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正文內(nèi)容

基于51單片機的家用電熱水器的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)

2025-08-16 12:45 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 體程序如下: while(temp!=0xf0) { delay(5)。 P3=0xfd。 temp=P3。 temp=tempamp。0xf0。 while(temp!=0xf0) 上述程序是兩個 while 循環(huán)之間的嵌套,第一個 while()語句判斷有鍵按下后,延時一段時間再進(jìn)行判斷,如果第二次判斷也認(rèn)為由鍵按下,則可以確認(rèn)的確由鍵盤操作,并不是抖動。具體按下后的操作可以在后一個 while 循環(huán)中書寫。 DS18B20 溫度采集 DS18B20 技術(shù) 性能與應(yīng)用范 圍 8 圖 DS18B20 的外形及管腳 圖 DS18B20 是一種可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片,具有耐磨耐碰,體積小,使用方便,封裝形式多樣,適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 獨特的單線接口方式, DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20 的雙向通訊。測溫范圍 - 55℃ ~+ 125℃ ,固有測溫分辨率 ℃ 。支持多點組網(wǎng)功能,多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上,最多只能并聯(lián) 8 個,如果數(shù)量過多,會使供電電源電壓過低,從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定,實現(xiàn)多 點測溫。工作電源為 3~5V/DC。在使用中不需要任何外圍元件,測量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送。不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6,適用于 DN15~25, DN40~DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫,標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, , G1/2”任選, PVC 電纜直接出線或德式球型接線盒出線 ,便于與其它電器設(shè)備連接。 負(fù)壓特性:電源極性接反時,芯片不會因發(fā)熱而燒毀, 但不能正常工作。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成: 64 位光刻 ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄 存器。 DS18B20 的外形及管腳排列見圖 所示。 該產(chǎn)品適用于冷凍庫,糧倉,儲罐,電訊機房,電力機房,電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域、軸瓦,缸體,紡機,空調(diào),等狹小空間工業(yè)設(shè)備測溫和控制、供熱 /制冷管道熱量計量,中央空調(diào)分戶熱能計量和工業(yè)領(lǐng)域測溫和控制、汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。 DS18B20 的初始化與讀寫操作 1. DS18B20 的初始化 ( 1) 先將數(shù)據(jù)線置高電平 “1”; ( 2) 延時(該時間要求的不是很嚴(yán)格,但是盡可能的短一點) ; ( 3) 數(shù)據(jù)線拉到低電平 “0”; ( 4) 延時 750 微秒(該時間的時間范圍可以從 480 到 960 微秒) ; ( 5) 數(shù)據(jù)線拉到高電平 “1”; ( 6) 延時等待(如果初始化成功則在 15 到 60 毫秒時間之內(nèi)產(chǎn)生一個由 DS18B20 所返回的低電平 “0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在,但是應(yīng)注意不 能無限的進(jìn)行等待,不然會使程序進(jìn)入死循環(huán),所以要進(jìn)行超時控制) ; 9 ( 7) 若 CPU 讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平 “0”后,還要做延時,其延時的時間從發(fā)出的高電平算起(第( 5)步的時間算起)最少要 480 微秒 ; ( 8) 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平 “1”后結(jié)束 。 DS18B20 的的初始化見圖 所示。 圖 DS18B20 的 的初始化 2. DS18B20 的寫操作 ( 1) 數(shù)據(jù)線先置低電平 “0”; ( 2) 延時確定的時間為 15 微秒 ; ( 3) 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)(一次只發(fā)送一位) ; ( 4) 延時時間為 45 微秒 ; ( 5) 將數(shù)據(jù)線拉到高電平 ; ( 6) 重復(fù)上( 1)到( 6)的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止 ; ( 7) 最后將數(shù)據(jù)線拉高 。 在這里要注意的是( 3),寫數(shù)據(jù)時時 1bit 單獨傳送,這里有兩種情況。 當(dāng)需要傳送 “1”時,單片機應(yīng)該給 DS18B20 芯片的 DQ 接口賦低電平,大約 15 秒以后,將DQ 釋放為高電平,延時約 45 微妙即可。 當(dāng)需要傳送 “0”時,單片機應(yīng)該給 DS18B20 芯片的 DQ 接口賦低電平,并且持續(xù)拉低最少60 微妙,然后將 DQ 釋放為高電平,再延時約 15 秒即可。 DS18B20 的寫操作時序圖見圖 所示。 10 圖 DS18B20 的寫操作時序圖 3. DS18B20 的讀操作 ( 1)將數(shù)據(jù)線拉高 “1”; ( 2)延時 2 微秒 ; ( 3)將數(shù)據(jù)線拉低 “0”; ( 4)延時 15 微秒 ; ( 5)將數(shù)據(jù)線拉高 “1”; ( 6)延時 15 微秒 ; ( 7)讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到一個狀態(tài)位,并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ; ( 8)延時 30 微秒 ; 這里只要按以上操作將狀態(tài)位的各各 bit 按順序儲存好即可 。 DS18B20 的讀操作時序圖見圖 所示。 圖 DS18B20 的 讀 操作時序圖 DS18B20 的指令與格式 DS18B20 溫度格式圖見圖 所示。 11 圖 DS18B20 溫度格式圖 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù),存儲在 DS18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中,二 進(jìn)制中的前面 5 位是符號位,如果測得的溫度大于 0, 這 5 位為 0, 只要將測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度;如果溫度小于 0,這 5 位為 1,測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際 溫度。 例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H, +℃ 的數(shù)字輸出為 0191H, ℃ 的數(shù)字輸出為 FE6FH, 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H 。 DS18B20 溫度傳感器的存儲器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度 觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。配置寄存器,該字節(jié)各位的意義見 表 所示。 表 配置寄 存 器 結(jié) 構(gòu) 溫度 數(shù)據(jù)輸出(二進(jìn)制) 數(shù)據(jù)輸出(十六進(jìn)制) +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0 +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550 +℃ 0000 0001 1001 0001 0191 +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2 +℃ 0000 0000 0000 1000 0008 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000 ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8 ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5E ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6F 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90 高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成。 其分配見表 所示, 當(dāng)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(dāng)符號位 S=0 時,直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制;當(dāng) S=1 時,先將補碼變?yōu)樵a,再計算十進(jìn)制值。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 表 DS18B20 暫存寄存器分布 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位 ( LS Byte) 0 溫度值高位 ( MS Byte) 1 12 高溫限值( TH) 2 低溫限值( TL) 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 CRC 校驗值 8 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議,主機(單片機)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(jìn)行復(fù)位操作,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,當(dāng) 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。 ROM 指令表見表 所示, RAM 指令表見表 所示。 13 表 ROM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS1820 溫度傳感器 ROM 中的編碼(即 64 位地址) 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(zhǔn)備。 搜索 ROM 0FOH 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(zhǔn)備。 跳過 ROM 0CCH 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。 警告搜索命令 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)。 表 RAM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 溫度變換 44H 啟動 DS1820 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換, 12 位轉(zhuǎn)換時最長為 750ms( 9位為 )。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中。 讀暫存器 0BEH 讀內(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 3 、 4 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM 中。 重調(diào) EEPROM 0B8H 將 EEPROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 3 、 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 寄生電源供電方式 14 DS18B20 測溫系統(tǒng)具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點。下面就是 DS18B20 幾個不同應(yīng)用方式下的 測溫電路圖: DS18B20 寄生電源供電方式電路圖 ,見圖 所示,在寄生電源供電方式下, DS18B20從單線信號線上汲取能量:在信號線 DQ 處于高電平期間把能量儲存在內(nèi)部電容里,在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能工作,直到高電平到來再給寄生電源(電容)充電 。 獨特的寄生電源方式有三個好處: 1. 進(jìn)行遠(yuǎn)距離測溫時,無需本地電源 ; 2. 可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取 ROM; 3. 電路更加簡潔,僅用一根 I/O 口實現(xiàn)測溫。 要想使 DS18B20 進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換, I/O 線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量,由于每個 DS18B20 在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達(dá)到 1mA,當(dāng)幾個溫度傳感器掛在同一根 I/O 線上進(jìn)行多點測溫時,只靠 上拉電阻就無法提供足夠的能量,會造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。 因此, 這種 電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測 溫情況下使用,不適宜采用供電系統(tǒng)中。并且工作電源 VCC 必須保證在 5V,當(dāng)電源電壓下降時,寄生電源能夠汲取的能量也降低,會使溫度誤差變大。 圖 DS18
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