【文章內(nèi)容簡介】 3 4 5 6 7 8 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 電源地 電源正極 液晶顯示偏壓 數(shù)據(jù) /命令選擇 讀 /寫選擇 使能信號 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 9 10 11 12 13 14 15 16 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 背光源正極 背光源負極 哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 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，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當 RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當 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 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：背光源負極。 MAX232 的功能簡介 該產(chǎn)品是由德州儀器公司（ TI）推出的一款兼容 RS232 標準的芯片。由于電腦串口 rs232 電平是 10v +10v，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是 ttl 電平 0 +5v,max232 就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 2驅(qū)動器、 2 接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F 電平。該器件符合 TIA/EIA232F標準， 每一個接收器將 TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS 電平。每一個發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F電平。 主要特點 (1)單 5V 電源工作 (2) LinBiCMOSTM 工藝技術(shù) (3) 兩個驅(qū)動器及兩個接收器 (4) 177。30V 輸入電平 (5)低電源電流：典型值是 8mA (6)符合甚至優(yōu)于 ANSI 標準 EIA/TIA232E 及 ITU 推薦標準 (7)ESD 保護大于 MILSTD883（方 法 3015）標準的 2021V 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分： 哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 一部分是電荷泵電路。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生 +12v 和 12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。 其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DP9 插頭； DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT輸出。 第三部分是供電。 15 腳 DNG、 16 腳 VCC（ +5v）。 統(tǒng)的子模塊的硬件設(shè)計 溫度采集電路設(shè)計 本設(shè)計采用 AT89C51 單片機作為主控制器，通過 DS18B20 來感測溫度，由 LCD1602 液晶顯示器來顯示溫度值。各電路的各模塊按以下方式進行連接 如下： (1) 主 CPU 的 用于接溫度傳感器 DS18B20，利用 DS18B20 的支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯 一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。 DS18B20 與微處理器連接時僅需要一根口線即可實現(xiàn)與微處理器的雙向通信。 DS18B20 采集溫度數(shù)據(jù)后，由 送入主 CPU處理，并經(jīng)液晶顯示器 LCD1602 顯示 (2) 主 CPU 采用 AT89C51 芯片，單片機的工作始終頻率為 12MHZ，這就決定了指令的運行時間，每一條 的指令的時間可 通過公式算出，通過指令的時間可以設(shè)定任意的各種所需要的延時程序。部分硬件電路圖如圖 25。 哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 25 溫度采集模塊 顯示電 路的設(shè)計 (1) 單片機可以可以利用數(shù)據(jù)總線與控制信號直接采用 I/O 設(shè)備訪問形式控制液晶顯示模塊，對于液晶顯示的具體情況應用軟件進行設(shè)置。 (2) 連接方法，主 CPU域中的 ~ LCD1602的 D0~D7上， 接 LCD1602 的 RS， 接 R/W， 接 E。注意將單片機的晶振電路和復位電路接正確，電路圖如 26。 圖 26 顯示模塊 哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 通信電路的設(shè)計 根據(jù)實際生活的需要，在糧庫的各個地方安放有 DS18B20 溫度傳感器，對于新運進的糧食處設(shè)有溫濕度傳感器。本論文通過單片機的 ， 串行口利用 4052 擴展兩個 485 串行口，其中一個與 PC 機傳遞DS18B20 采集的數(shù)據(jù)。用 AT89C4051 進行控制溫濕度傳感器采用 SHT11，設(shè)計三個溫濕度傳感器進行溫濕度檢測，通過另一個一個 485 串口通信將所測數(shù)據(jù)上傳到主單片機，通過主單片機傳到終端 PC 機。串口擴展及終端如 33。 ： 圖 33 串口通信 哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 3 溫度智能節(jié)點的軟件介紹 程序設(shè)計的一般步驟 程序設(shè)計就是指計算機完成某一具體 工作任務(wù)時，必須按順序執(zhí)行一條條指令。 一般的程序設(shè)計過程大致可分 3個步驟： （ 1） 確定設(shè)計方法 ,定出運算步驟和順序 ,把運算過程畫成框圖。 （ 2） 確定數(shù)據(jù) ,包括工作單元的數(shù)量 ,分配存放單元。 （ 3） 按所使用計算機的指令系統(tǒng) ,把確定的運算順序?qū)懗?C語言程序。 該溫度控制系統(tǒng)的軟件主要包括主程序，延時程序，初始化程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算溫度子程序，讀溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)子程序等。由于 DS18B20 采用“一線總線”串行數(shù)據(jù)輸出，在進行軟件時有嚴格的時序要求。 一般情況下是需要用匯編語言編寫接口程序，而如今單片機變成普遍采用 C 語言。因此本系統(tǒng)采 用 C51 編寫編寫接口程序。 系統(tǒng)主程序流程圖 主程序的主要功能是 DS18B20 負責溫度的實時 采集 LCD1602 實現(xiàn)對溫度的顯示， 讀出并處理 DS18B20 的測量溫度值， 系統(tǒng)通過調(diào)用各種功能的子函數(shù)實現(xiàn)上述功能， 其程序流程圖如圖 31 所示 。 哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 初 始 化 D S 1 8 B 2 0 和 L C D 1 6 0 2啟 動 溫 度 轉(zhuǎn) 換調(diào) 用 延 時 子 程 序匹 配 D S 1 8 B 2 0 ,并 讀 取 溫 度 值調(diào) 用 顯 示 子 程 序 圖 31 主程序流程圖 DS18B20 的單線協(xié)議和命令 DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性 。主機操作單線器件 DS18B20 必須遵循上面的順序 。 CPU 對 DS18B20 的訪問流程是：先對 DS18B20 初始化，再進行 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格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制 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 進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20進行預定的操作。 DS18B20 的初始化程序 由于 DS18B20 采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù) I/O 均由一條線完成，因此對讀寫時序要 求嚴格。單總線上的所有操作均從初始化開始，復位是初始化的重要組成部分，復位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 480us，產(chǎn)生復位脈沖，然后釋放該線，進入 RX 接收模式。當 DS18B20 收到信號后等待16~60us 后， DS18B20 通過拉低總線 60~240us 來產(chǎn)生應答脈沖，主 CPU收到此信號表示復位成功，有單線器件在線。初始化的程序流程圖如圖哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 32 所示 。 D Q 置 1D Q 置 0延 時 最 少 7 5 0 u sD Q 置 1D Q = 0 ?F L A G 1 置 1延 時D Q 置 1返 回F L A G 1 置 0YN開 始短 延 時 ， 等 待 D S 1 8 B 2 0 回 應 圖 32 初始化程序流程 DS18B20 的 ROM 操作指令 一旦總線主機監(jiān)測到應答脈沖， 就可以發(fā)送 ROM 操作 命令，命令長度為 8 位， 該命令要通過一線通信協(xié) 議規(guī)定的嚴格的寫時序，逐位寫在一線上 ， DS18B20 會自動接收到這些命令，并準備響 應相應的操作。 共有5 位 ROM 操作命令如表 31 所示。 表 31ROM 操作指令 指令功能 代碼 功能 讀 ROM 符合 ROM 搜索 ROM 跳過 ROM 告警搜索 33H 55H F0H CCH ECH 讀產(chǎn)品編碼，序列號和 CRC 校驗 后繼 64 為 ROM 序列對總線上的 DS18B20尋址 對總線上的多個 DS18B20 進行 ROM 編碼搜索 在單點溫度中，跳過對 ROM 編碼的搜索 搜索有報警的 DS18B20 的測溫點 哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 DS18B20 的內(nèi)存操作指令 在執(zhí)行了 ROM 操作命令之后，才可以使用內(nèi)存操作命令。 DS18B20 可以通過 調(diào)用 writemand()函數(shù)實現(xiàn) ROM 操作指令。 DS18B20 有六條控制命令，如表 32 所示： 表 32 DS18B20六條控制命令 指 令 約定代碼 操 作 說 明 溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 寫暫存器 復制暫存器 重新調(diào) E2RAM 讀電源供電方式 4EH BEH 4EH 48H B8H B4H 啟動 DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換 讀暫存器 9個字節(jié)內(nèi)容 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、 TL字節(jié) 把暫存器的 TH、 TL字節(jié)寫到 E2RAM中 把 E2RAM中的 TH、 TL字節(jié)寫到暫存器 TH、TL字節(jié) 啟動 DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主 CPU DS18B20 溫度控制的總流程圖 DS18B20 實現(xiàn)溫度的采集，轉(zhuǎn)換 時的線路簡單，硬件少，成本低，具有完善的單總通信線協(xié)議。無需復雜 繁瑣 的 程序，就可以實現(xiàn)其所有功能。 實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換讀取溫度數(shù)值程序總流程圖33。 開始初始化 DS 18 B 20應答脈沖 ？發(fā)起 ma tch ro m 命令發(fā)起 co nv er t T 命令Y延時等待溫度轉(zhuǎn)換完成初始化 DS 18 B 20應答脈沖 ？發(fā)起 R ea d S cr atc hp ad 命令讀取溫度數(shù)據(jù)YNN哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖 33 實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換讀取溫度數(shù)值程序總流程圖 DS18B20 程序命令時序 DS18B20 的讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程， DS18B20 的讀時序是從主機把單總線拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20 至少需要 60us 才能完成一次讀時序過程，并且在兩次讀時序之間至少要有 1us 的回復時間，單片機通過把總線拉低至少 1us 來作為一個讀時序的開始， DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在讀時序下降沿過后 15us 內(nèi)有效，所以 在此期間應釋放總線，進入讀數(shù)據(jù)狀態(tài)以便讀取數(shù)據(jù)， 15us 內(nèi)單總線