(biāo)準(zhǔn)，用簡單、高效的通信電路實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的讀取。 本系統(tǒng)的優(yōu)良功能可實(shí)現(xiàn)對溫度的全面、實(shí)時、自動的檢測，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取有效防護(hù)措施。當(dāng)然，由于時間限制，本系統(tǒng)還不夠完善，尚需進(jìn)一步改進(jìn)。例如系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計還需進(jìn)一步簡化，可以加入溫度報警的程序等。本設(shè)計中由于采用了AT89C51單片機(jī)，性能可靠電路簡單，適于批量生產(chǎn), 而且溫度傳感器DS18B20轉(zhuǎn)化溫度的方法非常簡潔且精度高、測試范圍較廣。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] [m].電子工業(yè)出版社,2011[2] 廖冬初，[M].華中科技大學(xué)出版社2006[3] 應(yīng)用電路詳解[M].北京:電子工業(yè)出版社,1993[4] [J].北京：淮陰工學(xué)學(xué)報，2002 [5] [M].電子工業(yè)出版社. 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