【文章內(nèi)容簡介】 用 DS18B20作為溫度測量元件。 系統(tǒng)通過 DS18B20 采集到多點溫度值，取其平均值?？照{(diào)內(nèi)設(shè)定兩個溫度值（ 18176。 C 和 28176。 C）。當(dāng)平均值低于 18176。 C 時，空調(diào)采用冬天模式，默認(rèn)下為加熱模式，當(dāng)加熱至 22176。 C 時停止加熱，延時五分鐘后若平均值低于 22176。 C，則繼續(xù)加熱 到 22176。 C 時再停止，否則不加熱 并繼續(xù)延時 5 分鐘 ，如此循環(huán)下去。當(dāng)平均值高于 28176。 C 時，空調(diào)采用夏天模式，默認(rèn)下為制冷模式，當(dāng)溫度降至26176。 C 時停止制冷，延時五分鐘后若平均值高于 26176。 C，則繼續(xù)制冷到 26176。 C 時再停止，否則不制冷 并繼續(xù)延時 5 分鐘 ，如此循環(huán)下去。 封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。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。 溫度傳感器可編程的分辨率為 9~12位 溫度轉(zhuǎn)換為 12位數(shù)字格式最大值為750毫秒 用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置 應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費電子產(chǎn)品溫度計，或任何熱敏感系統(tǒng)。 描述該 DS18B20的數(shù)字溫度計提供 9至 12位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù)。信息被發(fā)送到 /從 DS18B20 通過 1線接口，所以中央微處理器與 DS18B20只有一個一條口線連接。為讀寫以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。 因為每一個 DS18B20的包含一個獨特的序號，多個 ds18b20s可以同時存在于一條總線。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方 。它的用途很多，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機器，并進行過程監(jiān)測和控制。 DS18B20采用一線通信接口。因為一線通信接口，必須在先完成 ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無法使用。主要首先提供以下功能命令之一： 1 ）讀 ROM， 2 ） ROM匹配， 3 ）搜索 ROM， 4 ）跳過 ROM， 5 ）報警檢查。這些指令操作作用在沒有一個器件的 64位光刻 ROM序列號，可以在掛在一線上多個器件選定某一個器件，同時，總線也可以知道總線上掛有有多少，什么樣的設(shè)備。 若指令成功地使 DS18B20完成溫度測量，數(shù)據(jù)存 儲在 DS18B20的存儲器。一個西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 控制功能指揮指示 DS18B20的演出測溫。測量結(jié)果將被放置在 DS18B20內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能的指揮，閱讀內(nèi)容的片上存儲器。溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL都有一字節(jié) EEPROM 的數(shù)據(jù)。如果 DS18B20不使用報警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶用途。在片上還載有配置字節(jié)以理想的解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫 TH,TL指令以及配置字節(jié)利用一個記憶功能的指令完成。通過緩存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀，寫都是從最低位開始。 DS18B20有 4個主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1）光刻 ROM中 的 64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼。 64位光刻 ROM的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號，接著的 48位是該 DS18B20自身的序列號，最后 8位是前面 56位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM的作用是使每一個 DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20的目的。 （ 2） DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12位轉(zhuǎn)化為例：用 16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB形式表達，其中 S為符號位。 DS18B20的主要特性： 1． 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電 。 2. 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 。 3. DS18B20 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 。 4. DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi) 。 5. 溫范圍－ 55℃～ +125℃，在 10～ +85℃時精度為 177。 ℃ 。 6. 可編程 的分辨率為 9～ 12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫 。 7. 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 8. 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一 線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 。 ：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的應(yīng)用范圍： 1. 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。 2. 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。 3. 汽車空調(diào)、冰箱、冷柜、以及中低溫干燥箱等。 4. 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。 DS18B20的管腳介紹： TO－ 92封裝的 DS18B20的引腳排列見圖 33，其引腳功能描述見表 31。 圖 33 DS18B20底視圖 表 31 DS18B20詳細(xì)引腳功能描述 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引 腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3 VDD 可選擇的 VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 如圖 34所示。 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 34 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) GND1I/O2VDD3J1DS18B20GND1I/O2VDD3J2DS18B20VCCVCC 圖 35 溫度采集模塊 顯示模塊 在做這個模塊的設(shè)計時有兩種方案選擇，一種是采用液晶屏顯示，另一種是數(shù)碼管顯示。 考慮到數(shù)碼管顯示較液晶屏顯示清晰 ，其次 液晶屏的編程 也較為繁瑣， 所以本設(shè)計采用了數(shù)碼管顯示。 顯示模塊原理圖如圖 36所示。 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED1abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED21Y1451Y2461Y3471Y4482Y1502Y2512Y3522Y4531/G552A4562A3572A2582A1591A4611A3621A2631A1642/G65U274LS244R101KR111KR12300R13300R14300R15300R16300R17300R18300VCC 圖 36 顯示模塊 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及 工作原理： led數(shù)碼管（ LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。 led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于 3位“ +1”型。位數(shù)有半位， 1， 2， 3， 4， 5， 6， 8， 10位等等 ....， led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解 LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。 其引腳定義如圖 37所示。 圖 37 引腳定義 每一筆劃都是對應(yīng)一個字母表示 。 DP是小數(shù)點。 數(shù)碼管正面引腳示意圖如圖 38所示。 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 38 數(shù)碼管正面 引腳示意圖 按鍵模塊 這個模塊是為了方便人們自主調(diào)節(jié)空調(diào)的溫度和模式而設(shè)計的。 按鍵模塊如圖 39所示。 S2S3R71KR81KVCCR61KS1K1 圖 39 按鍵模塊 當(dāng) S1 閉合時系統(tǒng)運行手動模式。手動模式下，制冷模式和加熱模式的運行取決于 ， 人為設(shè)定的溫度 和溫度傳感器采集到的溫度平均值之間的比較 。 當(dāng)平均值低于設(shè)定值時，運行加熱模式。當(dāng)平均值高于設(shè)定值時，采用制冷模。 S2 用來調(diào)高溫度，每摁一下設(shè)定溫度升高一 度。 S3 用來調(diào)低溫度，每摁一下設(shè)定溫度降低一度。 當(dāng) S1 斷開時，系統(tǒng)運行智能模式。 加熱及制冷電路模塊 在本設(shè)計中采用了發(fā)光二級管來指示空調(diào)的模式運行，以及加熱和制冷模塊的運行。 L1表示夏天模式， L2表示冬天模式， L3表示加熱模式， L4表示制冷模式。 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 模式指示模塊如圖 310所示。 R11KR21KR31KR41KL1LED 紅L2LED 綠L3LED 紅L4LED 綠 圖 310 模式指示模塊 當(dāng)運行制冷模式時，三極管 Q1導(dǎo)通，繼電器 K1開關(guān)閉合，壓縮機開始工作。當(dāng)運行加熱模式時，三極管 Q2導(dǎo)通，繼電器 K2開關(guān)閉合，加熱器開始工作。 L5，L6用來保護電路。 R9和 R10用來限流 ，防止三極管被燒壞。 加熱及制冷模塊如圖 311所示。 K1K2Q1PNPQ2PNPVCCVCCL5L60011Q3壓縮機2233Q4加熱器220V220VR102KR92K 圖 311 加熱及制冷模塊 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PROTEL99SE 簡介 Protel 99SE是 ProklTechnology公司開發(fā)的基于 Windows環(huán)境下的電路板設(shè)計軟件。該軟件功能強大，人機界面友好，易學(xué)易用，仍然是大中專院校電學(xué)專業(yè)必學(xué)課程，同時也是業(yè)界人士首選的電路板設(shè)計工具。 Protel 99SE 由兩大部分組成：電路原理圖設(shè)計（ Advanced Schematic）和多層印刷電路板設(shè)計（ Advanced PCB）。其中 Advanced Schematic由兩部分組成：電路圖編輯器（ Schematic）和元件庫編輯器（ Schematic Library）。 電路原理圖編輯器 概述 進入 Design Protel 99se后在 Documents中通過右鍵 “ New” 建立 “ Schematic Document”文件，打開后即可進行電路原理圖的編輯。先按照已畫好的電路草圖將所有元件找到拖放到編輯框里。將編輯框縮小，將元件照電路的樣子搭好，整體上排列勻稱。接下來就可以進行局部的連線了。或 者可以先將電路的各個模塊先搭好，再通過框定各模塊平移組合成完整的電路，取消框定要通過 Edit－》 DeSelect－》 Inside Area－》再用鼠標(biāo)框定以前選中的模塊，就可以解除，表現(xiàn)為模塊由黃色變成普通顏色。對某個工程的操作是對一個數(shù)據(jù)庫的操作，因此不同的數(shù)據(jù)庫會在不同的窗口中打開，通過最小化可看高各個數(shù)據(jù)庫的窗口。 常用操作 調(diào)用畫圖工具 View－》 Toolbars－》 Customize。 在移動元件時按空格可旋轉(zhuǎn)元件。 找元件時要參照對元件庫的描述， Converter含有 AD、 DA等； Analog是模擬器件如運放等； Memory是存儲器件 ..... 西安工程大學(xué) 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 一個工程數(shù)據(jù)庫中最好不要將所有文件都放在文件夾 Documents中 ,因為這樣會產(chǎn)生一些意想不到的小問題。而將文件直接放在數(shù)據(jù)庫根目錄下則不會出現(xiàn)這些問題。 原理圖元件庫編輯器 概述 雖然 Protel本身包含了龐大的元件庫，但在實際應(yīng)用中總會遇到找不到元件的情況，這時就需要根據(jù)元件資料自己動手在元件庫中制作這個元件。還有一種情況是各種元件分散在各個公司的元件庫中，不便與使用，所以要把常用元件集中到一 個元件庫中，這就要自己動手制作，將經(jīng)常用到的元件復(fù)制到這個元件庫中，方便以后的使用。 基本操作 元件庫文件（ .LIB）也是基于數(shù)據(jù)庫文件（ .DDB）下的操作，同一個數(shù)據(jù)庫下元件庫中的元件才可以通過 Tools Copy Component 相互復(fù)制，不同數(shù)據(jù)庫時可先用右鍵的 copy將整個元件庫復(fù)制到當(dāng)前數(shù)據(jù)庫，再在該數(shù)據(jù)庫中進行單個元件的復(fù)制。在放置芯片引腳時大頭指的