【文章內(nèi)容簡介】 源， 1 為外部電源 圖 DS18B20 與 AT89C51 單片機的接口電路 1 GND 為電源地； 2 DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； 3 VDD 為外接供電電源輸入端； DS18B20 與 AT89C51 通信分析： 當程序運行時，首先將 DS18B20 初始化，設(shè)置好要求的初始值，再調(diào)用溫度讀取子程序讀取溫度測量值，當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1 個字節(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。 對應(yīng)的溫度計算：當符號位 S 0 時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當 S 1時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 DS18B20暫存寄存器分布寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位 0 溫度值高位 1 高溫限值 TH2低溫限值 TL3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7CRC 檢驗 8 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機控制 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。 根據(jù) ROM 指令表指 令約定代碼 功能讀 ROM 33H讀 DS1820ROM 中的編碼（即64 位地址）符合 ROM55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對該 DS1820 的讀寫作準備。搜索 ROM0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個數(shù)和識別 64 位 ROM地址。為操作各器件作好準備。跳過 ROM0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820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(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。 根據(jù) RAM 指令表 指令約定代碼功能溫度變換 44H 啟動 DS1820 進行溫度轉(zhuǎn)換， 轉(zhuǎn)換時最長為 500ms（典型為 200ms）。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中。讀暫存器 0BEH內(nèi)部 RAM 中 9字節(jié)的內(nèi)容寫暫存器 4EH發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。復(fù)制暫存器 48H將 RAM 中第 4 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM 中。重調(diào) EEPROM0B8H 將 EEPROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 4 字節(jié)。讀供電方式 0B4H 讀 DS1820 的供電模式。寄生供電時 DS1820 發(fā)送“ 0”，外接電源供電 DS1820 發(fā)送“ 1”。 DS18B20的讀寫時序和測溫原理與 DS1820相同 ,只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由 2s 減為 750ms。 根據(jù)上述工作編寫相關(guān)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。 2 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 ,當采用 12 位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為 750ms，在本程序設(shè)計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。 3 計算溫度子程序 計算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的 判定。 將以上子程序或單獨調(diào)用或加入初始化中優(yōu)化程序布局。 溫度數(shù)據(jù)的計算處理方法： 從 DS18B20 讀取出的二進制值必須先轉(zhuǎn)換成十進制值，才能用于字符的顯示。因為 DS18B20 的轉(zhuǎn)換精度為 9~12 位可選項的，為了提高精度采用 12 位。在采用 12 位轉(zhuǎn)換精度時，溫度寄存器里的值是以 為步進的，即溫度值為溫度寄存器里的二進制值乘以 ，就是實際的二進制溫度值。一個十進制值和二進制值之間有很明顯的關(guān)系，就是把二進制的高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的低半字節(jié)化成十進制后，就是溫度值的小數(shù)部分。小數(shù)部分因為是 半個字節(jié)，所以二進制值范圍是 0~F，轉(zhuǎn)換成十進制小數(shù)值就是 0。 0625 的倍數(shù)（ 0~15）。采用 1位顯示小數(shù)，可以精確到 ℃。 按鍵輸入電路 在按鍵模塊 （ a） （ b） 如圖 按鍵輸入模塊 按鍵電路圖分析： ，設(shè)置為預(yù)設(shè)溫度個位調(diào)整位 ，設(shè)置為預(yù)設(shè)溫度十位調(diào)整位 預(yù)定低電平為有效按鍵，采用去抖動子程序確定按鍵的有效性 按鍵電路運行分析： 當系統(tǒng)通電正常運行時，系統(tǒng)每一秒鐘就對按鍵電路掃秒一次 ，掃描結(jié)束后，將掃描的結(jié)果送至系統(tǒng)中進行校驗，如果有按鍵按下，則判斷是那個鍵按下，在進行相關(guān)操作。 例如，判斷是 按下，此按鍵設(shè)定為預(yù)設(shè)溫度各位調(diào)整位，每檢測一次有按鍵按下，則預(yù)設(shè)位就自動加一，當加到 9 時再加一則變?yōu)?整方法相同。 同時，在 DS18B20 里面的存儲數(shù)據(jù)也會改變，進行溫度的調(diào)整。其流程圖如 所示： 繼電器模塊 固態(tài)繼電器 SSR 工作原理 本系統(tǒng)采用固態(tài)繼電器進行控制 ,它的控制原理是：固態(tài)繼電器只有兩個輸入端 和 及兩個輸出端，是一種四端器件。工作時只要在、上加上 一定的控 制信號，就可以控制兩端之間的“通”和“斷”，實現(xiàn)“開關(guān)”的功能，其中耦合電路的功能是為、端輸入的控制信號提供一個輸入 /輸出端之間的通道，但又在電氣上斷開 SSR 中輸入端和輸出端之間的 電 聯(lián)系，以防止輸出端對輸入端的影響，耦合電路用的元件是“光耦合器”，它動作靈敏、響應(yīng)速度高、輸入 /輸出端間的絕緣 耐壓 等級高；由于輸入端的負載是發(fā)光二極管，這使的輸入端很容易做到與輸入信號電平相匹配，在使用可直接與計算機輸出接口相接，即受“ 1”與“ 0”的邏輯電平控制。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅(qū)動開關(guān)電路工作， 但由于開關(guān)電路在不加特殊控制電路時，將產(chǎn)生射頻干擾并以高次諧波或尖峰等污染電網(wǎng)，為此特設(shè)“過零控制電路”。所謂“過零”是指，當加入控制信號，交流電壓過零時，即為通態(tài)；而當斷開控制信號后，要等待交流電的正半周與負半周的交界點 零電位 時，才為斷態(tài)。這種設(shè)計能防止高次諧波的干擾和對電網(wǎng)的污染。吸收電路是為防止從電源中傳來的尖峰、浪涌 電壓 對開關(guān)器件雙向可控硅管的沖擊和干擾 甚至誤動作 而設(shè)計的，一般是用“ RC”串聯(lián)吸收電路或非線性電阻 壓敏電阻器 。 SSR 成功地實現(xiàn)了弱信號 Vsr 對強電 輸出端負載電壓 的控制。由于光耦合器的應(yīng)用，使控制信號所需的功率極低 約十余毫瓦就可正常工作 ，而且 Vsr 所需的工作電平與 TTL、 HTL、 CMOS 等常用集成電路兼容，可以實現(xiàn)直接聯(lián)接。 SSR 由于是全固態(tài)電子元件組成，與 MER 相比，它沒有任何可動的機械部件，工作中也沒有任何機械動作； SSR 由電路的工作狀態(tài)變換實現(xiàn)“通”和“斷”的開關(guān)功能，沒有電接觸點，所以它有一系列 MER不具備的優(yōu)點，即工作高可靠、長壽命 有資料表明 SSR 的開關(guān)次數(shù)可達 108109次，比一般的 MER 高幾百倍 無動作噪聲；耐振耐機械沖擊安裝位置無限制很容易用 絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳。交流型 SSR 由于采用過零觸發(fā)技術(shù)，因而可以使 SSR 安全地用在計算機輸出接口上，不必為在接口上采用 MER 而產(chǎn)生的一系列對計算機的干擾而煩惱。 SSR 能承受在數(shù)值上可達額定電流十倍左右的浪涌電流的特點。下圖是一個，單片機繼電器進行通訊 LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。靜態(tài)顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，使用的硬件較多。 動態(tài)顯示需要 CPU 時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù) 刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用的 CPU 時間多。這兩種顯示方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU 時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。 使用單片機系統(tǒng)串行輸出，利用其串 /并轉(zhuǎn)換功能，送入數(shù)碼管顯示?；镜陌雽?dǎo)體數(shù)碼管是有 7 個條狀發(fā)光二極芯片排列而成的，也稱為七段數(shù)碼顯示器，可實現(xiàn) 0～ A～ F 以及 H、 P 的顯示。從各發(fā)光電極連接方式分為共陽極和共陰極兩種。共陽極是指筆畫顯示器各段發(fā)光管的陽極（即 P 區(qū)）是公共的，而陰極 互相隔離。共陰極型是筆畫顯示器各段發(fā)光管的陰極（即 N 區(qū)）是公共的，而陽極是互相隔離的，共陰極 LED 數(shù)碼管的 a～ g 及小數(shù)點位 dp 八個發(fā)光二極管加陽極加高電平（“ 1”）發(fā)亮，加低電平（“ 0”）發(fā)暗，而共陽極的 LED 的數(shù)碼管的 a 及小數(shù)點位 dp 八個發(fā)光二極管正好相反 本電路采用共陽極數(shù)碼管 LG5641A 進行動態(tài)顯示， L5641A 具有四位數(shù)碼管，這四個數(shù)碼管的段選 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g 分別接在一起，每一個都擁有一個共的位選端，通過動態(tài)顯示可輪流顯示，這有利于節(jié)省 I/O 口。用口作為位選控制，口傳輸要顯示的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù) 線和位選線直接接單片機的 I/O 口即可，因為 I/O口輸出電流很小對 LED，它的電壓值足以驅(qū)動 LED 本設(shè)計就是采用態(tài)顯示電路圖 （ 1）實時溫度顯示 （ 2）預(yù)設(shè)溫度顯示 （ 3）顯示電路連接 圖 動態(tài)顯示電路 第 4 章 恒溫控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 對單片機控制的軟件設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)中的重點和難點。因此，本章在建立系統(tǒng)各部分軟件流程的基礎(chǔ)上，設(shè)計了各部分的軟件控制流程。由于系統(tǒng)的操作過程和工作過程在程序設(shè)計的過程中 起著很重要的指導(dǎo)作用，因此在軟件設(shè)計之前應(yīng)分析加熱爐的工作流程。上電復(fù)位后電阻絲先處于停止加熱狀態(tài)，但也可以直接啟動運行。運行過程中，系統(tǒng)不斷檢測當前溫度，并送往顯示器顯示，達到預(yù)定值后停止加熱；當溫度下降到下限（比預(yù)定值低 5℃）時再啟動加熱。這樣不斷地重復(fù)上述過程，使溫度保持在預(yù)定溫度范圍之內(nèi)。運行過程中也可以隨時改變設(shè)定溫度，溫度設(shè)定好后隨即生效，系統(tǒng)按新的設(shè)定溫度運行。 系統(tǒng)軟件由主程序、鍵盤輸入程序、設(shè)定溫度子程序、溫度檢測子程序、溫度控制子程序和顯示子程序組成。 . 主程序主程序完成系統(tǒng)的初始 化，溫度預(yù)置及其合法性