【文章內(nèi)容簡介】 ，且準備就緒。主機輸出低電平，保持低電平時間至少 480us，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著主機釋放總線， ，延時 15～ 60us，并進入接受模式，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，若為低電平，再延時 480us[12]。 (2) 寫時序 采樣15~ 45采樣15~ 4511主機寫1 時 序主機寫0 時 序 圖 3－ 2 寫時序 寫時序包括寫 0 時序和寫 1 時序。所有寫時序至少需要 60us，且在 2 次獨立的寫時序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時間，都是以總線拉低開始。寫 1 時序，主機輸出低電平，延時2us，然后釋放總線，延 時 60us。寫 0 時序，主機輸出低電平，延時 60us，然后釋放總線，延時 2us[8]。 (3) 讀時序 主機采樣主機采樣454511主機寫1 時 序主機寫0 時 序 圖 3－ 3 讀時序 總線器件僅在主機發(fā)出讀時序是，才向主機傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，以便從機能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有讀時序至少需要 60us，且在 2次獨立的讀時序之間至少需要 1us的恢復(fù)時間。每個讀時序都由主機發(fā)起，至少拉低總線 1us。主機在讀時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的 15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。主機輸出中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院基金項目結(jié)題報告 低 電平延時 2us，然后主機轉(zhuǎn)入輸入模式延時 12us，然后讀取總線當前電平，然后延時 50us[4] ROM操作命令 當主機收到 DSl8B20 的響應(yīng)信號后，便可以發(fā)出 ROM 操作命令之一，這些命令如表： ROM操作命令。 DS18B20的測溫原理 DS18B20的測溫原理 : 每一片 DSl8B20在其 ROM中都存有其唯一的 48位序列號，在出廠前已寫入片內(nèi) ROM 中。主機在進入操作程序前必須用讀 ROM(33H)命令將該 DSl8B20 的序列號讀出。 程序可以先跳過 ROM，啟動所有 DSl8B20 進行溫度變換，之后通過匹配 ROM，再逐一地讀回每個 DSl8B20 的溫度數(shù)據(jù)。 DS18B20 的測溫原理如圖 所示，圖中低溫度系數(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，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，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)生的時鐘脈沖后進行計數(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(yīng)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(yù)置在 55 ℃所對 應(yīng)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(yù)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(yù)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。圖 中的斜率累加器用 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(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫 度寄存器值達到被測溫度值 . 指令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 ROM 中的編碼 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單線總線上與該編碼相對應(yīng)的 DS18B20 使之作出響應(yīng)，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(shù)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 發(fā)溫度變換命令，適用于 單片工作。 續(xù)表 3－ 1 告警搜索 0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過設(shè)定值上限或者下限的片子才做中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院基金項目結(jié)題報告 命 令 出響應(yīng) 溫度變換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間最長為 500MS，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 的第 3， 4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟讀命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器 48H 將 E2PRAM 中第 3， 4 字節(jié)內(nèi)容復(fù)制到 E2PRAM 中 重調(diào) E2PRAM 0BBH 將 E2PRAM 中內(nèi)容恢復(fù) 到 RAM 中的第 3， 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”，外接電源供電 DS18B20 發(fā)送“ 1” 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，他有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重 要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖 ）→發(fā) ROM 功能命令 → 發(fā)存儲器操作命令 → 處理數(shù)據(jù)。 圖 3－ 4 測溫原理內(nèi)部裝置 DS18B20的測溫流程 圖 3－ 5 DS18B20 測溫流程 . 減法計數(shù)器 斜坡累加器 減到 0 減法計數(shù)器 預(yù) 置 低溫度系數(shù) 振 蕩 器 高溫度系數(shù) 振 蕩 器 計數(shù)比較器 預(yù) 置 溫度寄存器 減到 0 初始化 DS18B20 跳過 ROM 匹配 溫度變換 延時 1S 跳過 ROM 匹配 讀暫存器 轉(zhuǎn)換成顯 示碼 數(shù)碼管顯示 中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院基金項目結(jié)題報告 4 單片機接口設(shè)計 設(shè)計原則 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET管來完成對總線的上拉。本設(shè)計 采用電源供電方式， 口接單線總線為保證在有效的DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供 足夠的電流，可用一個 MOSFET 管和 89S52 的 來完成對總線的上拉。當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10 μs 。采用寄生電源供電方式是 VDD和 GND 端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三 狀態(tài) 的。主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3 個步驟： ? 初始化 ； ? ROM 操作指令 ； ? 存儲器操作指令。 引腳連接 晶振電路 單片機 XIAL1 和 XIAL2 分別接 30PF 的電容，中間再并個 12MHZ 的晶振，形成單片機的 晶振電路。 串口引腳 P0 口接 9 個 的排阻然后接到顯示電路上。 溫度傳感器 DS18B20 如圖 所示。 圖 4－ 1 DS18B20 與單片機的接口電路 P1 口連接液晶的數(shù)據(jù)傳輸引腳。 P2 口 中 接蜂鳴器電路，其他引腳懸空 P3 口中 、 接液晶的使能端。 其它引腳 ALE 引腳懸空，復(fù)位引腳接到復(fù)位電路、 VCC 接電源、 VSS 接地、 EA 接電源 單 片 機 18B20 VCC GND 中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院基金項目結(jié)題報告 5 系統(tǒng)整體設(shè)計 系統(tǒng)硬件電路設(shè) 計 主板電路設(shè)計 單片機的 接 DS18B20 的 2 號引腳， P1 口送 液晶顯示 ， 、 控制加熱器和電風(fēng)扇。如附錄 2。 各部分電路 (1) 顯示電路 顯示電路采用了 液晶 lcd1602顯示 ，節(jié)約了單片機的輸出端口，便于程序的編寫。 圖 5－ 1 顯示電路圖 (2) 單片機電路 中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院基金項目結(jié)題報告 圖 5－ 2 單片機電路引腳圖 (3) DS18B20溫度傳感器電路 VCC0DQ1GND2U2ds18b20VCCGND 圖 53 溫度傳感器電路引腳圖 (4) 晶振控制電路 圖 55 晶振控制電路圖 (5) 復(fù)位電路 中北大學(xué)儀器與電子學(xué)院基金項目結(jié)題報告 圖 56復(fù)位 電路圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計整體思路 一個應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時還必須得到相應(yīng)設(shè)計合理的軟件的支持，尤其是微機應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與 S51 系列單片機相對應(yīng)的 c 語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法進行軟件編程。 程序設(shè)計語言有三種：機器語言、匯編語言和高級語言。機器語 言是機器唯一能“懂”的語言，用匯編語言或高級語言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機器語言的程序（成為目標程序），計算機才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。 高級語言是面向問題和計算過程的語言，它可通過于各種不同的計算機，用戶編程時不必仔細了解所用的計算機的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強，常常一個語句已相當于很多條計算機指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機微控制系統(tǒng)，使用匯編語言可以不用像高級語言那 樣占用較多的存儲空間