【文章內容簡介】 ，且準備就緒。主機輸出低電平，保持低電平時間至少 480us，以產生復位脈沖。接著主機釋放總線， ，延時 15～ 60us，并進入接受模式，以產生低電平應答脈沖，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，才向主機傳輸數據，所以，在主機發(fā)出讀數據命令后，必須馬上產生讀時序，以便從機能夠傳輸數據。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之內采樣總線狀態(tài)。主機輸出中北大學儀器與電子學院基金項目結題報告 低 電平延時 2us，然后主機轉入輸入模式延時 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 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 的溫度數據。 DS18B20 的測溫原理如圖 所示，圖中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小 ，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器 1，高溫度系數晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計數門，當計數 門打開時， DS18B20 就對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖后進行計數，進而完成溫度測量 。計數門的開啟時間由高溫度系數振蕩器來決定，每次測量前，首先將 55 ℃ 所對應的基數 分別置入減法 計數器 1和溫度寄存器中，減法計數器 1和溫度寄存器被預置在 55 ℃所對 應的一個基數值。減法計數器 1 對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當減法計數器 1 的預置值減到 0 時溫度寄存器的值將加 1，減法計數器 1 的預置將重新被裝入，減法計數器 1 重 新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環(huán)直到減法計數器 2 計數到 0 時， 停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即為所測溫度。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器的預置值，只要計數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 . 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 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，只有溫度超過設定值上限或者下限的片子才做中北大學儀器與電子學院基金項目結題報告 命 令 出響應 溫度變換 44H 啟動 DS18B20 進行溫度轉換，轉換時間最長為 500MS，結果存入內部 9 字節(jié) RAM 中 讀暫存器 0BEH 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 3， 4 字節(jié)寫上、下限溫度數據命令，緊跟讀命令之后，是傳送兩字節(jié)的數據 復制暫存器 48H 將 E2PRAM 中第 3， 4 字節(jié)內容復制到 E2PRAM 中 重調 E2PRAM 0BBH 將 E2PRAM 中內容恢復 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)復位脈沖 ）→發(fā) ROM 功能命令 → 發(fā)存儲器操作命令 → 處理數據。 圖 3－ 4 測溫原理內部裝置 DS18B20的測溫流程 圖 3－ 5 DS18B20 測溫流程 . 減法計數器 斜坡累加器 減到 0 減法計數器 預 置 低溫度系數 振 蕩 器 高溫度系數 振 蕩 器 計數比較器 預 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 轉換成顯 示碼 數碼管顯示 中北大學儀器與電子學院基金項目結題報告 4 單片機接口設計 設計原則 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 時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個 MOSFET管來完成對總線的上拉。本設計 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 完成溫度轉換必須經過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 口連接液晶的數據傳輸引腳。 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，復位引腳接到復位電路、 VCC 接電源、 VSS 接地、 EA 接電源 單 片 機 18B20 VCC GND 中北大學儀器與電子學院基金項目結題報告 5 系統(tǒng)整體設計 系統(tǒng)硬件電路設 計 主板電路設計 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 中北大學儀器與電子學院基金項目結題報告 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) 復位電路 中北大學儀器與電子學院基金項目結題報告 圖 56復位 電路圖 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件設計整體思路 一個應用系統(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設計合理的軟件的支持，尤其是微機應用高速發(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，如數字濾波，信號處理等。因此充分利用其內部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與 S51 系列單片機相對應的 c 語言和結構化程序設計方法進行軟件編程。 程序設計語言有三種：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，也便于學習和交流，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