【文章內容簡介】 18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。供電方式靈活。 DS18B20 可以通過內部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當數(shù)據(jù)線上的時序滿足一定的要求時，可以不接外電源，從而使系統(tǒng)結 構更趨簡單，可靠性更高。測量參數(shù)可配置。 DS18B20 的測量分辨率可通過程序設定 9~12 位。負壓特性。電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。掉電保護功能。 DS18B20內部含有 EEPROM，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報警溫度的設定值。 DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構建自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)，因此也就被設計者們所青睞。 3. DS18B20 測溫原理 低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送 給減法計數(shù)器 1，為計數(shù)器提供一頻率穩(wěn)定的計數(shù)脈沖。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，很敏感的振蕩器，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2的脈沖輸入，畢業(yè)設計論文 論文題目 11 為計數(shù)器 2提供一個頻率隨溫度變化的計數(shù)脈沖。圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將 55℃ 所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1和溫度寄存器中，減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預置在55℃ 所對應的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器 1 對低溫度系 數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器 1的預置值減到 0時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2計數(shù)到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值。 4. DS18B20 的管腳排列及封裝圖 圖 2111 DS18B20 的管腳排列及封裝圖 DQ為數(shù)字信號輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端，電源供電 ~ （在寄生電源接線方式時接地）。 與單片機的典型接口電路 DS18B20 的硬件接口非常簡單。供電方式為計生電源供電或外部供電。 章節(jié)名 畢業(yè)設計論文 12 圖 2121DS18B20 的接口電路 采用寄生電源供電時，在遠程溫度測量和測量空間受限的情況下特別有價值。寄生電源供電的原理是在數(shù)據(jù)線為高電平的時候 “ 竊取 ” 數(shù)據(jù)線的電源，電荷被存儲在寄生供電電容上，用于在數(shù)據(jù)線為 低的時候為設備提供電源。需要注意的是， DS18B20在進行溫度轉換或者將高速緩存里面的數(shù)據(jù)復制到 EEPROM 中時，所需的電流會達到，超出了電容所能提供的電流，此時可采用一個 MOSFET 三極管來供電。 DS18B20 使用中注意事項 DS1820 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： 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 。 ，寫 0 時單總線至少被拉低 60us， 寫 1 時 ， 15us 內就得釋放總線。 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中，二進制中的前面 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。 ，由于 DS1820 與微處理 器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對 DS1820 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。在使用 PL/M 、 C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 DS1820 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 5. 在 DS1820 的有關資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS1820 ，在實際應用中并非如此。當單總線上所掛 DS1820 超過 8 個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。 6. 連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的 。 DS1820 測溫程序設計中，向 DS1820 發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待 DS1820 的返回信號，一旦某個 DS1820 接觸不好或斷線，當程序讀該 DS1820 時，畢業(yè)設計論文 論文題目 13 將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行 DS1820 硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。 MAX485 串口通信電路 MAX485 芯片的簡介 MAX485 是芯片接口的一種類型 。 MAX485接口芯片是 Maxim公司的一種 RS－ 485芯片。 采 用單一電源 +5 V 工作， 額定電流為 300 μA ，采用半雙工通訊方式。它完成將 TTL 電平轉換為 RS－ 485 電平的功能。 MAX485 芯片的結構和引腳都非常簡單 ,內部含有一個驅動器和接收器。 RO 和 DI 端分別為接收器的輸出和驅動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的 RXD和 TXD 相連即可； /RE 和 DE 端分別為接收和發(fā)送的使能端，當 /RE 為邏輯 0 時，器件處于接收狀態(tài)；當 DE為邏輯 1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為 MAX485 工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可； A端和 B 端分別為接收和發(fā)送的差分信號端 ,當 A引腳的電 平高于 B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1；當 A 的電平低于 B端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0。在與單片機連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制MAX485 的接收和發(fā)送即可。同時將 A 和 B 端之間加匹配電阻，一般可選 100Ω 的電阻。 MAX485 芯片 基本參數(shù) ； ： ； ： NO； ： NO； ： YES； 300； ： 32； ： 8。 MAX485 芯片的作用 MAX485 是用于 RS485 與 RS422通信 的低功耗收發(fā)器。 MAX485 的驅動器擺率不受限制 , 可以實現(xiàn)最高 的傳輸速率。這些收發(fā)器在驅動器禁用的空載或滿載狀態(tài)下，吸取的電源電流在 120μA 至 500μA 之間。所有器件都工作在 5V 單電源下。驅動器具有短路電流限制，并可以通過熱關斷電路將驅動器輸出置為高阻狀態(tài)。接收器輸入具有失效保護特性，當輸入開路時，可以確保邏輯高電平輸出。具有較高的抗干擾性能。 MAX485 是市面上最為常見的 RS422 芯片，亦是用量最大的 RS422 芯片，性價比高，優(yōu)質，供貨穩(wěn)定是大部分廠家采用它的 原因。 MAX485 芯片的電路 章節(jié)名 畢業(yè)設計論文 14 圖 2241MAX485 引腳（管腳）圖及工作電路 的 通信方式 RS485 總線的主從方式點對多點通信，各為主 /從屬設備，被呼叫到時響應，或主發(fā)；主設備可單獨和從設備通信，也能以廣播方式和所有從設備通信。如果單獨通信，從設備返回一消息作為回應，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應。 ，主從設備中建立了主設備查詢和從設備回應消息的格式 ； 在通信接收過程中如果發(fā)生一錯誤，或從設備不能執(zhí)行其命令，從設備將建立一錯誤命令并把它作為回應發(fā)送出去。盡管網(wǎng)絡通信方法是“對等”。如果一設備發(fā)送一消息，它只是作為主設備，并期望從從設備得到回應。同樣，當主設備接收到一消息，它將建立一從設備回應格式并返回給發(fā)送的控制器。 ，采用異步通信，起始位 1位，數(shù)據(jù)位 8位，停止位 1位，無校驗。數(shù)據(jù)傳輸速率為 kbps、 、 、 、 。 PC 機通信方式 PC 機通過串行口（ COM1 或 COM2）來實現(xiàn)與通信 MCU 之間的通信。由于 PC 機的 COM口輸入 /輸出的是 RS232 電平，往往只能用于實現(xiàn)單點通信，且傳送距離有限，為了對其進行擴展，我們采用 RS232/RS485 接口轉換器，將其轉換為 RS485 電平，從而通過 RS485 總線實現(xiàn)與 16 個通信 MCU之間的通信。由于單片機的通用同步 /異步收發(fā)器（ USART）采用 TTL 電平，與標準 RS485 電平不匹配，我們采用 MAXIM 公司生產(chǎn)的 MAX485 芯片將其轉換為 RS485標準電平，通過 RS－ 485 總線實現(xiàn)與 PC機的對接。 MAX485 通訊程序 與 MAX232 通訊程序在本質上是一樣的，只是 MAX485 通訊程序 需要加上通 訊方向控制。在本設計的通信中 ,晶振為外部 ,MAX485 的 DE 和RE短接連 口 . 畢業(yè)設計論文 論文題目 15 單片機與 MAX485 的連接如圖 2251所示 PC 通過 RS232 與 485 轉換接口與兩個站點的單片機相連接，每個站點有一 MAX485連接一個溫度傳感 DS18B20。并將兩個站點的溫度傳送到 PC 微機屏幕顯示。 PC 與單片機的連接如圖 2252所示： 圖 2252 PC 與單片機連接 定時 /計數(shù)器與中斷的原理 簡介 電路設計的組成 電路設計中主要是由 單片機的最小系統(tǒng)與顯示電路、 DS18B20 測溫電路、 MAX485串口通信、 VB 程序在計算機把溫度值顯示等部分組成。 單片機的最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng) 的核心是 AT89S52 單片機，其內部帶有 8KB 的 FLASH ROM， 256B 片內 RAM，基本上能滿足 最小系統(tǒng) 的設計要求。 章節(jié)名 畢業(yè)設計論文 16 圖 2311 單片機最小系統(tǒng) 電路圖 顯示電路 通過 2 個 LED 顯示模塊組成 8個 LED 指示燈， P0 口輸出段碼信號， P2輸出位碼信號。這些信號由 89SC52 軟件生成。 LED 顯示 器又稱數(shù)碼管 ,八段 LED 顯示器由 8 個發(fā) 光二極管組成。其中 7 個發(fā)光二極管構成字型“ 8”的各個筆畫段 ,另一個小數(shù)點為 dp發(fā)光二極管。 LED 顯示器有兩種不同的形式：一種是發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極 LED 顯示器；另一種是發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，為共陰極 LED 顯示器。如圖 622所示： 共陰和共陽結構的 LED 顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當二極管導通時，相應的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示各種字符。 8 個筆劃段 hgfedcba 對應于一個字節(jié)（ 8位）的 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用 8 位二進制碼就可以 表示欲顯示字符的字型代碼。例如，對于共陰 LED 顯示器，當公共陰極接地（為零電平），而陽極 hgfedcba 各段為 0111011 時，顯示器顯示 P字符，即對于共陰極 LED 顯示器， “P” 字符的字形碼是 73H。如果是共陽 LED 顯示器，公共陽極接高電平，顯示 “P”字符的字形代碼應為 10001100（ 8CH） . 圖 2331 LED 數(shù)碼管共陽極和共陰極示圖 LED 顯示方式有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。本系統(tǒng)采用動態(tài)掃描顯示接口電路，動態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的 8 個筆劃段 ah 同名端連 在一起，而每一個顯示器的公共極 COM 各自獨立地受 I/O 線控制。 CPU 向字段輸出口送出字型碼時，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于 COM 端。也就是說我們可以采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的 COM端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短暫的（約 1ms），但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。 /計數(shù)器有關的概念 805l 系 列單片機至少有兩個 16 位內部定時器／計數(shù)器，若是計數(shù)內部晶振驅動時鐘，則它是定時器；若是計數(shù) 8051 的輸入引腳的脈沖信號，則是計數(shù)器。 畢業(yè)設計