【文章內容簡介】 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH ℃ 1110 1110 0110 1111 EE6FH 55℃ 1111 1110 1001 0000 FE90H 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 11 頁 共 61 頁 圖 DS18B20初始化時序 （ 2） DS18B20 的讀寫控制 在寫時序期間，主機向 DS18B20 寫入數據；而在讀時序期間，主機讀入來自DS18B20 的數據。在每一個時序，總線只能傳輸一位數據。讀 /寫時序如圖 所示。 ① DS18B20 寫時序 DS18B20 存在兩種寫時序：“寫 1”和“寫 0”。主機在寫 1 時序向 DS18B20 圖 DS18B20讀寫時序 寫入邏輯 1，而在寫 0時序向 DS18B20寫入邏輯 0。所有寫時序至少需要 60181。s，且在兩次寫時序之間至少需要 1181。s 的恢復時間。兩種寫時序均以主機拉低總線開始。 產生寫 1 時序：主機拉低總線后，必須在 15181。s 內釋放總線，然后由上拉電阻將總線拉至高電平。產生寫 0 時序：主機拉低總線后，必須在整個時序期 間保至少 480 us 至少 480 us主機初始化主機初應答P re se n c e p u lse60 240 us主機寫 ” 0 ” 時序主機寫 ” 1 時序主機讀 ” 0 ” 時序主機讀 ” 1 時序30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 12 頁 共 61 頁 持低電平（至少 60181。s）。 在寫時序開始后的 15181。s~60181。s 期間， DS18B20 采樣總線的狀態(tài)。如果總線為高電平，則邏輯 1被寫入 DS18B20；如果總線為低電平，則邏輯 0 被寫入 DS18B20。 ② 讀時序 DS18B20 只能在主機發(fā)出讀時序時才能向主機傳送數據。所以主機在發(fā)出讀數據命令后，必須馬上產生讀時序，以便 DS18B20 能夠傳送數據。所有讀時序至少 60181。s，且在兩次獨立的讀時序之間至少需要 1181。s 的恢復時間。 每次讀時序由主機發(fā)起，拉低總線至少 1181。s。在主機發(fā)起讀時序之后，DS18B20 開始在總線上傳 送 1 或 0。若 DS18B20 發(fā)送 1，則保持總線為高電平；若發(fā)送 0，則拉低總線。當傳送 0 時， DS18B20 在該時序結束時釋放總線，再由上拉電阻將總線拉回空閑高電平狀態(tài)。 DS18B20 發(fā)出的數據在讀時序下降沿起始后的 15181。s 內有效，因此主機必須在讀時序開始后的 15181。s 內釋放總線，并且采樣總線狀態(tài)。 ③ DS18B20 的命令序列 根據 DS18B20 的通訊協議，主機（單片機）控制 DS18B20 完成溫度轉換必須經過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復位操作，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。 ROM 命令通過每個器件 64bit 的 ROM 碼，使主機指定某一特定器件（如果有多個器件掛在總線上）與之進行通信。 DS18B20 的 ROM 如表 ，每個 ROM命令都是 8 bit 長。 表 DS18B20 ROM命令 指令 協議 功能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 中的編碼 (即 64 位地址 ) 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應的 DS18B20,使之作出響應，為下一步對該DS18B20 的讀寫作準備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個數和識別 64 位ROM 地址，為操作各器件作好準備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 溫度轉換命令，適用于單個 DS18B20 工作 告警搜索命令 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過廟宇值上限或下限的片子才做出響應 溫度轉換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉換，轉換時間最長為 500ms(典型為 200ms),結果豐入內部 9字節(jié) RAM 中 讀暫存器 BEH 讀內部 RAM 中 9 字節(jié)的內容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內 部 RAM 的第 4 字節(jié)寫上、下溫度數據命令，緊該溫度命令之后，傳達兩字節(jié)的數據 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 13 頁 共 61 頁 復制暫存器 48H 將 RAM 中第 4字內容復制到 E2PROM 中 重調 E2PROM 0B8H 將 E2PROM 中內容恢復到 RAM 中的第 4 字節(jié) 讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時 DS18B20 發(fā)送“ 0”，外部供電時 DS18B20 發(fā)送“ 1” 鍵盤電路設計 行列式鍵盤與單片機接口電路 根據本設計需要，本系統采用了 44 鍵盤實現對溫度值和功能鍵的設定。 行列式鍵盤與單片機的接口電 路如圖 ， H0H3 為行線，接單片機 P2口的高 4 位， L0L3 為列線，接單片機 P2 口的低 4 位。初始化時鍵盤行線為高電 平，列線為低電平。鍵盤的行線接 4輸入與門， 4輸入與門的輸出接單片機的外部中斷 0引腳 口。當有鍵按下時，將產生中斷，在中斷程序里對按鍵進行 掃描，得到按鍵的鍵值。 圖 4 4鍵盤結構 鍵盤面板 鍵盤面板如圖 所示 ,本系統使用的鍵盤有 10 數字鍵， 5 個功能按鍵。在系統啟動時，先按“設置”鍵，然后按相應的數字鍵，按“左移”或者“右移”鍵改變其他溫度的值。按“確 認”鍵之后系統正式啟動。系統在運行過程之中可以通過按“重新設置”鍵，對溫度重新進行設置。 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 14 頁 共 61 頁 圖 鍵盤面板 顯示電路設計 LCD 引腳分布及功能 （ 1） 12864 液晶顯示 屏共有 20 個引腳，其引腳名稱及引腳編號的對應關系如圖 ： 圖 12864液晶顯示模塊引腳分布圖 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20VSS VDD VO RS R / W E DB 0 DB 7DB 6DB 5DB 4DB 3DB 2DB 1 CS 1 CS 2 / RST VEE A K0 21 3設置 確認右移左移重新設置98764 5本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 15 頁 共 61 頁 （ 2）引腳功能如表 所示： 表 12864液晶顯示模塊引腳功能 引腳 符 號 引 腳 功 能 引腳 符 號 引 腳 功 能 1 VSS 電源地 15 CS1 CS1=1 芯片選擇左邊 64*64點 2 VDD 電源正 +5V 16 CS2 CS2=1 芯片選擇右邊 64*64點 3 VO 液晶顯示驅動電源 17 /RST 復位（低電平有效） 4 RS H： 數 據輸入； L： 指令碼輸入 18 VEE LCD 驅動負電源 5 R/W H： 數據讀取； L： 數據寫入 19 A 背光電源（ +） 6 E 使能信號。 20 K 背光電源（ ） 714 DB0DB7 數據線 有些型號的模塊 1 20 腳為空腳 單片機與圖形液晶的接口電路 LCD 與單片機的接口電路如圖 所示： 單片機對 LCD 的控制方法將在下一章中詳細介紹。 圖 LCD與單片機的接口電路 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 16 頁 共 61 頁 報警電路設計 本系統設計中有報警器，使用 LM386 作為報警器的功率放大 器，如圖 所示。 LM386 是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應用于錄音機和收音機之中 。 LM386 的輸入端接單片機的引腳 ，輸出端接揚聲器。當實際溫度超過設置的溫度值時，單片機引腳輸出一定頻率的信號，信號經過音頻功放放大之后，發(fā)出報警聲。 圖 LM386功放電路 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 17 頁 共 61 頁 電源電路設計 電源是整個系統的能量來源，它直接關系到系統能否運行。在本系統中單片機、 液晶 顯示、報警等電路需要 5V 的電源，因此電路中選用穩(wěn)壓芯片 7805，其最大輸出電流為 ，能夠滿足系統的要求，其電路如圖 所示。 圖 電源電路 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 18 頁 共 61 頁 4 程序設計 系統資源分配 系統硬件資源分配 本系統電路連接及硬件資源分配如圖 。采用 AT89C51 單片機作為核心器件， DS18B20 作為溫度測量裝置，通過 AT89C51 的 口將溫度值送入單片機處理，利用 12864LCD 顯示器和 44 鍵盤作為人機接口。 圖 系統硬件資源分配 系統軟件資源分配 本系統 采用了 匯編 語言進行程序設計，系統自動為各個變量分配內存區(qū)域。用戶可以將變量定義在 data 區(qū)、 IDATA 區(qū)、 PDATA 區(qū)、 XDATA 區(qū)，常量定義在 CODE區(qū)。 系統流程設計 主程序流程設計 主程序先對系統資源進行初始化 ,調用 LCD 顯示子程序，顯示啟動畫面。然后進入鍵盤設置界面。當設置鍵按下后，開始設置各點的溫度，設置完之后，如果確認鍵按下，則系統開始工作。首先調用 DS18B20 初始化子程序，再發(fā)送 ROM命令 ,讀取 DS18B20 轉換的溫度值。當讀取的溫度大于設置的溫度值時 ,報警器開始報警 ,LCD 顯示溫度的實際值、設置值、路數、狀態(tài)。接下來對第二、三、四路溫度進行采集，處理，顯示。 P 0 . 0 ～ P 0 . 7128 64 L CD顯示模塊P 3 . 4P 3 . 3報警器P 3 . 5 ～ P 3 . 734 4 鍵盤P 2 . 0 ～ P 2 . 3P 2 . 4 ～ P 2 . 744L 0 ～ L 3H 0 ～ H 3P 3 . 2 / IN T 0AT 89 C 51P 1 . 7四輸入與門DS 18 B 20P 3 . 0 ～ P 3 . 12本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 19 頁 共 61 頁 主程序流程如圖 所示： 圖 主程序流程 初始化設置鍵按下 ?設置各點溫度確認鍵按下 ?YN讀取溫度值溫度值高于設置值調用 LCD 顯示報警YN初始化命令發(fā)送 ROM 命令匹配第一路讀取溫度值溫度值高于設置值調用 LCD 顯示報警YN初始化命令發(fā)送 ROM 命令匹配第二路讀取溫度值溫度值高于設置值調用 LCD 顯示報警YN初始化命令發(fā)送 ROM 命令匹配第三路讀取溫度值溫度值高于設置值調用 LCD 顯示報警YN初始化命令發(fā)送 ROM 命令匹配第四路開始本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 20 頁 共 61 頁 DS18B20 程序流程設計 由上一章單片機對 DS18B20 的控制方法，設計出如下程序流程： 圖 寫命令子程序流程圖 圖 DS18B20復位子程序流程 圖 圖 DS18B20讀溫度子程序流程圖 DQ 置 1DQ 置 0延