【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)研制了一個(gè)智能化的電飯鍋系統(tǒng)，在繼承以往電飯鍋的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)加入了定。設(shè)計(jì)采用溫度傳感器DS18B20采集溫度，通過單片機(jī)的低電壓輸出來?？刂评^電器的關(guān)斷，從而達(dá)到控制關(guān)閉進(jìn)水閥、自動(dòng)電路斷開效果，并且具有顯示功能，能將工作的狀態(tài)隨時(shí)間而顯示在液晶顯示器上，整個(gè)過程通過單片機(jī)來控制。

　　

【正文】 令 讀 ROM、 ROM 匹配 、 搜索 ROM、 跳過 ROM、 報(bào)警檢查。這些指令操作作用在沒有一個(gè)器件的 64 位光刻 ROM 序列號(hào)，可以在掛在一線上多個(gè)器件選定某一個(gè)器件，同時(shí)，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(chǔ)在 DS18B20 存儲(chǔ)器。一個(gè)控制功能指揮 DS18B20 的演示測溫。測量結(jié)果將被放置在 DS18B20 內(nèi)存中，并可以讓閱讀發(fā)出記憶功能指揮，閱讀內(nèi)容片上存儲(chǔ)器。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 都有一字節(jié)EEPROM 數(shù)據(jù)。如果 DS18B20 不使用報(bào)警檢查指令，這些寄存器可作為一般的用戶記憶。在片上還載有配置字節(jié)以解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換。寫 TH、 TL指令以及配置字節(jié)利用一個(gè)記憶功能的指令完成。通過緩存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)讀、寫都是從最低 位開始 [9]。 20 4） DS18B20 的控制命令 A. 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換； B. 讀暫存器 BEH 讀暫存器 9 個(gè)字節(jié)內(nèi)容； C. 寫暫存器 4EH 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的 TH、 TL 字節(jié)； D. 復(fù)制暫存器 48H 把暫存器的 TH、 TL 字節(jié)寫到 E2RAM 中； E. 重新調(diào) E2RAM B8H 把 E2RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)寫到暫存器 TH、 TL 字節(jié)； F. 讀電源供電方式 B4H 啟動(dòng) DS18B20 發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主 CPU。 5） DS18B20 的初始化 A. 先將 數(shù)據(jù)線置高電平“ 1”； B. 延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)）； C. 數(shù)據(jù)線拉到低電平“ 0”； D. 延時(shí) 750 微秒（該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從 480 到 960 微秒）； E. 數(shù)據(jù)線拉到高電平“ 1”； F. 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)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進(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）； G. 若 CPU讀到了數(shù)據(jù)線上低電平“ 0”后，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起最少要 480 微 秒；將數(shù)據(jù)線再次拉到高電平“ 1”后結(jié)束。 6） 硬件連接 DS18B20 溫度傳感器在系統(tǒng)中應(yīng)用， 如圖 所示。 圖 DS18B20 與單片機(jī)連接電路圖 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 10 / T1P 11 / T2P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 9 C 5 1GND1 D2VCC3C 1 7D S1 8 B2 0 + 5VR 2 15 .1 K溫度傳感器P 2. 0 21 3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件部分的總體設(shè)計(jì)思想 對(duì)于軟件的設(shè)計(jì)要考慮到程序的大小，與程序結(jié)構(gòu)的合理性，系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)部分：按鍵掃描部分、按鍵執(zhí)行部分、讀取溫度值部分、顯示部分；而對(duì)于每一個(gè)部分都應(yīng)當(dāng)合理安排并且不能有沖突。本設(shè)計(jì)將按鍵掃描部分放到主程序中，將顯示部分、讀取溫度值部分都放在定時(shí)器 0 中，并由定時(shí)器控制系統(tǒng)每 秒刷 新一次顯示， 1 秒讀取一次溫度值，并且判斷是否到設(shè)定溫度值。同時(shí)將倒計(jì)時(shí)程序也放到了定時(shí)器 0 中，這樣不僅減少了程序的復(fù)雜度，同時(shí)也能更好的將程序運(yùn)行同步起來，也更能提高程序的準(zhǔn)確度 [10]。 控制系統(tǒng)的主程序功能及流程圖 軟件系統(tǒng)主要完成下述主要功能： （ 1） 系統(tǒng)初始化的設(shè)置； （ 2） 按鍵的掃描； （ 3） 讀取溫度值并判斷是否到設(shè)定溫度； （ 4） LCD顯示； （ 5） 控制繼電器的開閉。 主程序流程圖 系統(tǒng)主程序主要完成系統(tǒng)的初始化階段（開定時(shí)器 0，工作方式 1；開定時(shí)器 0中斷；將指 示燈熄滅；初始化 1602）、顯示系統(tǒng)整體運(yùn)行狀態(tài)、按鍵功能的判斷，并將返回值進(jìn)行處理，執(zhí)行定時(shí)、中斷、讀取溫度值的功能，系統(tǒng)主函數(shù)流程圖如圖 。 22 圖 系統(tǒng) 主函數(shù)流程圖 系統(tǒng)子函數(shù)設(shè)計(jì) 1） 定時(shí)器功能講解與流程圖 定時(shí)器實(shí)際上都是加 1 計(jì)數(shù)器。其中 T0 由兩個(gè) 8 位特殊功能寄存器 TH0 和 TL0 構(gòu)成； T1 由兩個(gè) 8 位特殊功能寄存器 TH1 和 TL1 構(gòu)成。定時(shí)器用作定時(shí)時(shí)，對(duì)機(jī) 器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，每過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加 1，直至計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出。定時(shí)器用作計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)來自輸入引腳 T0（ ）和 T1（ ）的外部信號(hào)計(jì)數(shù) [11]。 N 初始化 階段 顯示待機(jī)界面 按鍵掃描子函數(shù) 按鍵執(zhí)行子函數(shù) 讀取溫度值 達(dá)到設(shè)定溫度 達(dá)到設(shè)定時(shí)間 N Y Y 開始 返回 23 本設(shè)計(jì)中定時(shí)器 0 主要完成程序的主要部分，流程圖如圖 所示。 圖 定時(shí)器功能流程圖 定時(shí)器 0 所完成的為程序的最主要部分，在系統(tǒng)中應(yīng)用定時(shí)器的優(yōu)點(diǎn)為，可以定時(shí)調(diào)用想調(diào)用的程序，并且能夠做到精確的按時(shí)調(diào)用。在開定時(shí)器后，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，到達(dá) 50 毫秒中斷一次，此 時(shí)定時(shí)器 t0_1 開始累加計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值為 10 時(shí)，也就是中斷了 10 次，此時(shí)時(shí)間累積為 秒，開始執(zhí)行刷新一次顯示。這時(shí) t0_2 開始累加，當(dāng)累加到 20 時(shí)，也就是到 1 秒時(shí)，判斷是否打開進(jìn)水閥，如果進(jìn)水閥已經(jīng)打開則開始倒計(jì)時(shí)，并同步判斷是否達(dá)到所設(shè)定的時(shí)間，倒計(jì)時(shí)結(jié)束則關(guān)閉進(jìn)水閥并切換至煮飯功能，然后再判斷煮飯定制時(shí)間是否為 0，如果為 0 則停止運(yùn)行。 開定時(shí)器 0 到半秒，刷新顯示 到一秒，進(jìn)水閥開 進(jìn)水時(shí)間自減 1， 直至 0 關(guān)進(jìn)水閥切換至煮飯 煮飯時(shí)間自減 1， 直至 0 停止煮飯 開始 返回 24 2） 中斷功能講解與流程圖 單片機(jī)采用中斷計(jì)數(shù)能實(shí)現(xiàn)以下功能。 A. 分時(shí)操作。中斷系統(tǒng)的存在可以使 CPU 與外部設(shè)備并行工作，即 CPU 在啟動(dòng)外部設(shè)備后，便繼續(xù)執(zhí)行主 程序；而在外部設(shè)備啟動(dòng)后，按照預(yù)定的要求工作，當(dāng)外部設(shè)備需要 CPU進(jìn)行對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行處理時(shí)，就向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求， CPU 在條件允許的情況下，響應(yīng)該中斷請(qǐng)求，為其服務(wù)完畢后，返回到原來的斷點(diǎn)處繼續(xù)原來的工作。 B. 實(shí)時(shí)處理。當(dāng)單片機(jī)用于實(shí)時(shí)控制時(shí)，請(qǐng)求 CPU提供服務(wù)時(shí)隨機(jī)發(fā)生的，有了中斷系統(tǒng)， CPU就可以立即響應(yīng)并加以處理。 C. 故障處理。單片機(jī)工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些故障，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU可及時(shí)轉(zhuǎn)去執(zhí)行故障處理程序，自行處理故障，不必停機(jī) [12]。 設(shè)計(jì)中采用定時(shí)中斷負(fù)責(zé)執(zhí)行的定時(shí)時(shí) 間。該部分流程圖如圖 所示。 圖 中斷功能流程圖 3） 按鍵掃描功能講解與流程圖 按鍵掃描部分流程圖如圖 ，當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行該程序時(shí)，軟件進(jìn)行置 0開始掃描所有的列，如果有按鍵按下則該列的值將有一個(gè)為 0，這時(shí)通過判斷 P1口的鍵值來識(shí)別，如果有按鍵按下延時(shí) 10毫秒去抖動(dòng)。再次確認(rèn)是否按下，如果按下發(fā)逐行掃描命令，來判斷按鍵是哪一行，待行列位置都確定后，將行列值組合起來，并將此值返回到主程序。 25 按鍵掃描子函數(shù)為軟件部分功能的控制與實(shí)現(xiàn)部分，在本設(shè)計(jì)中共用了 6個(gè)按鍵，用行列式 P1口的 6個(gè) I/O口即可 實(shí)現(xiàn)即 ， ，按鍵部分分為兩個(gè)子函數(shù)分別是：掃描是否有按鍵按下子函數(shù)與按鍵執(zhí)行子函數(shù)；這樣做不僅能節(jié)省單片機(jī)在按鍵判斷上的運(yùn)行時(shí)間，而且能準(zhǔn)確的掃描出按鍵動(dòng)作的位置。 圖 按鍵掃描功能 流程圖 開始 P1=0xf0(發(fā)出 0 行掃描 ) P1！ =0xf0 延時(shí) 10ms（去抖動(dòng)） P1！ =0xf0 確實(shí)有按鍵按下 掃描第一行 列是否有 0 掃面第二行 列是否有 0 將鍵值返回 返回 N N N N Y Y Y Y 26 4） 按鍵執(zhí)行功能講解與流程圖 按鍵執(zhí)行部分為按鍵功能的核心部分，主要對(duì)按鍵掃描子函數(shù)的返回值進(jìn)行判斷 ，并查出哪個(gè)按鍵被按下，同時(shí)對(duì)被查出按鍵所對(duì)應(yīng)的功能進(jìn)行執(zhí)行的過程，該部分流程圖如圖 所示。 圖 按鍵執(zhí)行功能 流程圖 5） 讀取溫度值子函數(shù)流程圖與功能講解 讀取溫度值子函數(shù)流程圖如圖 所示，該部分完成對(duì) DS18B20 初始化的設(shè)置，通過對(duì) DS18B20 輸入指令，將測量的溫度讀出，并且將 12 位溫度值中的后四位去掉也就是將溫度值的小數(shù)部分去掉，然后將溫度值的個(gè)位與十位部分取出存放在數(shù)據(jù)表格中。 開始 按鍵掃描子函數(shù) 切換至設(shè)置菜單 打開進(jìn)水閥 調(diào)整設(shè)定時(shí)間值加 1 光標(biāo)左右移動(dòng) 光標(biāo)上下移動(dòng) 返回初始界面 返回 6 鍵 5 鍵 4 鍵 2 鍵 3 鍵 1 鍵 27 圖 讀取溫度值功能 流程圖 6） 顯示部分子函數(shù)流程圖與功能講解 顯示部分流程圖如圖 所示，該部分采用了 1602LCD 液晶顯示器顯示，程序在顯示中共分了四部分不同的現(xiàn)實(shí)，分別為待機(jī)顯示、進(jìn)水顯示、煮飯顯示與菜單調(diào)整時(shí)間顯示，在四個(gè)顯示中共用三個(gè)位地址控制，即三選四控制，控制數(shù)如表 所示。 表 控制位控制表 待機(jī)位 進(jìn)水位 煮飯位 顯示界面 0 0 0 顯示待機(jī)界面 0 1 0 顯示進(jìn)水界面 0 0 1 顯示煮飯界面 1 0 0 顯示菜單界面 開始 返回 將 DS18B20 總線復(fù)位 初始設(shè)置 開始溫度轉(zhuǎn)換 讀取溫度值（ 12 位） 左移四位去除小數(shù)部分 將該值的十位與各位存到數(shù)據(jù)表 28 圖 顯示部分功能流程圖 開始 是否為待機(jī)狀態(tài) 移動(dòng)顯示待機(jī)字符 是否為菜單模式 是否為進(jìn)水模式 顯示進(jìn)水字符 顯示進(jìn)水倒計(jì)時(shí)時(shí)間 顯示菜單字符 顯示調(diào)整時(shí)間 顯示閃爍的光標(biāo) 是否為煮飯模式 顯示煮飯字符 顯示煮飯倒計(jì)時(shí)時(shí)間 返回 N N N N Y Y Y Y 29 4 系統(tǒng)的調(diào)試 硬件部分調(diào)試步驟 （ 1） 調(diào)整單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)為本 設(shè)計(jì)的核心部分，屬于該設(shè)計(jì)心臟部分，所以對(duì)于最小系統(tǒng)部分，必須做到無誤差、無虛焊、無短路現(xiàn)象，設(shè)計(jì)在做好最小系統(tǒng)后，先編一個(gè)小程序，例如：點(diǎn)亮幾個(gè)彩燈等，通電后測量引腳電壓主要測量單片機(jī)的外加電壓是否為 5V，各引腳有無短路現(xiàn)象，最后調(diào)試復(fù)位按鍵。 （ 2） 調(diào)整顯示部分 顯示部分是人機(jī)交換信息最直接的部分，對(duì)于該設(shè)計(jì)的 1602，設(shè)計(jì)先測試背光功能，是否背光可調(diào)整，然后傳入一個(gè)顯示字符的程序，如果能夠正常顯示，可以進(jìn)行下一步驟的操作。 （ 3） 按鍵部分 對(duì)于按鍵，本設(shè)計(jì)使用行列式鍵盤，在焊接時(shí)勿忘加入上拉電阻， 否則按鍵不能正常工作，并且容易進(jìn)入死循環(huán)，如果為了軟件程序中使用的方便，最好將行與列都加入上拉電阻。 （ 4） 傳感器部分 對(duì)于傳感器部分的焊接比較簡單，因?yàn)樵O(shè)計(jì)使用的傳感器為一線總線的溫度傳感器，該傳感器的外形類似普通的三極管，將其焊接完整后，就可以進(jìn)行整體的軟件的調(diào)試了。 軟件部分調(diào)試