【正文】 總之，本 設計 在 智能型 數字溫度 檢測 方面 做了一定的研究 。 2. 系統(tǒng) 精度： 由于經驗缺 乏 ，考慮不周 ， LED 顯示數值不夠精確 。 3. 選取自己熟悉或易于理解接受的器件來設計。 通過本次畢業(yè)論文 的 設計， 我 得到 了 以下 幾個 結論 : 1. 在開始論文設計之前，一定要廣泛的、大量的查閱相關的資料，提取對自己有用的信息，并做好相關的筆記。 這里 采用的 僅僅 只是 其中的 一種方案，還有多種方案可 供選擇 。 圖 55 高溫報警仿真圖 29 結束語 本論文主要介紹了如何 利用 51 單片機 將 DS18B20 采集到的溫度值進行 轉換和 實時顯示 。 。低溫報警仿真圖如圖 54 所示。 圖 52 LED 數碼管顯示 27 當環(huán)境溫度在 所設范圍 0~100℃ 內時， 溫度正常 顯示， 仿真結果如圖 53所示。 溫度傳感器 DB18B20 的 仿真圖如圖 51所示， 圖中 將環(huán)境溫度設 為 ℃ 。 工程設置 好 后點擊編譯工具欄上圖標 進行編譯 即可 生成“ .hex”十六進制的 目標文件 。步驟是 右擊鼠標工程管理窗口的文件頁中的“ Target1”， 選擇 ProjectOption for Target‘ Target1’， 在彈出的對話框中 選擇 Output 選項卡， 并 勾 選 Create HEX File， 在 Target 選項卡中設置晶振頻率 （默認為 ,也可設為 ），其 它選項卡內容一般可取默認值。 2. Keil 軟件調試功能 Keil 的使用 步驟為：打開 Keilμ Vision4建立 工程并選擇 AT89C51 后保存 編寫源程序并保存 添加源文件 設置工程 編譯 、 連接 、生成“ .hex”文件 程序調試。 Keil軟件 1. Keil 軟件簡介 Keil 軟件是 一種 兼容單片機 C語言 的軟件 系統(tǒng)， 是由 美國 Keil Software公司出品的。從程序的編寫，編譯到調試，目標版的仿真一應俱全。 Proteus 具有 強大的單片機仿真 功能 ， 既 能 對 單片機 CPU 及其外圍電路 的工作情況 進行 仿真， 又 能 在 沒有單片機參與的 情況下進行 仿真工作 。 Proteus 軟件 1. Proteus 簡介 Protues 軟件 由 是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具 ， 不僅具有其它 EDA 的仿真功能，還能 對 單片機及外圍器件 進行 仿真。 表 41 二進制與十進制的近似對應關系表 小數部分二進制值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 十進制值 0 0 1 1 2 3 3 4 5 5 6 6 7 8 8 9 源程序 系統(tǒng) 的完整 源程序見附錄。 觀察 下 表 41 可以 知道二 進制與 十 進制間的關系是 ： 把二進制 中 高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的高半字節(jié)組 合 成一 個 字節(jié)， 將其轉換成對應的 十進制后 便是 溫度的百、十、個位字節(jié) 。 圖 43 計算溫度子程序流程圖 溫度數據的計算處理方法 只有將 DS18B20 讀 取 的二進制 數 值轉換成 對應的 十進制 數 值，才能 實現(xiàn) 字符的顯示。本系統(tǒng) 中采用 1s 延時 程序來 等待轉換的完成。其程序流程圖如圖42 所示。 主程序執(zhí)行的 流程如 圖 41所示。二是子程序，用來執(zhí)行軟件并 完成各種實質性的功能 ， 每個執(zhí)行軟件 都 是一個小 小 的功能模塊。 主程序 的 功能主要是讀出 并 處理 DS18B20 的測量溫度值 ，進行 溫度的實時顯示， 每 隔 1s 便進行一次溫度的 測量。系統(tǒng)程序主要 由 主程序、讀出溫度子程序、 計算 顯示 溫度 子程序、 溫度 報警子程序等幾部分組成 。當信號輸入時，主程序啟動，根據內部設定的條件逐步運行，達到設計目的。其電路如圖 39所示。其電路圖如 圖 38所示 。若用本系統(tǒng) 來監(jiān)控某一設備，當設備的溫度超 出了 我們所 預設 的溫度值時，系統(tǒng)會 自動 報警 提醒，以便人們 能 更 好的對設備進行 維護 處理， 從而有效的避免一些不必要的損失。 6位LED 數碼管如下圖 37 所示。 當溫度高于 100℃時顯示字母“ H”（表示高溫），當溫度低于 0℃時顯示字母“ L”（表示低溫）。 圖 36 DS18B20 與單片機的接口電路 21 LED 數碼管 顯示電路 的設計 這里采用 6 位 共陰極 LED 數碼管 來完成 數字溫度的顯示 ，對 0~100 中 的 任何數 都能夠顯示 ， 而 且還能 完成正負標志位、字母標志位和 一位小數 位的顯示 。 若采用 寄生電源供電方式， VCC 端接地， 單片機端口接單線總線，用 MOSFET 管 可實現(xiàn) 對總線的上拉 ，以確保 DS18B20 在有效的時鐘周期內 擁有 足夠的電流。 接口電路的設計 DS18B20 的供電方式有兩種，即 電源供電方式 和 寄生電源供電方式 。單片機 在 工作過程 ，如 需 再次復位，按下開關 鍵就能實現(xiàn) 。 20 圖 35 復位電路 單片機 的 RST 引腳 在 高電平 時 有效。 復位電路的設計 計算機開始工作 之時 ， CPU 及 其他部件都必須 寫 有確定的初值，即復位狀態(tài) ，大多 情況下復位電路采取 簡單的上電開關復位電路 。 圖 34 時鐘電路 通常， 51單片機允許的振蕩晶體 范圍為 12~24MHz，一般為 。 這樣便實現(xiàn)了溫度計的采集與顯示。 二、 通過 AT89C51 單片機對送來的溫度進行計算和轉換， 并把 結果送 到數碼管 顯示模塊。 數字溫度計電路設計 數字溫度計原理圖 數字 溫度計 的 電路設計原理圖如圖 23所示，控制 單元 使用單片機 AT89C51，溫度傳感器使用 DS18B20，顯示 部分使 用 LED 數碼管 。 斜率 累 加器 高 溫系數振蕩器 計數器 2 =0 比較 預置 溫度寄存器 =0 計數器 1 Tx 低溫系數振蕩器 預置 19 初始化 或 復位 操作 要求主 CPU 先將數據線置 于 高電平“ 1” ， 延時 （ 盡可能短） 之后再將 數據線拉到低電平“ 0” ，然后 將數據線下拉 500 微秒釋放， DS18B20在 15~60 微 秒 的 時間內 發(fā)出 低電平 信號 則 表示復位成功 ， 之后再 將數據線拉到高電平 。若 計數門未 被 關閉 ，則 重復上述 計數 過程，直至溫度寄存器 中的 值達到被測溫度值，這就是 DS18B20 的測溫原理。隨后 將重新裝入減法計數器 1 的預置 值 ,新一輪的 計數 操作又開始了 ,依此 循環(huán) ， 直到減法計數器 2的 計數 值為 0，溫度寄存器 里面的 值 便 停止累加 ， 此時溫度寄存器中的數值即為所測溫 度值。 高溫度系數振蕩器 控制著 計數門的開啟時間， 在開始 測 溫 前， 55℃所對應的 一個 基數 值會 分別置入減法計數器 1 和溫度寄存器。后者的 振蕩頻率 會 隨溫度 的 變化 而產生 明顯 的改變，產生的信號 被用來 作為減法計數器 2的脈沖輸入。 DS18B20 的測溫原理 如圖 33所示， DS18B20 內部含有二個 溫度系數振蕩器 ： 低溫度系數振蕩器和高 溫度系數振蕩器 。溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL 均 由一個 E2PROM 構成 ， 可用存儲器操作 指令 對 其 進行寫 命令 ， 存儲在里面的 數據都是以最低有效位在前的方式進行讀寫 的 。 ROM 操作序列執(zhí)行成功后，即可進行存儲器和控制操作 。 3. 溫度報警觸發(fā)器 DS18B20 需要 依靠一個單線端口 才能進行 通 信， 在單線端口 的 條件下 ，要 進行存儲 器 和控制操作 就得 先建立 ROM 操作協(xié)議。 表 34 DS18B20 的 分辨率設置 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉換間 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 由 上表可知 ， DS18B20 溫度轉換的時間 越 長，設定的分辯率越高，所需溫度數據 的 轉換時間就越長。 RAM 中有 8 位 連續(xù) 的 字節(jié)，前 2位 是 所測 溫度 的 信息，第 4 位 是 TH、 TL的易失性拷貝，第 5位 是結構寄存器的易失性拷貝 ，第 7 位分別為 R0和 R1，它們 決定 了 溫度轉換的精度位數， 用 來設置 DS18B20 的 分辨率 （ 詳 請 見表 34），第 8 位是 TM 工作模式位，用來表示 DS18B20 是工作模式還是測試模式 。表 33是 一部分溫度值 的 對應 表 。溫度 的 數據格式如 下 表 32 所示。 轉換完成后以 16位帶符號的 二進制補碼 的 形式表示 溫度值 ， 并 存儲在高速緩存器 RAM 的 低兩位 字節(jié)中。 用相關的程序代碼 可 對 55℃ ~+128℃ 之間 的溫度值按 1 12 位的分辨率進行量化， 由于這些 分辨率都包 含 一個符號位，因 而 對應的量化值分別 是℃、 ℃、 ℃、 ℃， 可見 最高分辨率為 ℃ ， 默認 情況下 DS18B20 的轉換精度為 12位。 由于 光刻 ROM的作用 ，致使 每個 DS18B20 都各不相同，這樣 便 實現(xiàn) 了 一根總線上 可同時掛 接多個 DS18B20。 64 位 光刻 ROM：它 是由 商 家使用激光 技術 刻錄的一個 64 位二進制 的 ROM 代碼， 表示 該芯片的標識號，如表 31所示。 DQ為 數據輸入 /輸出腳， 若 被用 于 寄生電源 下，也可向 元件 提供電源 。 圖 32 DS18B20 的 引腳排列 圖 圖中 GND 為 接地端 ， VDD 可接電源，也可接地?？梢?通過編程來實現(xiàn) DS18B20 的 9～ 12位的數字值讀數方式 ，掉電后 仍然保存。 DS18B20 的 測溫范圍為 55℃ ~+128℃，在 10℃ ~+85℃ 之間的 精度為177。 DS18B20 的介紹 美國 MAXIM/DALLAS 半導體公司 最新推出 的單總線智能型 溫度傳感器DS18B20 是 全國 第一 個 支持“一線總線”接口的溫度傳感器。 RST：復位輸入 。 圖 31 AT89C51 的管腳排列圖 51單片機 共有 40個引腳，其中 40和 20引腳分別為 VCC（ 供電電壓 )和 GND(接地 )， 此圖 被 隱藏了。 主要性 能 參數 ? 可 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速 存儲器 ? 1000 次擦寫周期 ? 數據 可 保留 10 年 ? 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 24MHz ? 128 8 字節(jié)內部 RAM ? 32 個可編程 I/O口 ： P0～ P3，每一個 I/O 口都有 8 位 ? 2個 16 位定時 /計數器 ? 5個中斷源 ? 可編程串行 UART 通道 14 ? 三級程序存儲器鎖定 ? 低功耗空閑和掉電模式 除此之外它本身具有振蕩器和時鐘電路，掉電方式保存 RAM 中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位；空閑方式停止 CPU的工作，但允許 RAM、 定時 /計數器 、 串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。片內置 有 通用 的 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash存儲單元，功能強大 ， 是一種帶 有 8K 字節(jié)閃速可編程可擦除 的 只讀存儲器。 AT89C51 的介紹 AT89C51 簡介 AT89C51 是美國 ATMEL