【導讀】過去溫度檢測系統(tǒng)設計中,力差等問題;而其中任何一環(huán)節(jié)處理不當,就會造成整個系統(tǒng)性能的下降。感器發(fā)展的主要方向。本文介紹了檢測的基本概念，單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20及單。片機AT89C2051的特性、內(nèi)部結構及工作原理，給出了DS18B20與單片機AT89C2051接口。軟件流程圖及操作程序。

　　

【正文】 相比較 如果需要構成一個 80C31 的最小系統(tǒng)的話，除了 CPU 之外， 8031 片內(nèi)不帶程序存儲器 ROM，使用時用戶需外接程序存儲器和一片邏輯電路 373，外接的程序存儲器多為 EPROM的 2764 系列 。 從元器件的成本，電路板的面積和加密性來看，使用 89C2051 都是合算的。 （ 2） 與 PIC 單片機比較 89C2051 與 PIC 相對應芯片比較有如下特點： 89C2051 的價格高于 PIC 的 OTP 型號，但大大低于 PIC 的 EPROM 型， 89C2051 片內(nèi)不含 Watch Dog，這是 89C2051 的不足之處，中斷系統(tǒng)堆棧結構、串等通訊筆定時器系統(tǒng)都大大強于 PIC 系統(tǒng)。 由于 PIC 芯片中無標準串等口，所以在單片機的聯(lián)網(wǎng)應用上面， PIC 不太適合。與 PIC相比 2051 更適合于較復雜的應用場合，適合一些軟件需要多次修改的應用。 以這次的設計而言 ， AT89C2051 具有最好的性價比。 其原因有下列 5點： （ 1） 2051 采用的是 MCS51 的核心 ，兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 。 （ 2） 2051 內(nèi)部基本保持了 80C31 的硬件 I/O 功能 。 （ 3） 2051 采用 的 是 Flash 存貯器技術， 可 重復擦 /寫 (1000 次 )。 （ 4）更適合小批量系統(tǒng)的應用，容易實現(xiàn)軟件的升級。 （ 5） 20 條 I/O 量 已經(jīng)滿足 本次 設計要求。 4． 2 總體設計 在本次設計中，采用了以 DS18B20 與 AT89C2051 為系統(tǒng)基礎。 溫度傳感器 DS18B20 將被測環(huán)境溫度轉化成帶符號的數(shù)字信號（以十六位補碼形式，占兩個字節(jié)），傳感器可置于離裝置 150 米以內(nèi)的任何地方，輸出腳 I/O 直接與 單片 機 的 相連，傳感器采用 寄生 電源 供電。 AT89C2051 是整個裝置的控制核心， 它 內(nèi)帶 1K 字節(jié)的 FlashROM，用戶程序存放在這里。顯示器 模塊 由 5 個 LED4205 組成。系統(tǒng)程序分 為傳感器控制程序和顯示器程序兩部分 。 傳感器控制程序 按照 DS18B20 的通信協(xié)議編制。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對傳感器的讀寫 操作 和對溫度的顯示。 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 27 4． 3 詳細設計 4． 3． 1 硬件原理圖 圖 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)硬件原理圖 4． 3． 2 DS18B20 與 89C2051 連線圖 輸出腳 DQ 直接與 單片機 的 相連，傳感器采用 寄生 電源 供電。 圖 DS18B20 與 89C2051 連線原理圖 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 28 4． 3． 3 顯示電路 圖 89C2051 與 LED4205 部分連線圖 4． 3． 4 復位電路 圖 復位電路原理圖 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 29 5 軟件調(diào)試 5． 1 系統(tǒng)流程 5． 1． 1 對 DS18B20 操作流程圖 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 30 5． 1． 2 初始 化 流程圖 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 31 5． 1． 3 讀操作 流程圖 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 32 5． 1． 4 寫操作 流程圖 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 33 5． 1． 5 溫度轉換 流程圖 5． 2 系統(tǒng)部分程序設計及分析 5． 2． 1 初始化子程序 復位時序 : (1)主機將信號線置為低電平，時間為 480960uS (2)主機將信號線置為高電平，時間為 1560uS (3)DS18B20 發(fā)出 60240uS 的低電平作為應答信號，主機收到此信號后才能操作 DSREST: NOP SETB DAT ； 拉高數(shù)據(jù)線 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 34 NOP CLR DAT ； 拉低數(shù)據(jù)線 512uS MOV R0,80H TSR0: DJNZ R0,TSR0 ； 雙字節(jié) 4uS 做 128 次，延時 512uS SETB DAT ； 拉高數(shù)據(jù)線 32uS MOV R0,08H TSR1: DJNZ R0,TSR1 ； 雙字節(jié) 4uS 做 8次，延時 32uS MOV R0,10H ； 設定讀 DS1820B應答信號的最大時限為 16*4*2=128u TSR2: JNB DAT,TSR3 ； 數(shù)據(jù)線低電平，已讀到，轉 DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4 ； 未讀到，轉 TSR3: SETB FDS18 ； 讀到后置復位成功標志 LJMP TSR5 TSR4: CLR FDS18 LJMP TSR7 TSR5: MOV R0,40H TSR6: DJNZ R0,TSR6 ； 雙字節(jié) 4uS 做 64 次，延時 256uS TSR7: SETB DAT ； 拉高數(shù)據(jù)線 RET 5． 2． 2 讀子程序 讀入數(shù)據(jù)高位字節(jié)放在 BDS18H，低位字節(jié)放在 BDS18L，讀時 序 : (1)主機將信號線從高電平拉至低電平 1uS 以上，再升為高電平，產(chǎn)生讀起始信號 (2)從主機將信號線從高電平拉至低電平 1560uS 的時間內(nèi)， DS18B20 將數(shù)據(jù)放到信號線上 ,完成 1 個讀周期 (3)在開始另一個讀周期前，必須有 1uS 以上的高電平恢復期 DS18RD: NOP MOV R4,02H MOV R1,60H RE00: MOV R2,08H RE01: CLR C SETB DAT ； 拉高數(shù)據(jù)線 NOP CLR TR0 ； 讀時序較關鍵，不允許 T0中斷 CLR DAT ； 拉低數(shù)據(jù)線 NOP 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 35 SETB DAT MOV R3,04H RE10: DJNZ R3,RE10 ； 雙字節(jié) 4uS 做 4 次，延時 16uS MOV C,DAT ； 讀入 1位數(shù)據(jù) MOV R3,10H RE20: DJNZ R3,RE20 RRC A ； 移入 A SETB TR0 DJNZ R2,RE01 ； 不到 8位，循環(huán) MOV @R1,A ； 讀入 1個字節(jié)，放到 60H INC R1 ； 下一個數(shù)據(jù)放到 61H DJNZ R4,RE00 MOV BDS18L,60H MOV BDS18H,61H SETB TR0 RET 5． 2． 3 寫子程序 要寫的數(shù)據(jù)放在累加器 A，寫時序 : (1)主機將信號線從高電平拉至低電平，產(chǎn)生寫起始信號 (2)從信號線的下降沿開始，在 1560uS 的時間內(nèi)， DS18B20 對信號線檢測，如高則寫 1，低則寫 0，完成 1個寫周期 (3)在開始另一個寫周期前，必須有 1uS 以上的高電平恢復期 DS18WR: NOP MOV R2,08H ； 共寫 1字節(jié) 8 位 CLR C WR1: CLR DAT ； 拉低數(shù)據(jù)線 NOP RRC A ； 移出 1位數(shù)據(jù) MOV DAT,C ； 將 1位數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)線上 MOV R3,10H WR1Y: DJNZ R3,WR1Y ； 雙字節(jié) 4uS 做 16 次，延時 64uS SETB DAT ； 拉高數(shù)據(jù)線 NOP NOP DJNZ R2,WR1 ； 不 到 8位，循環(huán) 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 36 SETB DAT ； 到 8位，拉高數(shù)據(jù)線 RET 5． 2． 4 延時子程序 DELAY1=(((4*250)+2)*100)+2)*1uS，約 100mS DELAY1: NOP MOV R6,64H DLOP1: MOV R5,0FAH DLOP0: DJNZ R5,DLOP0 DJNZ R6,DLOP1 RET 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 37 6 結論 由此我們可以得出結論 :由 DS18B20 和 AT89C2051 組成的該溫度檢測系統(tǒng)是完全可行的。該系統(tǒng)具有 更高速、更靈敏、更簡捷地獲取被分析、檢測、控制對象的 溫度 信息 的能力，同時 具有良好的抗干擾及環(huán)境適應能力 （ 測溫范圍 55 ℃ ~+ 125 ℃ ） 。 因 其 體積小，使用方便，封裝形式多樣 ， 適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域 ，且 系統(tǒng)結構較為簡單， 可大規(guī)模的采用 ，成本低廉 。 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 38 致 謝 本次設 計 是在 賴申江老師 的悉心指導下完成的。 在整個過程中， 導師 給予了 大量 指導，并提供了很多與該研究相關的重要信息，培養(yǎng)了我們對科學研究的嚴謹態(tài)度和創(chuàng)新精神 ， 對我影響深遠。 不僅使我掌握了基本的 科學 研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理 ， 這將非常有利于我今后的學習和工作 。 本論文從 最初 選題到 最終 完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的 精力 。在此，謹向?qū)煴硎局孕牡母兄x和 至高的敬意 ！ 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 39 結束語 轉眼大學生活就進入到了尾聲，而在這個時我也完成自己的畢業(yè) 設計。畢業(yè)設計對任何一個畢業(yè)生來說都應該是非常重要的，因為這需要通過自己所學到的知識來解決實際的問題，是對自己綜合能力的一個考驗。畢業(yè)設計的水平在很大程度上代表了畢業(yè)生的水平，只有合格完成了畢業(yè)設計的人才能算做一個合格的畢業(yè)生。 這次我設計的是基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計。在設計過程中，我通過各種途徑查閱了大量的關于溫度傳感器和單片機的資料。 考慮到 AT89C2051， 80C31 和 PIC單片機 的特點， 最后決定選用 AT89C2051。并利用 PROTEL 來制作原理圖和印刷板 。 至此，所有關于畢業(yè)設 計的內(nèi)容就介紹完了。雖然我花費了很多時間來盡力把畢設做好，但是由于個人能力的原因，整個系統(tǒng)還是不夠完善的，還有許多地方值得改進。今后有機會再將其完善。 老師們常說畢業(yè)設計重在過程，事實也確是如此。在整個畢設的過程，我學到了許多過去沒有接觸過的新的知識，也將過去所學的知識又做了一次溫習。這些收獲給我?guī)淼膸椭h不止作好畢業(yè)設計那么簡單，我相信在踏上工作崗位之后它們也將成為我向上的堅實基礎。 基于單總線溫度傳感器的溫度檢測系統(tǒng)設計 40 參考文獻 [1] 丁元杰，單片機原理及應用，機械工業(yè)出版社； [2] 李華， MCS51 系列單片機實用接口技術，北京航空航天出版社； [3] 何立民，單片機應用文集，北京航空航天出版社； [4] 何英， Protel99 入門與實用，機械工業(yè)出版社； [5] 鄭華耀，檢測技術，機械工業(yè)出版社； [6] 王