【文章內(nèi)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(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁 共 61 頁 圖 DS18B20初始化時(shí)序 （ 2） DS18B20 的讀寫控制 在寫時(shí)序期間，主機(jī)向 DS18B20 寫入數(shù)據(jù)；而在讀時(shí)序期間，主機(jī)讀入來自DS18B20 的數(shù)據(jù)。在每一個(gè)時(shí)序，總線只能傳輸一位數(shù)據(jù)。讀 /寫時(shí)序如圖 所示。 ① DS18B20 寫時(shí)序 DS18B20 存在兩種寫時(shí)序：“寫 1”和“寫 0”。主機(jī)在寫 1時(shí)序向 DS18B20 圖 DS18B20讀寫時(shí)序 寫入邏輯 1，而在寫 0時(shí)序向 DS18B20寫入邏輯 0。所有寫時(shí)序至少需要 60181。s，且在兩次寫時(shí)序之間至少需要 1181。s 的恢復(fù)時(shí)間。兩種寫時(shí)序均以主機(jī)拉低總線開始。 產(chǎn)生寫 1 時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在 15181。s 內(nèi)釋放總線，然后由上拉電阻將總線拉至高電平。產(chǎn)生寫 0 時(shí)序：主機(jī)拉低總線后，必須在整個(gè)時(shí)序期 間保至少 480 us 至少 480 us主機(jī)初始化主機(jī)初應(yīng)答P r e s e n c e p u l s e60 240 us主機(jī)寫 ” 0 ” 時(shí)序主機(jī)寫 ” 1 時(shí)序主機(jī)讀 ” 0 ” 時(shí)序主機(jī)讀 ” 1 時(shí)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(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 共 61 頁 持低電平（至少 60181。s）。 在寫時(shí)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(shí)序 DS18B20 只能在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序時(shí)才能向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。所以主機(jī)在發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便 DS18B20 能夠傳送數(shù)據(jù)。所有讀時(shí)序至少 60181。s，且在兩次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要 1181。s 的恢復(fù)時(shí)間。 每次讀時(shí)序由主機(jī)發(fā)起，拉低總線至少 1181。s。在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)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(dāng)傳送 0 時(shí)， DS18B20 在該時(shí)序結(jié)束時(shí)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(shù)據(jù)在讀時(shí)序下降沿起始后的 15181。s 內(nèi)有效，因此主機(jī)必須在讀時(shí)序開始后的 15181。s 內(nèi)釋放總線，并且采樣總線狀態(tài)。 ③ DS18B20 的命令序列 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)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(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 ROM 命令通過每個(gè)器件 64bit 的 ROM 碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有多個(gè)器件掛在總線上）與之進(jìn)行通信。 DS18B20 的 ROM如表 ，每個(gè) ROM命令都是 8 bit 長。 表 DS18B20 ROM命令 指令 協(xié)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(duì)應(yīng)的 DS18B20,使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該DS18B20 的讀寫作準(zhǔn)備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位ROM 地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個(gè) 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(yīng) 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長為 500ms(典型為 200ms),結(jié)果豐入內(nèi)部 9字節(jié) RAM 中 讀暫存器 BEH 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 4字節(jié)寫上、下溫度數(shù)據(jù)命令，緊該溫度命令之后，傳達(dá)兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 共 61 頁 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM 中第 4字內(nèi)容復(fù)制到 E2PROM 中 重調(diào) E2PROM 0B8H 將 E2PROM 中內(nèi)容恢復(fù)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(shí) DS18B20 發(fā)送“ 0”，外部供電時(shí) DS18B20 發(fā)送“ 1” 鍵盤電路設(shè)計(jì) 行列式鍵盤與單片機(jī)接口電路 根據(jù)本設(shè)計(jì)需要，本系統(tǒng)采用了 44 鍵盤實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度值和功能鍵的設(shè)定。 行列式鍵盤與單片機(jī)的接口電 路如圖 所示， H0H3為行線，接單片機(jī) P2口的高 4 位， L0L3 為列線，接單片機(jī) P2 口的低 4 位。初始化時(shí)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(jī)的外部中斷 0 引腳 口。當(dāng)有鍵按下時(shí)，將產(chǎn)生中斷，在中斷程序里對(duì)按鍵進(jìn)行 掃描，得到按鍵的鍵值。 圖 4 4鍵盤結(jié)構(gòu) 鍵盤面板 鍵盤面板如圖 所示 ,本系統(tǒng)使用的鍵盤有 10 數(shù)字鍵， 5個(gè)功能按鍵。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，先按“設(shè)置”鍵，然后按相應(yīng)的數(shù)字鍵，按“左移”或者“右移”鍵改變其他溫度的值。按“確 認(rèn)”鍵之后系統(tǒng)正式啟動(dòng)。系統(tǒng)在運(yùn)行過程之中可以通過按“重新設(shè)置”鍵，對(duì)溫度重新進(jìn)行設(shè)置。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 61 頁 圖 鍵盤面板 顯示電路設(shè)計(jì) LCD 引腳分布及功能 （ 1） 12864 液晶顯示 屏共有 20 個(gè)引腳，其引腳名稱及引腳編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)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(shè)置 確認(rèn)右移左移重新設(shè)置98764 5本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 共 61 頁 （ 2）引腳功能如表 ： 表 12864液晶顯示模塊引腳功能 引腳 符 號(hào) 引 腳 功 能 引腳 符 號(hào) 引 腳 功 能 1 VSS 電源地 15 CS1 CS1=1 芯片選擇左邊 64*64點(diǎn) 2 VDD 電源正 +5V 16 CS2 CS2=1 芯片選擇右邊 64*64點(diǎn) 3 VO 液晶顯示驅(qū)動(dòng)電源 17 /RST 復(fù)位（低電平有效） 4 RS H： 數(shù) 據(jù)輸入； L： 指令碼輸入 18 VEE LCD 驅(qū)動(dòng)負(fù)電源 5 R/W H： 數(shù)據(jù)讀??； L： 數(shù)據(jù)寫入 19 A 背光電源（ +） 6 E 使能信號(hào)。 20 K 背光電源（ ） 714 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 有些型號(hào)的模塊 1 20腳為空腳 單片機(jī)與圖形液晶的接口電路 LCD 與單片機(jī)的接口電路如圖 ： 單片機(jī)對(duì) LCD 的控制方法將在下一章中詳細(xì)介紹。 圖 LCD與單片機(jī)的接口電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 共 61 頁 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有報(bào)警器，使用 LM386 作為報(bào)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(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中 。 LM386 的輸入端接單片機(jī)的引腳 ，輸出端接揚(yáng)聲器。當(dāng)實(shí)際溫度超過設(shè)置的溫度值時(shí)，單片機(jī)引腳輸出一定頻率的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過音頻功放放大之后，發(fā)出報(bào)警聲。 圖 LM386功放電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 共 61 頁 電源電路設(shè)計(jì) 電源是整個(gè)系統(tǒng)的能量來源，它直接關(guān)系到系統(tǒng)能否運(yùn)行。在本系統(tǒng)中單片機(jī)、 液晶 顯示、報(bào)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(tǒng)的要求，其電路如圖 。 圖 電源電路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 61 頁 4 程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)資源分配 系統(tǒng)硬件資源分配 本系統(tǒng)電路連接及硬件資源分配如圖 所示。采用 AT89C51 單片機(jī)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(jī)處理，利用 12864LCD 顯示器和 44 鍵盤作為人機(jī)接口。 圖 系統(tǒng)硬件資源分配 系統(tǒng)軟件資源分配 本系統(tǒng) 采用了 匯編 語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，系統(tǒng)自動(dòng)為各個(gè)變量分配內(nèi)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(tǒng)流程設(shè)計(jì) 主程序流程設(shè)計(jì) 主程序先對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行初始化 ,調(diào)用 LCD 顯示子程序，顯示啟動(dòng)畫面。然后進(jìn)入鍵盤設(shè)置界面。當(dāng)設(shè)置鍵按下后，開始設(shè)置各點(diǎn)的溫度，設(shè)置完之后，如果確認(rèn)鍵按下，則系統(tǒng)開始工作。首先調(diào)用 DS18B20 初始化子程序，再發(fā)送 ROM命令 ,讀取 DS18B20 轉(zhuǎn)換的溫度值。當(dāng)讀取的溫度大于設(shè)置的溫度值時(shí) ,報(bào)警器開始報(bào)警 ,LCD 顯示溫度的實(shí)際值、設(shè)置值、路數(shù)、狀態(tài)。接下來對(duì)第二、三、四路溫度進(jìn)行采集，處理，顯示。 P 0 . 0 ～ P 0 . 7128 64 LC D顯示模塊P 3 . 4P 3 . 3報(bào)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(shè)計(jì)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(shè)置鍵按下 ?設(shè)置各點(diǎn)溫度確認(rèn)鍵按下 ?YN讀取溫度值溫度值高于設(shè)置值調(diào)用 LCD 顯示報(bào)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(shè)置值調(diào)用 LCD 顯示報(bào)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(shè)置值調(diào)用 LCD 顯示報(bào)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(shè)置值調(diào)用 LCD 顯示報(bào)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(shè)計(jì)說明書（論文） 第 20 頁 共 61 頁 DS18B20 程序流程設(shè)計(jì) 由上一章單片機(jī)對(duì) DS18B20 的控制方法，設(shè)計(jì)出如下程序流程： 圖 寫命令子程序流程圖 圖 DS18B20復(fù)位子程序流程 圖 圖 DS18B20讀溫度子程序流程圖 DQ 置 1DQ 置 0延時(shí) 573