【正文】 新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環(huán)直到減法計數器 2 計數到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數器的預置值，只要計數門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值。圖 48 DS18B20 的內部測溫電路框圖DS18B20 內部結構主要由四部分組成：溫度傳感器、64 位光刻 ROM、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。光刻 ROM 中的 64 位序列號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：開始 8 位（地址： 28H）是產品類型的編號，接著的 48 位是每個DS18B20 自身的序列號，并且每個 DS18B20 的序列號都不相同，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 校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。由于每一個 DS18B20 的 ROM 數據都各不相同，因此微控制器就可以通過單總線對多個 DS18B20 進行尋址，從而實現一根總線上掛接多個 DS18B20 。 DS18B20 中的溫度傳感器用于完成對溫度的測量，它的測量精度可以配置成 9 位， 10 位，11 位或 12 位 4 種狀態(tài)。溫度傳感器在測量完成后將測量的結果存儲在 DS18B20 的兩個 8BIT 的 RAM 中，單片機可通過單線接口讀到該數據，讀取時低位在前，高位在后數據的存儲格式如圖 49 所示（以 12 位轉化為例)：圖 49 溫度信號寄存器格式 這是 12 位轉化后得到的 12 位數據，存儲在 18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0 ，這 5 位為 0 ，只要將測到的數值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0 ，這 5 位為 1 ，測到的數值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。例如： + 125 ℃ 的數字輸出為 07D0H ， + ℃ 的數字輸出為0191H ， ℃ 的數字輸出為 FF6FH ， 55 ℃ 的數字輸出為 FC90H 。DS18B20 完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與 TH ， TL 作比較，若 TTH 或 TTL, 則將該器件內的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令作出響應。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行告警搜索。 溫度采集電路設計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DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題：1. DS18B20 從測溫結束到將溫度值轉換成數字量需要一定的轉換時間，這是必須保證的，不然會出現轉換錯誤的現象，使溫度輸出總是顯示85。2. 在實際使用中發(fā)現，應使電源電壓保持在5V 左右，若電源電壓過低，會使所測得的溫度精度降低。3. 較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS1820與微處理器間采用串行數據傳送，因此，在對DS1820進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。在使用PL/M、C等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對DS1820 操作部分最好采用匯編語言實現。4. 在DS18B20的有關資料中均未提及單總線上所掛DS18B20 數量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個DS18B20 ，在實際應用中并非如此，當單總線上所掛DS18B20 超過8 個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。5. 在DS18B20測溫程序設計中，向DS18B20 發(fā)出溫度轉換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當程序讀該DS18B20 時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)，這一點在進行 DS18B20硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。5系統(tǒng)軟件設計整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現的，當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調各執(zhí)行模塊和操作者的關系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進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。首先要根據系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的監(jiān)控程序結構，然后根據實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調度關系。主程序流程見圖51。主程序：主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值，溫度測量每1s進行一次。這樣可以在一秒之內測量一次被測溫度，其程序流程如51所示： 圖 51 主程序流程圖 DS18b20 的讀寫操作 DS18B20 的讀操作DSl8B20 的主要數據元件有： 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，當信號線為高電平時，將能量貯存在內部電容器中；當單信號線為低電平時，將該電源斷開，直到信號線變?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 讀寫時序如圖 5 553： [8]圖 51 DS18B20 的復位時序圖圖 52 DS18B20 的寫數據時序圖圖 53 DS18B20 的讀數據時序圖由時序圖可知，DS18B20 在復位時需要 480us 的低電平，等待 15us 后MCU 將總線拉高，等待 DS18B20 的響應信號；DS18B20 在寫數據時分為寫“0”和寫“1”操作，寫“0 ”操作時，DS18B20 需要至少 60us 的總線被拉低，然后在 60us 內將“0”寫入 DS18B20 中，持續(xù)時間至少 1us，寫“1”操作是只需將寫入的“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，總線需要 15us 被拉低，再拉高 45us，然后再 15us 內將數據讀走，讀“1”操作同讀“ 0”操作。程序流程圖如圖 53：開始DS18B20 的初始化啟動溫度轉換讀取溫度寄存器跳過讀序列號的操作跳過讀序列號的操作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 的溫度數據處理讀出溫度數據后，LOW 的低四位為溫度的小數部分，可以精確到 ℃[9]，LOW 的高四位和 HIGH 的低四位為溫度的整數部分， HIGH 的高四位全部為 1 表示負數，全為 0 表示正數。所以先將數據提取出來，分為三個部分：小數部分、整數部分和符號部分。小數部分進行四舍五入處理：大于 ℃的話，向個位進 1；小于 ℃的時候，舍去不要。當數據是個負數的時候，顯示之前要進行數據轉換，將其整數部分取反加一。還因為 DS18B20 最低溫度只能為55℃，所以可以將整數部分的最高位換成一個“”，表示為負數。圖 54 為溫度數據處理程序的流程圖。開始提取整數部分存入 HT提取小數部分存入 LTLT 右移三位,將精度降低到 攝氏度HT++將小數部分整數化提取符號部分存入 signLT 是否大于 5 是否為負數RET負數標志 flag=1YNNY圖 54 溫度數據處理流程圖（2）溫度比較報警子程序此程序是將實際溫度與設置的報警上下限比較，決定是否發(fā)出報警信號。由于 T 為實際溫度的絕對值，TH、TL 也是溫度的絕對值，因此判斷大小關系時要通過其正負符號來確定。圖 55 溫度比較報警子程序 1602 顯示部分1602 的讀寫時序圖如 56：圖 56 1602 液晶的讀時序圖圖 57 1602 的寫時序圖根據以上時序圖可以得出讀寫程序流程圖如 圖 58 ：開始選擇寫數據寫命令 RS=1||RS=0選擇寫操作RW=1使能 EN準備好寫入的數據 DB0~DB7禁止 EN結束開始選擇寫數據寫命令 RS=1||RS=0選擇讀操作RW=0使能 EN禁止 EN結束 1602 的寫流程圖 1602 的讀流程圖圖 58 1602 的讀寫流程圖 數據測試用手觸摸溫度傳感器，可以發(fā)現溫度大概顯示為 ℃。將溫度傳感器與冰水混合物接觸，顯示讀數為 ℃，；把溫度傳感器放入沸水中，顯示器顯示 100℃，讀數精度為 ℃。對設計的溫度計進行測試后，其結果表明能達到預設的要求?？偨Y本文重點介紹了單片機和數字傳感器 DS18B20 的原理和功能，并用DS18B20 與 STC89C52 單片機、LCD1602 組成數字溫度計，有超溫報警功能。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。通過這次畢業(yè)設計使我學習到了很多的東西，不僅加深了對專業(yè)知識的理解，而且更好地把理論知識與實踐相結合，提高了自身的動手能力和實踐水平，增強了學習單片機系統(tǒng)開發(fā)與設計的興趣。由于本人的知識有限，在本設計中不可避免存在一些不足之處，我會在后的學習生活中不斷加以完善。致 謝經過一個學期的忙碌，畢業(yè)設計接近尾聲。在此，我要衷心感謝我的導師。在我做畢業(yè)設計期間，老師給了我很大的幫助和鼓勵。在選題和搜集資料的時候，老師給了很多有用的建議，每個星期老師都抽出時間關心我的設計進度，督促我抓緊時間完成設計，在我遇到困難的時候給予我悉心的關懷、鼓勵與指導，盡心盡力。我能順利完成畢業(yè)設計與老師的幫助密不可分。同時也要感謝我的舍友，他們給我提供了很多資料也給了我不少建設性的建議。做畢業(yè)設計求期間最大的收獲是心理成熟了，期間遇到過很多困難，感謝老師和同學對我的關心、鼓勵、幫助，讓我用于面對困難，不斷前進。 閔烊塵二 O 一五年六月 于重慶參 考 文 獻[1] 郭天祥. 51 單片機 c 語言教程 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社, 2022.[2] DS18B20 的數字溫度測量儀[J]. 北華航天工業(yè)學院學報，2022[3] 單片機 C 語言常用模塊與綜合系統(tǒng)設計實例精講[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2022 何立明.[4] 康華光. 電子技術基礎（模擬部分）（第五版）[M]. 武漢：華中科技大學出版社, 2022.[5] 王毅. 單片機器件應用手冊[M]. 人民郵電出版社, 1995.[6] 孫育才,[M]. 南京:東南大學出版社,[7] DS18B20 溫度傳感器的數字溫度計[J]. 微電子學，2022[8] 吳微,[M]. 武漢:武漢大學出版社,[9] 李勛,[M]. 北京:北京航空航天大學出版社,