【文章內(nèi)容簡介】 20 有 4 個主要的數(shù)據(jù)部件： ① 光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作 用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20 的目的。 ② DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達(dá)，其中 S 為符號位。 LCD1602 液晶顯示器 字符型 LCD1602通常有 14條引腳線或 16條引腳線的 LCD，多出來的 2條線是背光電源線 VCC(15腳 )和地線 GND(16腳 )，其控制原理與 14腳的 LCD完全一樣，引腳定義如表 示： 黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 9 表 引腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳 ： VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4 腳： RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光源正極。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 基于單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)研制 10 2 系統(tǒng)電路設(shè)計 系統(tǒng)電路圖 首先對硬件系統(tǒng) 18B20 定義端口為 , 和 P0 口控制液晶 LCM1602的顯示，定義端口 為馬達(dá)控制端口， 為喇叭控制端口。首先對溫度采集，將采集到的溫度轉(zhuǎn)換數(shù)字，采集到的溫度由 LCM 液晶顯示屏顯示。再將采集到的溫度所屬軟件設(shè)置的哪個范圍，而控制 的電平輸出。電路原理圖如 所示： 圖 電路原理圖用 Protues 軟件繪 制而成。用 Protues 軟件繪制電路原理圖方便，快捷。 Protues 軟件有豐富的元件庫，智能的器件搜索，智能化的連線，可輸出高質(zhì)量的圖紙。電路原理圖清晰明了。 硬件設(shè)計 系統(tǒng)的硬件組成部分包括：主控制器 AT89C52 單片機(jī)、溫度傳感器 DS18B顯示電路 LCD160報警裝置等構(gòu)成；整個設(shè)計的電路包括了最小系統(tǒng)電路、溫度控制電路、溫度顯示電路、按鍵電路和報警電路五部分電路組成。 時針電路 AT89C52 芯片內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成震蕩器。反向放大器的輸入端為 XTAL1，輸出 端為 XTAL2。在 TXAL1 和 XTAL2 兩端跨接由石英晶體及兩個電容構(gòu)成的自激震蕩器 [10]，如圖 所示。電容器 C1 和 C2 取 22pF，選用不同的電容量對震蕩頻率有微調(diào)作用。但石英晶體本身的標(biāo)定頻率才是單片機(jī)震蕩頻率的決定因素。 黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 11 圖 時鐘電路 時鐘電路中，兩個電容都選擇 22pF 的電容，電容各一端接與晶振相連，各一端接地。選擇的晶振是頻率為 12MHZ。此模塊就是產(chǎn)生象時鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路。 復(fù)位電路 AT89C52 單片機(jī)通常采用上電自動復(fù)位和開關(guān)手動復(fù)位兩種方式。本系統(tǒng)采用 上電復(fù)位電路，如圖 33所示，所謂上電復(fù)位，是指單片機(jī)只要一上電，便自動地進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在通電瞬間，電容 C 通過電阻 R充電， RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。 圖 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。 RC復(fù)位電路可以實現(xiàn)上述基本功能，但解決不了電源毛刺和電源緩慢下降等問題，而其調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時會令驅(qū)動能差。 溫度采集電路 溫度 控制電路主要運(yùn)用到了 DS18B20 和 AT89S52。如何使兩者連接實現(xiàn)功能是溫度控制電路的主要設(shè)計目的。 在硬件上， DS18B20 與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是 VCC 接外部電源， GND 接地， I/O 與單片機(jī)的 I/O 線相連；另一種是用寄生電源供電，此時 UDD、 GND 接地， I/O接單片機(jī) I/O。內(nèi)部寄生電源 I/O 口線要接 5KΩ左右的上拉電阻。這里采用的是第一種連接方法 ,如圖 所示 基于單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)研制 12 圖 DS18B20管腳圖 DQ 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳，連接 。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向 器件提供電源， GND 為地信號； VCC為電源信號。 P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時， P2 口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 圖 溫度采集電路 傳感器 數(shù)據(jù)采集電路主要指 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路。 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作 為信號線， 3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式考慮到實際應(yīng)用中寄生電源供電方式適應(yīng)能力差且易損壞，此處采用電源供電方式， I/O 口接單片機(jī)的 口。 顯示電路 用 AT89C52 的 P0 口作為數(shù)據(jù)線，用 、 、 分別作為 LCD 的 E、 R/W、 RS。其中 E 是下降沿觸發(fā)的片選信號，連接 ， R/W 是讀寫信號，連接 ， RS 是寄存器選擇信號，連接 。圖 為 LCD1602 的硬件連接。 黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 13 圖 LCD1602的硬件連接 VEE 用連接一阻 值為 10K 的電阻，主要用于調(diào)節(jié)對比度的調(diào)整。接正電源時對比度最落，接地電源時，對比度最高。對比度過高時，會產(chǎn)生“鬼影”。因此連接一 10K 的電阻用以調(diào)整。當(dāng) P0 口作為 I/O 用時需要上拉電阻，如圖 接一排阻，用于上拉。 報警電路 系統(tǒng)采用的報警器件是蜂鳴器，用引腳 控制。如圖 所示 圖 報警電路 蜂鳴器和普通揚(yáng)聲器相比，最重要一個特點是只要按照極性要求加上合適的直流電壓，就可以發(fā)出固有頻率的聲音，因此使用起來比揚(yáng)聲器簡單。由此可知，蜂鳴器的控制和 LED 的控制對單片機(jī)而言是沒有 區(qū)別的。 基于單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)研制 14 3 程序原理及系統(tǒng)流程圖 圖 主程序流程 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每 250ms 進(jìn)行一次。主程序的第二個功能是查詢 SET 鍵是否被按下，以實現(xiàn)設(shè)置溫度上下限的功能。其程序流程見圖 所示。由總的流程圖可以分析出，在整個程序中應(yīng)該包括如下幾個部分：讀寫 DS18B20 子程序，溫度轉(zhuǎn)換子程序，處理溫度數(shù)據(jù)子程序，動態(tài)數(shù)據(jù)顯示子程序等。 Y Y N 初始化中斷和定時器 開始 顯示初始化 SET 鍵被按下？ 從 DS18B20 讀取溫度并顯示 溫度極限 返回 執(zhí)行報警程序 N 按鍵設(shè)置 黃河水院自動化工程系畢業(yè)論文 15 讀取溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功 能是讀出 RAM 中的數(shù)據(jù)，在讀出時需進(jìn)行 CRC 校驗，校驗有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的讀取。其程序流程圖如圖 所示。 圖 CPU對 DS18B20 的 訪問流程是：先對 DS18B20 初始化，再進(jìn)行 ROM 操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。 DS18B20 每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)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。 void Init_DS18B20(void) { Y N 開始 初始化 DS18B20 寫 DS18B20 讀取溫度指令 溫度轉(zhuǎn)移成功？ 移入溫度寄存器 單片機(jī)讀取溫度數(shù)據(jù) 結(jié)束 基于單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)研制 16 unsigned char x=0。 DQ = 0。 delay_18B20(80)。 DQ = 1。 delay_18B20(14)。 x=DQ。 delay_18B20(20)。 } 上述程序中將 DQ 拉低，精確延時，再將 DQ 拉高，通過判斷 x 的值來確定是否已經(jīng)初始化完成。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。單總線的所有處理均從初始化開始。初始化過程是主機(jī)通過向作為從機(jī)的 DS18B20 芯片發(fā)一個有時間寬度要求的初始化脈沖實現(xiàn)的。初始化后，才可進(jìn)行讀寫操作。 ROM 操作命令 總線主機(jī)檢測到 DS18B20 的存