基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)范文模板參考資料(編輯修改稿)
2025-01-12 09:40 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)間表 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TＬ字節(jié)內(nèi)容作比較 。若Ｔ＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（ CRC）。主機(jī) ROM 的前 56 位來(lái)計(jì)算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 的測(cè)溫原理是這這樣的 ,器件中低溫度系數(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(hào)送給減法計(jì)數(shù)器１；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為 減法計(jì)數(shù)器２的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將－ 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器１、溫度寄存器中，計(jì)數(shù)器１和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。 減法計(jì)數(shù)器１對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置值減到０時(shí)，溫度寄存器的值將加１，減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)溫度 LSB 溫度 MSB TH 用戶(hù)字節(jié) 1 TL 用戶(hù)字節(jié) 2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 山東英才學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 9 數(shù)器１重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行 計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到０時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。 表 2 一部分溫度對(duì)應(yīng)值表 溫度 /℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 另外，由于 DS18B20 單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán) 格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 D S 1 8 B 2 0 D S 1 8 B 2 0 D S 1 8 B 2 04 .7 KGN D GN D GN DVC CVC C單 片機(jī).... 圖 4 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號(hào)線(xiàn)， 3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 4 所示單片機(jī)端口接單線(xiàn)總線(xiàn)，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電 流，可用一個(gè)MOSFET 管來(lái)完成對(duì)總線(xiàn)的上拉。 當(dāng) DS18B20 處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線(xiàn)上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時(shí) VDD 端接地。由于單線(xiàn)制只有一根線(xiàn)，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線(xiàn)上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線(xiàn)器件作為從設(shè)備。而每一次命令和 數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線(xiàn)器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 山東英才學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 10 DS18B20 控制方法 DS18B20 有六條控制命令，指令約定代碼操作說(shuō)明 CCH：跳過(guò)掃描溫度傳感芯片序列號(hào) 44H： 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換 BEH ： 讀 度溫度值 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 ： （ 1） 先將數(shù)據(jù)線(xiàn)置高電平 “1” 。 （ 2） 延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很?chē)?yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)） （ 3） 數(shù)據(jù)線(xiàn)拉到低電平 “0” 。 （ 4） 延時(shí) 750 微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從 480 到 960 微秒）。 （ 5） 數(shù)據(jù)線(xiàn)拉到高電平 “1” 。 （ 6） 延時(shí)等待（如果初始化成功則在 15 到 60 毫秒時(shí)間之內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20 所返回的低電平 “0” 。據(jù)該狀態(tài)可以來(lái)確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無(wú)限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)控制）。 （ 7） 若 CPU 讀到了數(shù)據(jù)線(xiàn)上的低電平 “0” 后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起（第（ 5）步的時(shí)間算起）最少要 480 微秒。 （ 8） 將數(shù)據(jù)線(xiàn)再次拉高到高電平 “1” 后結(jié)束。 DS18B20 的讀時(shí)序 ： 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0時(shí)序和讀 1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線(xiàn)拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線(xiàn)，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€(xiàn)上。 DS18B20 在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要 60us才能完成。 （ 1）將數(shù)據(jù)線(xiàn)拉高 “1” 。 （ 2）延時(shí) 2微秒。 （ 3）將數(shù)據(jù)線(xiàn)拉低 “0” 。 （ 4）延時(shí) 15微秒。 （ 5）將數(shù)據(jù)線(xiàn)拉高 “1” 。 山東英才學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 11 （ 6）延時(shí) 15 微秒。 （ 7）讀數(shù)據(jù)線(xiàn)的狀態(tài)得到 1 個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 （ 8）延時(shí) 30微秒。 DS18B20 的寫(xiě)時(shí)序 ： 對(duì)于 DS18B20 的寫(xiě)時(shí)序仍然分為寫(xiě) 0時(shí)序和寫(xiě) 1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 對(duì)于 DS18B20 寫(xiě) 0時(shí)序和寫(xiě) 1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要 寫(xiě) 0 時(shí)序時(shí)，單總線(xiàn)要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線(xiàn)上的“ 0”電平，當(dāng)要寫(xiě) 1時(shí)序時(shí)，單總線(xiàn)被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線(xiàn)。 （ 1） 數(shù)據(jù)線(xiàn)先置低電平 “0” 。 （ 2） 延時(shí)確定的時(shí)間為 15 微秒。 （ 3） 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。 （ 4） 延時(shí) 時(shí)間為 45微秒。 （ 5） 將數(shù)據(jù)線(xiàn)拉到高電平。 （ 6） 重復(fù)上（ 1）到（ 6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完
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