【正文】 正常溫度時(shí)仿真結(jié)果如圖 51 所示。 表 41 二進(jìn)制與十進(jìn)制的 近似 對(duì)應(yīng)關(guān)系表 小數(shù)部分二進(jìn)制值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 十進(jìn)制值 0 0 1 1 2 3 3 4 5 5 6 6 7 8 8 9 源程序 系統(tǒng)源程序見附錄。在采用 12 位轉(zhuǎn)換精度時(shí)，溫度寄存器里的值是以 為步進(jìn)的，即溫度值為寄存器里的二進(jìn)制值乘以 ，就是實(shí)際的十進(jìn)制溫度值。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 發(fā) D S 1 8 B 2 0 復(fù) 位 命 令發(fā) 跳 過 R O M 命 令發(fā) 溫 度 轉(zhuǎn) 換 開 始 命 令結(jié) 束 圖 44 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖 溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法 從 DS18B20 讀出的二進(jìn)制值 轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值，才能用于字符的顯示。在本程序設(shè)計(jì)中，采用 1s 顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。 開 始M C U 初 始 化D S 1 8 B 2 0 初 始 化判 定 溫 度 是 否 在 設(shè) 定 范 圍 內(nèi)燈 滅顯 示 溫 度結(jié) 束燈 亮 燈 亮大 于 某 一 值小 于 某 一 值 圖 42 主程序 流程圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 DS18B20 初始 化 DS18B20 初始化流程圖如圖 43 所示。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)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(diào)度關(guān)系。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(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 系統(tǒng)主程序 主程序 主程序主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出處理 DS18B20 的測(cè)量溫度 值。對(duì)于一些必須滿足一定條件 （ 如按鍵被按下等 ） 才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進(jìn)行調(diào)試的程序行，可采用斷點(diǎn)設(shè)置的方法處理 （ DebugInsert/Remove Breakpoint 或 DebugBreakpoints?等 ） 。 Keil 能以單步執(zhí)行 （ 按 F11或選擇 DebugStep） 、過程單步執(zhí)行 （ 按 F10 或選擇 DebugStep Over） 、全速執(zhí)行等多種運(yùn)行方式進(jìn)行程序調(diào)試。工程設(shè)置后按 F7 鍵 （ 或點(diǎn)擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo) ） 進(jìn)行編譯 /匯編、連接以及 產(chǎn)生目標(biāo)文件。加入文件后點(diǎn) close返回主界面，展開“ Source Group1”前面 +號(hào)，就會(huì)看到所加 入的文件，雙擊文件名，即可打開該源程序文件。首先選擇菜單 F ileNew?，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或 C 語言源程序 （ 或選擇 FileOpen?，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔 ） 并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名 .asm（ .a51） 或 .c；然后選擇菜單 ProjectNew Project?，建立新工程并保存；工程保存后會(huì)立即彈出一個(gè)設(shè)備選擇對(duì)話框，選擇 CPU 后點(diǎn)確定返回主界面。 2. Keil 軟件調(diào)試功能 應(yīng)用 Keil 進(jìn)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(shè)置工程 — 編譯 /匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件 — 程序調(diào)試。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。 Keil 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。 (3) SubCircuits 應(yīng)用：用一個(gè)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。原理圖編輯窗口的操作是不同于常用的 WINDOWS 應(yīng)用程序的，正確的操作是：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵選中多個(gè)元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動(dòng)元件；連線用左鍵，刪除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動(dòng)；中鍵 可以 縮放原理圖。畫圖的外形由風(fēng)格模板定義 。畫完圖可以以圖形文件輸出，或者拷貝到剪切板以便其他文件使用。 3. ISIS 智能原理圖輸入系統(tǒng) ISIS 是 PROTEUS 系統(tǒng)的中心 ， 具有控制原理圖畫圖的外觀的超強(qiáng)的設(shè)計(jì)環(huán)境。 (4) 實(shí)用的 PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái) 原理圖到 PCB 的快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入 ARES的 PCB 設(shè) 計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 實(shí)時(shí)仿真：支持 UART/USART/EUSARTS 仿真、中斷仿真、 SPI/I2C仿真、 MSSP 仿真、 PSP 仿真、 RTC 仿真、 ADC 仿真、 CCP/ECCP 仿真。 (3) 獨(dú)特的單片 機(jī)協(xié)同仿真功能（ VSM） 支持主流的 CPU 類型：如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1PIC1 PIC2 dsPIC3 HC1 BASICSTAMP、 808 MSP430 等， CPU類型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持 CORTEX、 DSP 處理器。 生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng) 。 多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav 文件）、指數(shù)信號(hào)、單頻 FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號(hào)輸入。 (2) 完善的電路仿真功能（ PROSPICE） PROSPICE 混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字 /模擬電路的混合仿真。 支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡明清晰。 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。 Proteus 與其它單片機(jī)仿 真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。 (3) 提供軟件調(diào)試功能，同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil 等軟件。 (2) 提供了多種虛擬儀器。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持 805HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等，在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍電路 。 報(bào)警電路硬件連接 如 圖 39。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 指令 8：顯示地址，第一行為： 80H—— 8FH,第二行為： C0H—— CFH。 F : 低電平時(shí)顯示 5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。 DL：高電平時(shí)為 8 位總線，低電平時(shí)為 4 位總線。 R/L，高向左，低向右。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移， S: 屏幕上所有文字是否左移或者右移。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 (6) 8 個(gè)可由用戶自定義的 57 的字符發(fā)生器 CGROM。 (4) 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DDRAM。 (2) 內(nèi)含復(fù)位電路。 6 E E 端為始 能端，下降沿使用 7 DB0 低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位） 8 DB1 低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 9 DB2 低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 10 DB3 低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 3 位 11 DB4 低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 12 DB5 低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 13 DB6 低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 14 DB7 低 4 位三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)總線 7 位（最高位） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光電源負(fù)極 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如下表 38 所示。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 表 37 液晶 1602 引腳表 引腳 符號(hào) 功能說明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整段 4 RS RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí) 選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0時(shí)選擇指令寄存器 。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 162，即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 圖 38 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 顯示電路的設(shè)計(jì) 1. 1602LCD 液晶簡介 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊，它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組 成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。采用寄生電源供電方式時(shí) VDD 端接地。另一種是寄生電源供電方式，如圖 38 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管完成對(duì)總線的上拉。當(dāng)晶體振蕩頻率為 12MHz 時(shí)， RC 的典型值為 C=10μF， R=。單片機(jī)在上電瞬間 C3 充電， RST 引腳出現(xiàn)正脈沖，只要 RST 保持兩個(gè)機(jī)械周期（大約 10ms）以上的高電平，單片機(jī)就能復(fù)位。圖 37 是單片機(jī)復(fù)位電路圖。電容 C2， C3 的取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及振蕩電路起振 有一定的影響，可在 20~100pF 之間選擇，典型值為 30pF。 圖 35 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)原理圖 時(shí)鐘電路 的設(shè)計(jì) 圖 36 是時(shí)鐘電路的 設(shè)計(jì)電路圖。最后， SMC1602A 芯片將送來的值顯示于顯示屏上。首先，由 DS18B20 溫度傳感器芯片測(cè)量當(dāng)前的溫度，并將結(jié)果送入單片機(jī)。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 數(shù)字 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì) 數(shù)字溫度計(jì)原理圖 溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)原理圖如圖 35 所示 ， 控制器使用單片機(jī) AT89C52，溫度計(jì)傳感器使用 DS18B20， 用 液晶實(shí)現(xiàn)溫度顯示。 2. 在 DS18B20 測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS18B20 的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該 DS18B20 時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。?dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長度超過 50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)單總線上所掛 DS18B20 超過 8 個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。在使用 PL/M、 C 等高級(jí)語言進(jìn)行 程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS18B20 部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。 復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放， DS18B20 收到信號(hào)后等待 15~60 微秒左右后發(fā)出 60~240 微秒的低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功 。 (2) 復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令。 另外， DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀 /寫時(shí)序很重要。如此循環(huán)，直到減法計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度計(jì)數(shù)器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù) 振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器和溫度寄存器被預(yù)置在55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 DS18B20 的測(cè)溫原理 如圖 34 所示，圖中低溫度系數(shù)振蕩器的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1；高溫度系數(shù)振蕩器隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。配置寄存器的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換率。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進(jìn)行讀寫。溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 各由一個(gè) E2PROM 字節(jié)構(gòu)成。一條控制操作命令指示 DS18B20 完成一次溫度測(cè)量。 (5) 報(bào)警搜索。 (3) 搜索 ROM。因此，控制器必須首先提供下面 5 個(gè) ROM 操作命令之一： (1) 讀 ROM。 3. 溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL DS18B20 依靠一個(gè)單線端口通訊。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 表 36 DS18B20 分辨率設(shè)置 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉(zhuǎn)向時(shí)間 /ms 0 0 9 0 1 10 1