【導(dǎo)讀】之一，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域正在發(fā)揮著引人注目的作用。熱水器溫度控制系統(tǒng)和飲水機(jī)等各種電器電路中。且可以大幅度提高產(chǎn)品的性能比指標(biāo)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。

　　

【正文】 方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20 芯片的訪問(wèn)。 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。因此系統(tǒng)對(duì) DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)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(chǔ)器操作命令 → 處理數(shù)據(jù) DS18B20 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)， DS18B20 必須首先調(diào)用啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)上對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)超作，如為 12 位轉(zhuǎn)換，則應(yīng)該是最大 750mS，另外在對(duì) DS18B20 超作時(shí)，時(shí)序要求非常嚴(yán)格，因此最好禁止系統(tǒng)中斷。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(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、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，而每一 20 次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，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。 DS18B20 的讀時(shí)序： (1) 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。 (2) 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線 ,以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20 在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要 60us才能完成。 DS18B20 的寫時(shí)序 ： (1) 對(duì)于 DS18B20 的寫時(shí)序仍然分為寫 0 時(shí)序和寫 1 時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 (2) 對(duì)于 DS18B20 寫 0 時(shí)序和寫 1 時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫 0 時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO總線上的 “0”電平，當(dāng)要寫 1 時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要包括三部分：讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、顯示溫度子程序。 開(kāi) 始初 始 化DS18B20存 在 嗎 ？ROM操 作 命 令存 儲(chǔ) 操 作 命 令讀 取 溫 度 值返 回YN 圖 42 讀取溫度 DS18B20 模塊的流程圖 程序代碼為： GET_TEMPER: SETB DQ 。讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值 LCALL INIT_1820 。先復(fù)位 DS18B20 JB FLAG1,TSS2 RET 。判斷 DS1820 是否存在 ?若 DS18B20 不存在則返回 TSS2: MOV A,0CCH 。DS18B20 已經(jīng)被檢測(cè)到 !!!!!!!!!!!!!!!跳過(guò) ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,44H 。發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令 LCALL WRITE_1820 LCALL DISPLAY 。這里通過(guò)調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間 ,等待 AD轉(zhuǎn)換結(jié)束 ,12位的話 750 微秒 LCALL INIT_1820 。準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位 MOV A,0CCH 。跳過(guò) ROM 匹配 LCALL WRITE_1820 MOV A,0BEH 。發(fā)出讀溫度命令 21 LCALL WRITE_1820 LCALL READ_18200 。將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到 35H/36H RET 鍵盤掃描處理流程 此流程為鍵盤掃描處理， CPU通過(guò)檢測(cè)各數(shù)據(jù)線的狀態(tài) (0 或 1)就能知道是否有按鍵閉合以及哪個(gè)按鍵閉合。鍵盤管理程序的功能是檢測(cè)是否有按鍵閉合，如果有按鍵閉合，消除抖動(dòng)，根據(jù)鍵號(hào)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序，按鍵流程圖如圖 43 所示。 開(kāi) 始溫 度 設(shè) 置 鍵 是 否 按 下 ?調(diào) 設(shè) 置 功 能 子 程 序溫 度 + 5 鍵 是 否 按 下 ?溫 度 5 鍵 是 否 按 下 ?返 回 鍵 是 否 按 下 ?調(diào) 溫 度 + 5 功 能 子 程 序調(diào) 溫 度 5 功 能 子 程 序調(diào) 顯 示 子 程 序返 回 主 程 序YNNYYYN溫 度 設(shè) 置 鍵 是 否 按 下 ?YNNYN 圖 43 鍵盤掃描子程序流程圖 報(bào)警處理流程 運(yùn)行程序后，溫度傳感器 DS18B20 即可對(duì)環(huán)境進(jìn)行溫度采集，并送 LED 數(shù)碼管顯示。我們可以在程序里設(shè)定溫度上限值，當(dāng)采集到的外界溫度高于當(dāng)前所設(shè)定溫度上限值時(shí)，程序就會(huì)進(jìn)入報(bào)警子程序，觸發(fā)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。其程序流程圖如圖 44 所示。 22 開(kāi) 始P 2 . 7 取 反 ， 啟 動(dòng) 蜂 鳴 器不 啟 動(dòng) 蜂 鳴 器 ，正 常 顯 示 溫 度進(jìn) 行 溫 度 比 較 ， 超 過(guò) 上 限 值 ？ NY 圖 44 報(bào)警子程序流程圖 23 第 5章 系統(tǒng)調(diào)試 硬件電路調(diào)試 仔細(xì)檢查所接電路，按照硬件原理圖接線，理論上是能實(shí)現(xiàn)的，如果數(shù)碼管不顯示，則應(yīng)該檢查線路是否正確，或是因?yàn)閱纹瑱C(jī)沒(méi)有工作，還有集電極和發(fā)射極是否接對(duì)。如果只顯示兩個(gè)八，則可能是 DS18B20 沒(méi)有接正確，檢查上拉電路是否接好。另外要注意的是，由單片機(jī)輸出的控制信 號(hào)比較小，需要進(jìn)行放大才能驅(qū)動(dòng)繼電器工作，否則就不能實(shí)現(xiàn)升溫過(guò)程，通常選用 8550 三極管來(lái)進(jìn)行放大。還有 220V交流電綠色接頭和加熱管黃色接頭必須接正確，否則導(dǎo)致電路燒壞。蜂鳴器是低電平有效。如果能注意這些問(wèn)題，電路基本不會(huì)出錯(cuò)。 軟件調(diào)試 如果硬件電路檢查后，沒(méi)有問(wèn)題卻實(shí)現(xiàn)不了設(shè)計(jì)要求，則可能是軟件編程的問(wèn)題，首先應(yīng)檢查初始化程序，然后是讀溫度程序，顯示程序，以及繼電器控制程序，對(duì)這些分段程序，要注意邏輯順序，調(diào)用關(guān)系，以及涉及到了標(biāo)號(hào)，有時(shí)會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)標(biāo)號(hào)而影響程序的執(zhí)行，除此之外，還要熟悉各指令 的用法，以免出錯(cuò)。還有一個(gè)容易忽略的問(wèn)題就是，源程序生成的代碼是否燒入到單片機(jī)中，如果這一過(guò)程出錯(cuò)，那不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求也是情理之中的事。本人在設(shè)計(jì)的時(shí)候在偉福仿真軟件進(jìn)行調(diào)試，通過(guò)此軟件進(jìn)行調(diào)試可以很方便的觀察單片機(jī)內(nèi)部各個(gè)寄存器及內(nèi)部存儲(chǔ)器變化情況，以方便進(jìn)行調(diào)試。圖為單片機(jī)功能調(diào)試圖。 圖 51 單片機(jī)功能調(diào)試圖 硬件與軟件調(diào)試相結(jié)合，仔細(xì)檢查各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，舊能順利完成任務(wù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，在調(diào)試過(guò)程中必須認(rèn)真耐心，不能有一點(diǎn)馬虎，否則遺漏一個(gè)小的問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)的 失敗。 24 系統(tǒng)操作說(shuō)明 本系統(tǒng)上電后數(shù)碼管顯示當(dāng)前測(cè)量溫度，此時(shí)加熱指示燈和保溫指示燈均不點(diǎn)亮；若此時(shí)按 “ 自動(dòng)加熱 ” 鍵，則單片機(jī)自動(dòng)將預(yù)加熱溫度設(shè)置為 80℃ 并開(kāi)始加熱，送出一個(gè)加熱信號(hào)，并點(diǎn)亮加熱指示燈；若按 “溫度設(shè)置 ”鍵，則進(jìn)入預(yù)加熱溫度設(shè)置界面，此時(shí)數(shù)碼管閃爍顯示預(yù)設(shè)置溫度，此時(shí)通過(guò)按鍵 “＋ ”和 “－ ”進(jìn)行設(shè)置溫度，預(yù)設(shè)置溫度按 “5”遞增或遞減，設(shè)置好溫度后再按一次 “溫度設(shè)置 ”鍵確定，單片機(jī)保存預(yù)設(shè)置溫度，并開(kāi)始加熱。此時(shí)單片機(jī)通過(guò)數(shù)碼管顯示實(shí)時(shí)檢測(cè)的溫度并和預(yù)設(shè)置溫度進(jìn)行對(duì)比，如果實(shí)測(cè)溫度大于或等于預(yù)設(shè)置溫度，則單片機(jī)發(fā)出停 止加熱信號(hào)并熄滅加熱指示燈，點(diǎn)亮保溫指示燈，且當(dāng)超過(guò)預(yù)設(shè)溫度時(shí)發(fā)出報(bào)警；當(dāng)溫度下降到預(yù)設(shè)置溫度以下 5 度時(shí)，單片機(jī)再次發(fā)出加熱信號(hào)，同時(shí)熄滅保溫指示燈，點(diǎn)亮加熱指示燈，依次循環(huán)控制。 數(shù)據(jù)測(cè)試 1. 靜態(tài)數(shù)據(jù)測(cè)試 取一桶凈水，改變它的溫度，觀察數(shù)碼管上顯示的溫度值，并用溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)溫，記錄兩組數(shù)據(jù)，比較差異。記錄表如下： 表 51 靜態(tài)溫度數(shù)據(jù)測(cè)試表 溫度 ℃ 1 2 3 4 5 6 顯示溫度 23 47 63 77 84 90 測(cè)量溫度 24 47 63 80 84 91 有測(cè)試數(shù)據(jù)可知，本 系統(tǒng)測(cè)溫結(jié)果與溫度計(jì)測(cè)溫基本一致，能滿足設(shè)計(jì)，證明了設(shè)計(jì)的合理性。 2. 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)測(cè)試 進(jìn)行溫度設(shè)定，通過(guò)設(shè)定溫度值 (75℃ )，觀察加熱管的加熱情況，以及數(shù)碼管的顯示值，再用溫度計(jì)測(cè)量水溫，每隔一段時(shí)間記錄一次數(shù)據(jù)，將兩組值進(jìn)行比較。記錄表如下：(設(shè)定前溫度為 25℃ ) 表 52 靜態(tài)溫度數(shù)據(jù)測(cè)試表 組數(shù) 分組 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 顯示溫度 25 29 34 39 42 48 53 58 62 67 70 73 75 測(cè)量溫度 25 28 34 38 42 49 53 59 63 67 71 74 75 通過(guò)上表可看出在加熱的過(guò)程中 ， 顯示的溫度與實(shí)測(cè)的溫度近似一樣 ， 說(shuō)明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)達(dá)到精度要求 ， 但還是略有偏差 ， 基本不影響設(shè)計(jì)結(jié)果。 整個(gè)測(cè)試過(guò)程表明設(shè)計(jì)達(dá)到了任務(wù)書的要求，證明了該方案是合理可行的，順利完成了設(shè)計(jì)，達(dá)到了預(yù)想結(jié)果。 25 結(jié) 論 通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，使我們不僅對(duì)單片機(jī)這門課程有了更深刻的認(rèn)識(shí)，懂得了如何運(yùn)用課本知識(shí)結(jié)合實(shí)際來(lái)完成定時(shí)器的顯示和編程方法以及數(shù)碼顯示電路的驅(qū)動(dòng)方法，使我們能夠很快的適應(yīng)現(xiàn)代控制技術(shù)發(fā)展的需求，同時(shí)也提高了我們的思維能力和實(shí)際操作能力，為以后更好的走上工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 另外，這次的設(shè)計(jì)還讓我更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)了關(guān)于 AT89S52 等芯片的引腳功能以及使用方法，使我學(xué)會(huì)了應(yīng)用不同的芯片來(lái)配合完成整個(gè)設(shè)計(jì)的操作。 在做硬件電路的這段時(shí)間里，從思考設(shè)計(jì)到對(duì)電路的調(diào)試經(jīng)過(guò)了許多困難。同樣在對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也可為一路坎坷。但是通過(guò)對(duì)軟硬件不斷撞墻，不斷思考解決問(wèn)題的過(guò)程中，我學(xué)會(huì)了很多東西，同時(shí)對(duì)單片機(jī)也有了更深的認(rèn)識(shí)。在做設(shè)計(jì)的時(shí)候，很需要耐心和對(duì)事物的細(xì)心，很多時(shí)候一個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題的一個(gè)簡(jiǎn)單的疏忽就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的不工作，只有不斷的檢查不 斷的調(diào)試，才能真正完成一個(gè)設(shè)計(jì)的制作。只有不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，才能從問(wèn)題中改變自己，提升自己對(duì)單片機(jī)的能力。 此設(shè)計(jì)雖然能夠完成溫度的顯示和控制，但功能和精度有待于進(jìn)一步提高。以后可以通過(guò)加入 PID 算法優(yōu)化控制功能，并通過(guò)液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示溫度。 26 致 謝 時(shí)間如梭，轉(zhuǎn)眼畢業(yè)在即?；叵朐诖髮W(xué)求學(xué)的四年，心中充滿無(wú)限感激和留戀之情。感謝母校為我們提供的良好學(xué)習(xí)環(huán)境，使我們能夠在此專心學(xué) 習(xí)，陶冶情操。謹(jǐn)向我的論文指導(dǎo)老師多智華教授致以最誠(chéng)摯的謝意！ 老 師不僅在學(xué)業(yè)上言傳身教，而且以其高尚的品格給我以情操上的熏陶。本文的寫作更是直接得益于他的悉心指點(diǎn)，從論文的選題到體系的安排，從觀點(diǎn)推敲到字句斟酌，無(wú)不凝聚著他的心血。滴水之恩，當(dāng)以涌泉相報(bào)，師恩重于山，師恩難報(bào)。我只有在今后的學(xué)習(xí)、工作中，以鍥而不舍的精神，努力做出點(diǎn)成績(jī)，以博恩師一笑。 另外，我必須感謝我的父母。焉得諼草，言樹(shù)之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)。作為他們的孩子，我秉承了他們樸實(shí)、堅(jiān)韌的性格，也因此我有足夠的信心和能力戰(zhàn)勝前進(jìn)路上的艱難險(xiǎn)阻；也因?yàn)樗麄兊娜找剐羷?，我才有機(jī)會(huì)如愿完成自己的大學(xué)學(xué)業(yè)，進(jìn) 而取得進(jìn)一步發(fā)展的機(jī)會(huì)。 最后，我必須感謝我的朋友，正是因?yàn)樗麄冊(cè)陔娔X技術(shù)上的無(wú)私指引，我才能得以順利完成該論文 。 27 參考文獻(xiàn) [1] 樂(lè)建波 .溫度控制系統(tǒng) .化學(xué)工業(yè)出版社 , 2020。 [2] Ken .電子工業(yè)出版社 ,2020 年 6 月 。 [3] 謝自美 .電子線路設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)試 .華中科技大學(xué)出版社 ,2020。 [4] 陳東光 .單片微型計(jì)算機(jī)原理及 C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) .華中科技大學(xué)出版社 ,2020 年 4月 。 [5] 武 慶生 ,仇梅 .單片機(jī)原理與應(yīng)用 .電子科技大學(xué)出版社 ,1998 年 2 月 。 [6] 譚浩強(qiáng) .C 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