【正文】 溫度傳感器的仿真效果圖如圖 49 所示，此圖驗證了傳感器的溫度與數碼管顯示的數字一致。如下圖 47 所示。 發(fā) DS18B20 復位命令 讀取操作， CRC 校檢 發(fā)讀取溫度命令 CRC校驗證 結束 移入溫度暫存器 Y N N Y Y 9 字節(jié)完 趙賜明：基于單片機的數字溫度計的設計與實現 22 圖 43 溫度轉換命令子程序流程圖 計算溫度子程序 計算溫度子程序將 RAM 中讀取值進行 BCD 碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖 44 所示。這樣可以在一秒之內測量一次被測溫度，其程序流程見圖 41 所示。采用寄生電源供電方式時 VDD端接地。 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 19 圖 36蜂鳴器電路連接圖 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接電源。 (4)然后就可以從剛才的二維數組匹配在線的溫度傳感器，隨后發(fā)溫度讀取命令就可以獲得對應的度值了。軟件實現 DS18B20 的工作嚴格遵守單總線協(xié)議： (1)主機首先發(fā)出一個復位脈沖，信號線上的 DS18B20 器件被復位。 在主機檢測到應答脈沖后 +，就可以發(fā)出 ROM 命令。如果出現序列混亂，則單總線器件不會響應主機。在時間片結束時， I/O 引腳經過外部的上 _鱯 __9L_€%拉電阻拉回高電平，所有讀時間片的最短持續(xù)期為 60 微秒，包括兩個讀周期間至少 1μs 的恢復時間。所有時間片必須有 60 微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為 1 微秒的恢復時間 . 讀時間片：從 DS18B20 讀數據時，使用讀時間片。然后以存在復位脈沖表示 DS18B20 已經準備好發(fā)送或接收，然后給出正確的 ROM 命令和存儲操作命令的數據。 主機發(fā)送（ Tx） 復位脈沖（最短為 480μs 的低電平信號）。在外接電源方式下，可以充分發(fā)揮 DS18B20 寬電源電壓范圍的優(yōu)點，即使電源電壓 VCC 降到 3V 時，依然能夠保證溫度量精度。無論是內部寄生電源還是外部供電， I/O 口線要接 5KΩ 左右的上拉電。 DS18B20 的電源供電方式有 2 種 : 外部 供電方式和寄生電源方式。 硬件電路設計 主控制器 主控制器 單片機 AT89C2051 具有低電壓供電和小體積等特點，兩個端口剛好滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很合適攜手特式產品的使用。 8. 延時 30 微秒 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。 4. 延時 15 微秒。 7. 最后將數據線拉高。 3. 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。據該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應注意不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環(huán)，所以要進行超時控制 7. 若 CPU 讀到了數據線上的低電平 “0”后，還要做延時，其 延時的時間從發(fā)出的高電平算起（第（ 5）步的時間算起）最少要 480 微秒。 3. 數據線拉到低電平 “0”。 溫度的讀?。? DS18B20 在出廠時以配置為 12 位，讀取溫度時共讀取 16 位，所以把后 11 位的 2 進64位 R O M和單線接口 存儲器與控制邏輯 高 速 緩 存 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器TH 低溫觸發(fā)器TL 配置寄存器 Vdd 8 位 CRC 發(fā)生器 趙賜明：基于單片機的數字溫度計的設計與實現 16 制轉化為 10 進制后在乘以 便為所測的溫度，還需要判斷正負。 DALLAS 半導體公司的數字化溫度傳感器DS18B20 是世界上第一片支持 “一線總線 ”接口的溫度傳感器。 DS18B20內部結構 及功能： DS18B20的內部結構如圖 33所示。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位 （ 28H）是產品類型標號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 7. 報警搜索命令可識別和尋址哪個器件的溫度超出預定值。 4. 測溫范圍為 55℃ ~+125℃ ,在 10℃ ~85℃ 范圍內誤差為 177。計數器 1 對 低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當計數器 1 的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數器 1 的預置將重新被裝入，計數器 1 重 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。 溫度傳感器的選擇 溫度傳感器工作原理 DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由 2s 減為 750ms。 ： (T0)定時 /計數器 0 的外部計數輸入。 P3 口與其它 I/O 端口有很大的區(qū)別，它的每個引腳都有第二功能，如下： ： (RXD)串行數據接收。 P口每位能驅動 4 個 LS 型 TTL 負載。 P1 口 (～ ， 1~8 腳 )： P1 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位準雙向 I/O 口。當 P0 口作為輸入口使用時，應先向口鎖存器 (地址 80H)寫入全 1,此時 P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。對于無片內 ROM 的 8031 或 8032,需外擴 EPROM，此時必須將 EA 引腳接地。如有則說明基本上工作正常。此引肢接 EPROM 的 OE 端 (見后面幾章任何一個小系 統(tǒng)硬件圖 )。 ALE 端的負載驅動能力為 8 個 LS 型 TTL(低功耗甚高速 TTL)負載。 CPU 訪問片外存儲器時， ALE 輸出信號作為鎖存低 8 位地址的控制信號。當主電源 Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時，將＋ 5V 電源自動兩個機器周期 (24個時鐘振蕩周期 )的高電平時，就可以完成復位操作。 XTAL1(19 腳 )：接外部晶體和微調電容的另一端；在片內它是振蕩電路反相放大器的輸入端。 SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達 40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度?，F在新推出的單片機都不只 5 個中斷源，例如SST89E58RD 就有 9 個中斷源。 4. 四個 8 位并行 I／ O 接口 P0~P3，每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。 3. 片內程序存儲器 ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數據和表格。 時鐘電路 CPU ROM/EPROM/FLASH4KB 總線控制 串行口全雙工 1個 定時個 /計數器 2 中斷系統(tǒng) 5個中斷源 2個優(yōu)先級 4 個并行口 RAM128BSFR21 個 RST EA ALE PSES P0 P1 P2 P3 VSS 0 XTAL2 XTAL1 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 11 2. 存儲器系統(tǒng) 4K 字節(jié)的程序存儲器（ ROM/EPROM/Flash，可外擴至 64KB）； 128 字節(jié)的數據存儲器（ RAM，可再外擴 64 3. I/O 口和其他功能單元 4 個并行 I/O 口； KB）； 特殊功能寄存器 SFR。 AT89C51 有 40 個引腳， 4 個 8 位并行 I/O 口， 1 個全雙工異步串行口，同時內含 5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級， 2 個 16 位定時 /計數器。在模擬調試程序后，還須通過編程器將 .hex 目標文件燒寫 入單片機中才能觀察目標樣機真實的運行狀況。 成功編譯 /匯編、連接后，選擇菜單 DebugStart/Stop Debug Session(或按 Ctrl+F5 鍵 )進入程序調試狀態(tài)， Keil 提供對程序的模擬調試功能，內建一個功能強大的仿真 CPU 以模擬執(zhí)行程序。這時工程管理窗口的文件頁 (Files)會出現 “Target1”，將其前面 +號展開，接著選擇 Source Group1，右擊鼠標彈出快捷菜單，選擇 “Add File to Group ?Source Group1?”，出現一個對話框，要求尋找并加入源文件 (在加入一個源文件后，該對話框不會消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件 )。 江西理工大學應用科學學院畢業(yè)設計 9 Keil 軟件調試功能 應用 Keil 進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存 —建立工程并添加源文件 —設置工程 —編譯 /匯編、連接，產生目標文件 —程序調試。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51生成的目標代碼效率非常之高 ，多數語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 3. SubCircuits 應用：用一個子電路可以把 部分電路封裝起來，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。 多種輸出格式的支持 ： 可以輸出多種格式文件，包括 Gerber 文件的導入或導出，便利與其它 PCB 設計工具的互轉（如 protel）和 PCB 板的設計和加工。 編譯及調試：支持單片機匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級仿真，內帶 805 AVR、 PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如 IAR、 Keil 和 Hitech）結合，進行高級語言的源碼級仿真和調試。 生動的仿真顯示 ： 用色點顯示引腳的數字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結合動態(tài)器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動高級圖形仿真功能（ ASF）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等。 2. 完善的電路仿真功能（ Prospice） ProSPICE 混合仿真 ： 基于工業(yè)標準 SPICE3F5，實現數字 /模擬 電路的混合仿真。 智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件。因此在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內容的改變 ,而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等，調試非常方便。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086和 MSP430等， 2020年即將增加Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器 模型。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。 DS18B20輸出信號全數字化。 1. 主控制器 單片機 AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池 供電。方案二的測溫裝置電路簡單、精確度較高、實現方便、軟件設計也比較簡單，故本次設計采用了方案二。既可以單獨對多個 DS18B20 控制工作，還可以與 PC 機通信上傳數據，另外 AT89C51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應用，編程技術及外圍功能電路的配合使用都很成熟。在 0—100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1 攝氏度。故現場輸入硬件有手動復位鍵、 A/D 轉換芯片，處理芯片為 51 芯片，執(zhí)行機構有 4 位數碼管、報警器等。數據采集部分則使用帶有 A/D 通道的單片機，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D 轉換后，就可以用單片機進行數據的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。 。 主要功能和指標如下： （ DS18B20）測量某一點環(huán)境溫度。該設計控制器使 用 ATMEL 公司的 AT89S51 單片機，測溫傳感器使用 DALLAS 公司 DS18B20，用液晶來實現溫度顯示。 測量溫度的關鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展經歷了三個發(fā)展階段： ① 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 ② 模擬集成溫度傳感器 ③ 智能集成溫度傳感器。當代單片機系統(tǒng)已經不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在全系列的單片機上。 90 年 代后隨著消費電子產品大發(fā)展，單片機技術得到了巨大的提高。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。單片機由芯片內僅有 CPU 的專用處理器發(fā)展而來。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機所需要的大部分部件： CPU、內存、內部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。c. DS18B20 can read temperature value, and wire connected to the microcontroller, reduced external hardware circuits