【正文】 DQ1 = 1。i) { DQ1 = 0。 f or(i=8。 } } /****************DS18B20 讀 1 字節(jié)函數(shù) ************************/ //從總線上取 1 個字節(jié) uchar read_byte1()//編號 1 { uchar i =0。 DQ1=1。0x01。i) { DQ1=0。 for(i=8。 delay_18B20(20)。 //此處延時有足夠 ,確保能讓 DS18B20 發(fā)出存在脈沖。 //精確延時，維持至少 480us DQ3 = 1。 //稍做延時 DQ3 = 0。 //DQ 復(fù)位 ,不要也可行。 } DS18B20_reset3(void)//編號 3 的 ds18b20 初始化 { uchar x = 0。 x= DQ2。 //釋放總線，即拉高了總線 delay_18B20(4)。 //單片機(jī)拉低總線 delay_18B20(80)。 delay_18B20(8)。 DQ2 = 1。 delay_18B20(20)。 //此處延時有足夠 ,確保能讓 DS18B20 發(fā)出存在脈沖。 //精確延時，維持至少 480us DQ1 = 1。 //稍做延時 DQ1 = 0。 //DQ 復(fù)位 ,不要也可行。 基于單片機(jī)的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 35 } /****************DS18B20 復(fù)位函數(shù) ************************/ DS18B20_reset1(void)//編號 1 的 ds18b20 初始化 { uchar x = 0。y)。x) for(y=110。 for(x=z。 //讀出溫度暫放 uint temp1, temp2,temp3。 sbit led2 = P2^1。 sbit DQ3 = P3^4。 sbit DQ1 = P3^2。 sbit en = P3^1。 uchar code ditab[16]= {0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09}。是他們無言的眷顧和送贈讓我愉快而又順利的度過我的大學(xué)生活。 最后我要特別感謝我的父母，是他們最先教會了我為人處事的道理，給了我學(xué)習(xí)的機(jī)會。本次設(shè)計能夠順利完成，首先我要感謝我的母校 大連海事大學(xué)，是她為我們提供了 學(xué)習(xí)知識的土壤，使我們在這里茁壯成長。并且能夠 熟悉使用 proteus 進(jìn)行硬件仿真， keil 進(jìn)行程序編譯，培養(yǎng)了分析問題、解決問題、獨(dú)立設(shè)計和制作電子產(chǎn)品的能力。由于 DS18B20 是基于帶隙結(jié)構(gòu)的數(shù)字式溫度傳感器， PN 結(jié)增量電壓正比于 IC 絕對溫度（ PTAT），它的測溫精度較高 ,但存在著一定的誤差 .不過 ,其誤差在時間和外部環(huán)境變化的條件下 ,保持相當(dāng)高的穩(wěn)定性。由于 DS18B20 的測量精度只有177。 基于單片機(jī)的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 31 結(jié)論 本設(shè)計利用 AT89C51 芯片控制溫度傳感器 DS18B20，再輔之以部分外圍電路實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度的監(jiān)測，性能穩(wěn)定，精度教高，而且擴(kuò)展性能很強(qiáng)大。 由于我們在用軟件仿真的時候都是假設(shè)所有的元件為理想狀態(tài)，但是在現(xiàn)實(shí)中，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到理想狀態(tài)，元器件總是或多或少存在一些問題，所以成品有可能和仿真出的結(jié)果有一些誤差。經(jīng)過一個循環(huán)周期后，開始顯示各路溫度。 軟硬件分別調(diào)試完成以后，將程序下載入 單片機(jī)中，電路板接上電源，系統(tǒng)開始運(yùn)行。本程序采用單片機(jī) C 語言編寫，用 Keil C 編譯器編程調(diào)試。 先編寫顯示程序并進(jìn)行硬件的正確性檢驗，然后分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等的編程及調(diào)試。然后依照電路進(jìn)行焊接實(shí)物。 實(shí)物制作 仿真結(jié)果出來后照著系統(tǒng)仿真圖開始進(jìn)行實(shí)物制作。圖 c顯示為第 3 路 DS18B20 所檢測的溫度，其溫度超出了設(shè)定范圍的上限，報警指示燈亮。因為該溫度超出了設(shè)定溫度的下限，所以報警指示燈亮。液晶第一行顯示仿真的日期，第二行顯示分別為溫度值、溫度單位和溫度檢測的路數(shù)。因為仿真圖看不出蜂鳴報警器是否響，所以這里用報警指示燈來代替蜂鳴報警電路。程序流程圖如圖 所示。 計算溫度子程序 計算溫度子程序?qū)⒆x取值進(jìn)行碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖 所示。在本程序設(shè)計中采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。所有讀時序至少需要 60μs。主機(jī)要生成一個寫 0 時間隙，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平并保存 60μs。如果線上事高電平，就是寫 1，如果是低電平，就是寫 0。 所有寫時間隙必須最少持續(xù) 60μs，包括兩個寫周期至少 1μs 的恢復(fù)時間。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時候，寫時間隙開始。 基于單片機(jī)的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 23 圖 讀 DS18B20 流程圖 寫 DS18B20 程序 寫 DS18B20 流程見圖 。在讀時間隙的結(jié)尾， I/O 引腳將被外部上拉電阻拉到高電平。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)從高電平拉到低電平時，寫時間隙開始，數(shù)據(jù)線必須保持至少 1μs；從 DS18B20輸出的數(shù)據(jù)在讀時間隙的下降沿出現(xiàn)后 15μs 內(nèi)有效。首先設(shè)置循環(huán)次數(shù)為 8 次，通過總線延遲將 8 位數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)內(nèi)。若 CPU 讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平 “ 0” 后，還要做延時，其延時的時間從發(fā)出的高電平算起最少要 480μs；基于單片機(jī)的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 22 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平 “ 1” 后結(jié)束。 DS18B20 初始化 DS18B20 的初始化流程圖如圖 所示。主程序流程圖如圖 所示。 圖 報警電路硬件連接圖 基于單片機(jī)的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 21 第 5章 軟件設(shè)計 系統(tǒng)程序主要包括主程序、溫度檢測程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。也可采用發(fā)光二級管報警電路，如果需要報警，則只需將相應(yīng)位置 1，當(dāng)參數(shù)判斷完畢后，再看報警模型單元 ALARM 的內(nèi)容是否與預(yù)設(shè)一樣，如不一樣，則發(fā)光報警。 圖 溫度檢測電路連接圖 溫度報警電路 本設(shè)計采軟件處理報警，利用有源蜂鳴器進(jìn)行報警輸出，采用直流供電。通過調(diào)節(jié) 10K 滑動變阻器來調(diào)節(jié)顯示屏的亮度，以便清晰顯示數(shù)據(jù)。 圖 單片機(jī)時鐘電路 基于單片機(jī)的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 19 復(fù)位電路 上電復(fù)位電路： RC 構(gòu)成微分電路，在接電瞬間產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度大于 2 個機(jī)器周期。 圖 系統(tǒng)原理框圖 單片機(jī)的典型電路 單片機(jī)的典型電路包括時鐘電路和復(fù)位電路。 表 行地址格式 RS R/W DB7 DB6 DB5DB3 DB2DB0 0 0 0 1 字符地址 行號 表 設(shè)定 CGRAM 中的數(shù)據(jù)格式 RS R/W DB7DB5 DB4DB0 1 0 一般取‘ 000’ 每行 5 點(diǎn)的字模數(shù)據(jù) 基于單片機(jī)的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 18 第 4 章 硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)的硬件組成 本設(shè)計使用單片機(jī)作為控制核心，采用多個溫度傳感器對多點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測，以液晶顯示屏分別循環(huán)顯示檢測的溫度。然后設(shè)定 CGRAM 數(shù)據(jù)的內(nèi)容。 首先寫入行地址。在設(shè)定內(nèi)容時，要逐行設(shè)定，每行對應(yīng)一個 CGRAM，每行 5 點(diǎn)，共 8 行。 LCD160 內(nèi)含的 CGROM 字符代碼表 中的 00H~07H 地址中的內(nèi)容沒有定義，它是用戶自定義區(qū)域。各指令定義及功能見表 。各引腳功能見表 。 圖 LCD1602 引腳定義 LCD1602 具有 16 個引腳。每個點(diǎn)陣都可以顯示一個字符。 基于單片機(jī)的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 15 圖 外部供電方式單點(diǎn)測溫電路 LCD1602 液晶顯示器 LCD1602 液晶顯示器是工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 162 即 32 個字符。外部電源供電方式是 DS18B20最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度 監(jiān)控系統(tǒng)。 圖 DS18B20測溫原理框圖 DS18B20 的外部電源供電方式 如圖 在外部電源供電方式下， DS18B20工作電源由 VDD 引腳接入，此時 I/O 線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證 轉(zhuǎn)換精度，同時在總線上理論可以掛接任意多個 DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)測溫系統(tǒng)。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。 DS18B20 測溫原理如圖 所示。寄生供電時 DS1820 發(fā)送 “ 0 ” ，外接電源供電 DS1820 發(fā)送 “ 1 ” 。 重調(diào) EEPROM 0B8H 將 EEPROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 3 字節(jié)。 讀暫存器 0BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的 4 字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。 表 RAM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 溫度變換 44H 啟動 DS1820 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換， 12 位轉(zhuǎn)換時最長為 750ms（ 9 位為 ）。適用于單片工作。為操作各器件作好準(zhǔn)備。 表 ROM 指令表 指 令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS1820 溫度傳感器 ROM 中的編碼（即 64 位地址） 符合 ROM 55H 發(fā)出此 命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對該 DS1820 的讀寫作準(zhǔn)備。 表 DS18B20暫存寄存器分布 寄存器內(nèi)容 字節(jié)地址 溫度值低位 （ LS Byte） 0 溫度值高位 （ MS Byte） 1 高溫限值（ TH） 2 低溫限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 CRC 校驗值 8 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫 度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令 見表 ，最后發(fā)送 RAM 指令 見表 ，這樣才能對 DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。表 是對應(yīng)的一部分溫度值。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表 1 所示 。 R1基于單片機(jī)的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 12 和 R0 用來設(shè)置分辨率，如表 所示：（ DS18B20 出廠時被設(shè)置為 12 位） 表 溫度分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 高速暫存存儲器由 9 個字節(jié)組成，其分配如表 所示。 表 配置寄存器 TM R1 R0 1 1 1 1 1 低五位一直都是 “ 1” ， TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。如表 表 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)表 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部 存儲器包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。如表 ： 基于單片機(jī)的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 11 表 DS18B20 溫度值格式表