【正文】 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 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，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)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。圖 48 DS18B20 的內(nèi)部測(cè)溫電路框圖DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：溫度傳感器、64 位光刻 ROM、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。64 位光刻 ROM的排列是：開(kāi)始 8 位（地址： 28H）是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著的 48 位是每個(gè)DS18B20 自身的序列號(hào)，并且每個(gè) DS18B20 的序列號(hào)都不相同，因此它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼；最后 8 位則是前面 56 位的 CRC 校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。由于每一個(gè) DS18B20 的 ROM 數(shù)據(jù)都各不相同，因此微控制器就可以通過(guò)單總線對(duì)多個(gè) DS18B20 進(jìn)行尋址，從而實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 。 DS18B20 中的溫度傳感器用于完成對(duì)溫度的測(cè)量，它的測(cè)量精度可以配置成 9 位， 10 位，11 位或 12 位 4 種狀態(tài)。溫度傳感器在測(cè)量完成后將測(cè)量的結(jié)果存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8BIT 的 RAM 中，單片機(jī)可通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式如圖 49 所示（以 12 位轉(zhuǎn)化為例)：圖 49 溫度信號(hào)寄存器格式 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0 ，這 5 位為 0 ，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0 ，這 5 位為 1 ，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。例如： + 125 ℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H ， + ℃ 的數(shù)字輸出為0191H ， ℃ 的數(shù)字輸出為 FF6FH ， 55 ℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H 。DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 TH ， TL 作比較，若 TTH 或 TTL, 則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告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)行告警搜索。 溫度采集電路設(shè)計(jì)的溫度采集電路如圖 411 所示。圖 410 溫度采集電路圖 DS18B20 使用中的注意事項(xiàng)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)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題：1. DS18B20 從測(cè)溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，這是必須保證的，不然會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤的現(xiàn)象，使溫度輸出總是顯示85。2. 在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)使電源電壓保持在5V 左右，若電源電壓過(guò)低，會(huì)使所測(cè)得的溫度精度降低。3. 較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS1820進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。在使用PL/M、C等高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)DS1820 操作部分最好采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。4. 在DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS18B20 數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)DS18B20 ，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此，當(dāng)單總線上所掛DS18B20 超過(guò)8 個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。5. 在DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20 時(shí)，將沒(méi)有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)，這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來(lái)了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來(lái)協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來(lái)完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測(cè)量、計(jì)算、顯示、通訊等。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。主程序流程見(jiàn)圖51。主程序：主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程如51所示： 圖 51 主程序流程圖 DS18b20 的讀寫(xiě)操作 DS18B20 的讀操作DSl8B20 的主要數(shù)據(jù)元件有： 64 位激光 Lasered ROM，溫度靈敏元件和非易失性溫度告警觸發(fā)器 TH 和 TL。DSl8B20 可以從單總線獲取電源，當(dāng)信號(hào)線為高電平時(shí)，將能量貯存在內(nèi)部電容器中；當(dāng)單信號(hào)線為低電平時(shí)，將該電源斷開(kāi)，直到信號(hào)線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳?電容)電源為止。此外，還可外接 5 V 電源，給 DSl8B20 供電。 DSl8B20 的供電方式靈活，利用外接電源還可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。DS18B20 讀寫(xiě)時(shí)序如圖 5 553： [8]圖 51 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序圖圖 52 DS18B20 的寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)序圖圖 53 DS18B20 的讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖由時(shí)序圖可知，DS18B20 在復(fù)位時(shí)需要 480us 的低電平，等待 15us 后MCU 將總線拉高，等待 DS18B20 的響應(yīng)信號(hào)；DS18B20 在寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)分為寫(xiě)“0”和寫(xiě)“1”操作，寫(xiě)“0 ”操作時(shí)，DS18B20 需要至少 60us 的總線被拉低，然后在 60us 內(nèi)將“0”寫(xiě)入 DS18B20 中，持續(xù)時(shí)間至少 1us，寫(xiě)“1”操作是只需將寫(xiě)入的“0”改為“1”即可； DS18B20 讀操作也分為讀“0”和讀“1”操作，讀“0”操作時(shí)，總線需要 15us 被拉低，再拉高 45us，然后再 15us 內(nèi)將數(shù)據(jù)讀走，讀“1”操作同讀“ 0”操作。程序流程圖如圖 53：開(kāi)始DS18B20 的初始化啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換讀取溫度寄存器跳過(guò)讀序列號(hào)的操作跳過(guò)讀序列號(hào)的操作DS18B20 的初始化RETLOW低八位 HIGH高八位圖 53 DS18B20 讀取溫度的流程圖 DS18b20 的溫度數(shù)據(jù)處理讀出溫度數(shù)據(jù)后，LOW 的低四位為溫度的小數(shù)部分，可以精確到 ℃[9]，LOW 的高四位和 HIGH 的低四位為溫度的整數(shù)部分， HIGH 的高四位全部為 1 表示負(fù)數(shù)，全為 0 表示正數(shù)。所以先將數(shù)據(jù)提取出來(lái)，分為三個(gè)部分：小數(shù)部分、整數(shù)部分和符號(hào)部分。小數(shù)部分進(jìn)行四舍五入處理：大于 ℃的話，向個(gè)位進(jìn) 1；小于 ℃的時(shí)候，舍去不要。當(dāng)數(shù)據(jù)是個(gè)負(fù)數(shù)的時(shí)候，顯示之前要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將其整數(shù)部分取反加一。還因?yàn)?DS18B20 最低溫度只能為55℃，所以可以將整數(shù)部分的最高位換成一個(gè)“”，表示為負(fù)數(shù)。圖 54 為溫度數(shù)據(jù)處理程序的流程圖。開(kāi)始提取整數(shù)部分存入 HT提取小數(shù)部分存入 LTLT 右移三位,將精度降低到 攝氏度HT++將小數(shù)部分整數(shù)化提取符號(hào)部分存入 signLT 是否大于 5 是否為負(fù)數(shù)RET負(fù)數(shù)標(biāo)志 flag=1YNNY圖 54 溫度數(shù)據(jù)處理流程圖（2）溫度比較報(bào)警子程序此程序是將實(shí)際溫度與設(shè)置的報(bào)警上下限比較，決定是否發(fā)出報(bào)警信號(hào)。由于 T 為實(shí)際溫度的絕對(duì)值，TH、TL 也是溫度的絕對(duì)值，因此判斷大小關(guān)系時(shí)要通過(guò)其正負(fù)符號(hào)來(lái)確定。圖 55 溫度比較報(bào)警子程序 1602 顯示部分1602 的讀寫(xiě)時(shí)序圖如 56：圖 56 1602 液晶的讀時(shí)序圖圖 57 1602 的寫(xiě)時(shí)序圖根據(jù)以上時(shí)序圖可以得出讀寫(xiě)程序流程圖如 圖 58 ：開(kāi)始選擇寫(xiě)數(shù)據(jù)寫(xiě)命令 RS=1||RS=0選擇寫(xiě)操作RW=1使能 EN準(zhǔn)備好寫(xiě)入的數(shù)據(jù) DB0~DB7禁止 EN結(jié)束開(kāi)始選擇寫(xiě)數(shù)據(jù)寫(xiě)命令 RS=1||RS=0選擇讀操作RW=0使能 EN禁止 EN結(jié)束 1602 的寫(xiě)流程圖 1602 的讀流程圖圖 58 1602 的讀寫(xiě)流程圖 數(shù)據(jù)測(cè)試用手觸摸溫度傳感器，可以發(fā)現(xiàn)溫度大概顯示為 ℃。將溫度傳感器與冰水混合物接觸，顯示讀數(shù)為 ℃，；把溫度傳感器放入沸水中，顯示器顯示 100℃，讀數(shù)精度為 ℃。對(duì)設(shè)計(jì)的溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)試后，其結(jié)果表明能達(dá)到預(yù)設(shè)的要求?？偨Y(jié)本文重點(diǎn)介紹了單片機(jī)和數(shù)字傳感器 DS18B20 的原理和功能，并用DS18B20 與 STC89C52 單片機(jī)、LCD1602 組成數(shù)字溫度計(jì)，有超溫報(bào)警功能。該系統(tǒng)具有更高速、更靈敏、更簡(jiǎn)捷地獲取被分析、檢測(cè)、控制對(duì)象的溫度信息的能力，同時(shí)具有良好的抗干擾及環(huán)境適應(yīng)能力（測(cè)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(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，可大規(guī)模的采用，成本低廉。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)習(xí)到了很多的東西，不僅加深了對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，而且更好地把理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，提高了自身的動(dòng)手能力和實(shí)踐水平，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)的興趣。由于本人的知識(shí)有限，在本設(shè)計(jì)中不可避免存在一些不足之處，我會(huì)在后的學(xué)習(xí)生活中不斷加以完善。致 謝經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的忙碌，畢業(yè)設(shè)計(jì)接近尾聲。在此，我要衷心感謝我的導(dǎo)師。在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，老師給了我很大的幫助和鼓勵(lì)。在選題和搜集資料的時(shí)候，老師給了很多有用的建議，每個(gè)星期老師都抽出時(shí)間關(guān)心我的設(shè)計(jì)進(jìn)度，督促我抓緊時(shí)間完成設(shè)計(jì)，在我遇到困難的時(shí)候給予我悉心的關(guān)懷、鼓勵(lì)與指導(dǎo)，盡心盡力。我能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)與老師的幫助密不可分。同時(shí)也要感謝我的舍友，他們給我提供了很多資料也給了我不少建設(shè)性的建議。做畢業(yè)設(shè)計(jì)求期間最大的收獲是心理成熟了，期間遇到過(guò)很多困難，感謝老師和同學(xué)對(duì)我的關(guān)心、鼓勵(lì)、幫助，讓我用于面對(duì)困難，不斷前進(jìn)。 閔烊塵二 O 一五年六月 于重慶參 考 文 獻(xiàn)[1] 郭天祥. 51 單片機(jī) c 語(yǔ)言教程 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社, 2022.[2] DS18B20 的數(shù)字溫度測(cè)量?jī)x[J]. 北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2022[3] 單片機(jī) C 語(yǔ)言常用模塊與綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精講[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2022 何立明.[4] 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第五版）[M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社, 2022.[5] 王毅. 單片機(jī)器件應(yīng)用手冊(cè)[M]. 人民郵電出版社, 1995.[6] 孫育才,[M]. 南京:東南大學(xué)出版社,[7] DS18B20 溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)[J]. 微電子學(xué)，2022[8] 吳微,[M]. 武漢:武漢大學(xué)出版社,[9] 李勛,[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,