【正文】 在液晶顯示器附近接通一個(gè)滑動(dòng)變阻器，用來(lái)改變顯示器的亮度。 //等待 K1 釋放 } 石河子大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 軟件仿真 軟件仿真結(jié)果如圖 41 所示 圖 41 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件仿真 通過該仿真圖，我們能看到 LCD 上有 2 排數(shù)據(jù)顯示，第一排顯示的是預(yù)設(shè)的溫度報(bào)警線和濕度報(bào)警線，第二排顯示的是當(dāng)前實(shí)際測(cè)出的溫 度和濕度數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度或者濕度超過預(yù)警線，便會(huì)觸發(fā)報(bào)警，圖中 D1 表示報(bào)警系統(tǒng)。 //等待 K0 釋放 } if(!K1) //如果按下 K1 { dellay(500)。 //等待 K2 釋放 } if(!K0) //如果按下 K0 { dellay(500)。 //將 0X2022 地址寫入數(shù)據(jù) Tset Sector_erase(0x2200)。 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 if(!K2) //如果按下 K2 { dellay(500)。 else beep=1。 // 兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量。 //讀溫度值的低字節(jié) temp_data[1]=_18B20read_byte()。 _18B20_delay(1)。 //總線復(fù)位 _18B20_delay(200)。 第 四 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 軟件流程圖 圖 41 主程序流程圖 主程序開始 讀取溫濕度報(bào)警線 確定定時(shí)器工作方式 18B20 初始化 系統(tǒng)初始化 1S 標(biāo)志到 ？ 鍵盤處理子程序 獲取計(jì)算，顯示溫濕度信息 N 修改報(bào)警線子程序 Y 石河子大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 K0 鍵盤處理子程序 K1 鍵盤處理子程序 K1 程序處理入口 延遲去抖動(dòng) K1 按下？ K1 按下？ 溫度報(bào)警線 減 1 菜單 是 1？ 濕度 報(bào)警線 減 1 菜單 是 2？ K1 程序處理返回 Y Y N N N N Y Y Y K0 程序處理入口 延遲去抖動(dòng) K0 按下？ K0 按下？ 溫度報(bào)警線加 1 菜單 是 1？ 濕度 報(bào)警線加 1 菜單 是 2？ K0 程序處理返回 Y Y N N N N Y 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 溫度采集流程圖 圖 42 子程序流程圖 主程序開始，單片機(jī)將溫濕度預(yù)警線和當(dāng)前溫濕度數(shù)據(jù)顯示在 1602 液晶屏上。 顯示部分 顯示器模塊由 1602液晶顯示器及其相配套的 控制器、驅(qū)動(dòng)器（ driver）和偏壓產(chǎn)生電路構(gòu)成 。 控制部分 STC89C52是整個(gè)裝置的控制核心， STC89C52內(nèi)帶 8K字節(jié)的 FlashROM，EA/VPP接高電平使 CPU在地址小于 8K時(shí)訪問內(nèi)部存儲(chǔ)器，控制 程序 就可以 存放在FlashROM內(nèi)，而無(wú)須外接片外存儲(chǔ)器。 輸出腳 I/O直接與單片機(jī)的 。 第 四 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組成 整個(gè)系統(tǒng)硬件由 三 大 部分組成： 以 DS18B20 和 HS1101 溫 濕 度傳感器 為主的溫 濕 度測(cè)量傳感部分 、 以 STC89C52 單片機(jī)為主的控制部分 、 以 1602 液晶顯示器為主的顯示部分 。 7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對(duì)地短路實(shí)現(xiàn)對(duì) HS1101 的放電回路，并將引腳 2， 6 端相連引入到片內(nèi)比較器，構(gòu)成一個(gè)多諧波振蕩器。在需要濕度補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合 也可以得到很大的應(yīng)用。在讀時(shí)間隙的結(jié)尾， I/O 引腳將被外部上拉電阻拉到高電平。 讀時(shí)間隙 當(dāng)從 DS18B20 讀取數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)生成讀時(shí)間隙。所有寫時(shí)間隙必須最少持續(xù) 60μ s，包括兩個(gè)寫周期間至少 1μ s 的恢復(fù)時(shí)間。 Read Power Supply [B4h] 若把這條命令發(fā)給 DS18B20 后發(fā)出讀時(shí)間隙，器件會(huì)返回它的電源模式：“ 0” =寄生電源， “ 1” =外部電源。如果使用寄生電源，總線控制器必須在發(fā)出這條命令后立即起石河子大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 動(dòng)強(qiáng)上拉，并保持 500ms。如果使用寄生電源，總線控制器必須在這條命令發(fā)出后立即起動(dòng)強(qiáng)上拉并最少保持 10ms。讀取將從字節(jié) 0 開始，一直進(jìn)行下去，直到第 9（字節(jié) 8， CRC）字節(jié)讀完。 c . 存儲(chǔ)器操作命令 下述命令協(xié)議概括于表 32 第三章 設(shè)計(jì)原理 17 表 32 指 令 說 明 協(xié)議 發(fā)出協(xié)議代碼后單總線操作 備注 溫度轉(zhuǎn)換命令 溫度轉(zhuǎn)換 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 44h 讀溫度“忙”狀態(tài) 1 存儲(chǔ)器命令 讀 暫存存儲(chǔ)器 讀暫存器和 CRC 字節(jié) BEh 讀數(shù)據(jù)直到 9 字節(jié) 寫暫存存儲(chǔ)器 寫字節(jié)到暫存器地此 2 和 3 處（ TH 和 TL溫度報(bào)警觸發(fā)器） 4Eh 寫二個(gè)字節(jié)到地址2， 3 3 復(fù)制暫存存儲(chǔ)器 把暫存器數(shù)據(jù)復(fù)制到非易性存儲(chǔ)器 僅地址 2 和地址 3 48h 讀復(fù)制狀態(tài) 2 重新調(diào)入 E2 把貯存在非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)值重新調(diào)入暫存器（溫度報(bào)警觸發(fā)器） B8h 讀溫度“忙”狀態(tài) 讀電源發(fā) 送電源模式到主機(jī) B4h 讀電源 Write Scratchpad [4E] 這個(gè)命令向 DS1820 的暫存器中寫入數(shù)據(jù)，開始位置在地址 2。 和 DS18B20 間的任何通訊都需要以初始化序列開始，一個(gè)復(fù)位脈沖跟著一個(gè)存在脈沖表明 DS18B20 已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送和接收數(shù)據(jù)（適當(dāng)?shù)?ROM 命令和存儲(chǔ)器操作命令）。只要 DS18B20 不掉電，報(bào)警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測(cè)得的溫度值達(dá)不到報(bào)警條件。搜索 ROM 命令允許總線控制器用排除法識(shí)別總線上的所有從機(jī)的 64 位編碼。這條命令在總線上有單個(gè)或多個(gè)器件時(shí)都可以使用。如果總上有不止一個(gè)從機(jī)，當(dāng)所有從機(jī)試圖同時(shí)傳送信號(hào)時(shí)就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開路連在一起開成相與的效果）。 a. ROM操作命令 一旦總線控制器探測(cè)到一個(gè)存在脈沖，它就可以發(fā)出 5 個(gè) ROM 命令中的任一個(gè)。如果總線停留在低電平超過 480μ s，總線上的所有器件都將被復(fù)位。單線總線需要一個(gè)約 5KΩ 的上拉電阻。 單線總線只有一條定義的信號(hào)線；重要的是每一個(gè)掛在總線上的器件都能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間驅(qū)動(dòng)它。這個(gè)字節(jié)是以上八個(gè)字節(jié)的 CRC 碼。第三和第四字節(jié)是 TH 和 TL 的拷貝，是易失性的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。數(shù)據(jù)經(jīng)過校驗(yàn)后，用一個(gè)拷貝暫存器命令會(huì)把數(shù)據(jù)傳到非易性（ E2） RAM 中。 7. 存儲(chǔ)器 DS18B20 的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)示于圖 32。 單線 CRC 可以用一個(gè)由移位寄存器和 XOR 門構(gòu)成的多項(xiàng)式發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生 。 CRC 計(jì)算等式如下： CRC=X8+X5+X4+1 DS18B20 同樣用上面的公式產(chǎn)生一個(gè) 8 位 CRC 值，把這個(gè)值提供給總線控制器用來(lái)校驗(yàn)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。單線總線控制器必須提供 5 個(gè) ROM 操作命令其中之一： 1） Read ROM， 2） Match ROM， 3） Search Rom， 4） Skip ROM，5） Alarm Search。下面 48 位是一個(gè)唯一的序列號(hào)。當(dāng)報(bào)警標(biāo)識(shí)置位時(shí)， DS18B20 會(huì)對(duì)報(bào)警搜索命令有反應(yīng)。因?yàn)檫@些寄存器是 8 位的，所以 ℃位被忽略不計(jì)。首先，讀取溫度值，將 ℃位（ LSB）從讀取的值中截去，這個(gè)值叫做 TEMP_READ。 DS18B20 測(cè)溫范圍 55℃ ~+125℃，以 ℃ 遞增。因此， 為了 獲得所需 的 分辯 率，計(jì) 數(shù)器的數(shù)值以及在給定溫度處每一攝氏度的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)（鈄率累加器的值）二者都必須知道。 為了對(duì)遵 循 拋物線規(guī)律的 振蕩器溫度特 性 進(jìn)行補(bǔ) 償， 這種電 路 是必需 的， 時(shí)鐘再 次 使計(jì)數(shù)器 計(jì) 值至它達(dá) 到零。溫度測(cè)量電路的方框圖見圖 34 所示。 為了使 DS18B20 能完成準(zhǔn)確的溫度變換，當(dāng)溫度變換發(fā)生時(shí) I/O 線上必須提供足夠的功率。所有數(shù)據(jù)均以最低有效位在前的方式被讀寫。每一溫度告警觸發(fā)器 TH 和 TL 構(gòu)成一個(gè)字節(jié)的EEPROM。這些命令對(duì)每一器件的 64 位激光 ROM 部分進(jìn)行操作。作為另一種可供選擇的方法， DS18B20也可用外部 5V 電源供電。 F ，增量值為 176。 因?yàn)槊恳粋€(gè) DS1820 有唯一的系列（ silicon serial number）因此多個(gè) DS1820 可以存在于同一條單線總線上。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V~ 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。 176。 同 DS1820 一樣 DS18B20 也支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為 55176。 （ 3）可以從以前的組合設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向真正的自由設(shè)計(jì) ， 所以設(shè)計(jì)的移植性好 ， 效率高 。 主要的系統(tǒng)電路有：電源電路 、溫度傳感器與 濕度傳感器 電路、顯示電路 ，報(bào)警電路、 鍵盤輸入 控制電路等 。通常，對(duì)濕敏器件有下列要求：在各種氣體環(huán)境下穩(wěn)定性好，響應(yīng)時(shí)間短，壽命長(zhǎng)，有互換性，耐污染和受溫度影響小等。 石河子大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 （ 9）負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工 作。 ℃ 。 （ 2） 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊。 四 、石英溫度傳感器測(cè)溫儀 石英溫度傳感器的測(cè)溫原理是以石英晶體片作為測(cè)溫元件 ， 將溫度變化的模擬量轉(zhuǎn)化為石英晶體震蕩頻率的數(shù)字量 ， 再將此頻率信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ， 并顯示其溫度值 。 熱電偶測(cè)量溫度的基本原理是熱電效應(yīng) 。 熱電阻的測(cè)溫原理是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的特性 ， 再用顯示儀表測(cè)出熱電阻的電阻值從而得出與電阻值相應(yīng)的 溫度值 。 二、電阻溫度計(jì) 熱電阻是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的一種感溫元件 。 對(duì)于液體膨脹式溫度計(jì) ， 根據(jù)填充的工作液不同又可分為水銀溫度計(jì)和有機(jī)液體溫度計(jì) ； 固體膨脹式溫度計(jì) ， 按結(jié)構(gòu)又可分為雙金屬溫度計(jì)和桿式溫度計(jì)兩種 。 綜上所述，顯示模塊選擇方案二。 綜上所述，雖然方案一具有綜合作用，但是方案二的測(cè)試范圍和精度都由于石河子大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 方案一，故本模塊采用方案二。最高精度可達(dá) ℃。 DHT11 是一款數(shù)字輸出的復(fù)合傳感器，包含一個(gè)電阻式感濕元件和 NTC 式溫度檢測(cè)元件，可測(cè) 20~90%RH 濕度，誤差 5%RH， 0~50 攝氏度，誤差 2 攝氏度。在程序相互調(diào)用方面，處理方便靈活，性能穩(wěn) 定，適合實(shí)際應(yīng)用。 在硬件的設(shè)計(jì)上 ， 所有元器件都采用了通用型產(chǎn)品 ， 使得設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品生產(chǎn)及維修都相當(dāng)方便 ， 可以有效地 降低成本 ， 同時(shí)另外一點(diǎn)就是能用軟件實(shí)現(xiàn)的功能盡量選用軟件進(jìn)行操作 ， 更加突出了產(chǎn)品的簡(jiǎn)單性和高可靠性 ， 因此 ， 我們這一設(shè)計(jì)方法是一個(gè)值得推廣的方法 ， 接下來(lái)我們就對(duì)方案與設(shè)計(jì)原理方框圖進(jìn)行比較分析 。 同時(shí) ， 隨著超大規(guī)模集成電路工藝和集成制造技術(shù)的不斷完善 ， 單片機(jī)的硬件集成度也不斷提高 ， 已經(jīng)出現(xiàn)了能滿足各種不同需求、具有各種特殊功能的單片機(jī) ， 這類單片機(jī)具有集成度高、性能價(jià)格比優(yōu)越、貨源充足等優(yōu)點(diǎn) ， 在 工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)獲得了極為廣泛的應(yīng)用價(jià)值 。 目前 ， 單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展 ， 單片機(jī)的發(fā)展正朝著 CMOS化 ， 低功耗 ， 小體積 ， 大容量 ， 高性能 ， 低價(jià)格和外圍電路的內(nèi)裝化等幾 個(gè)方面發(fā)展 。 但是較小的硬件開銷意味著相對(duì)復(fù)雜的軟件補(bǔ)償， 傳感器 與處理器間采用串行的數(shù)據(jù)通信，因此在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)匯編程序時(shí) I/O 的時(shí)序就顯得較為復(fù)雜。目前，國(guó)際上新型溫 濕 度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從