【正文】 北京：清華大學(xué)出版社 ,. [4] 安永亮 .基于 40nm CMOS 工藝低功耗溫度傳感器的設(shè)計(jì) [D]. 西安電子科技大學(xué) ,2020. [5] 吳碧 .基于 AT89S52溫度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D].電子科技大學(xué) ,2020. [6] 楊久河 . 基于 DS18B20的多點(diǎn)式無線溫度測(cè)量 儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D]. 中國(guó)海洋大 ,2020. [7] 張軍 .智能溫度傳感器 DS18B。因?yàn)楦兄x有你們的幫助，我才能夠如此順利地走向畢業(yè)的季節(jié)，走出學(xué)校，迎接全新的社會(huì)。 在這即將畢業(yè)的時(shí)候，總是有太多的緬懷。在學(xué)習(xí)上不但能鼓勵(lì)自己，在生活上更是無微不至的噓寒問暖。這些也終將變成我這大學(xué)四年里永久的美好回憶。轉(zhuǎn)眼間，就快四年了，仿佛一切都在昨天，雖然大家有過不開心，也又過嫌棄過對(duì)方的陋習(xí)。近的有江西本地的，遠(yuǎn)至有海南的，大家第一次走出家門，共同來到這個(gè)全新的城市?！惫膭?lì)我好好把畢業(yè)設(shè)計(jì)做好，不懂的地方可以找找資料自學(xué)下，這樣的激勵(lì)，也給了我很多的自信。我們?cè)谧鐾粋€(gè)課題論文期間，也少不了他的相關(guān)幫助，在仿真和一些論文細(xì)節(jié)遇到的問題上，都協(xié)助著我 把問題解決好。在細(xì)節(jié)之處，也能分點(diǎn)講析，讓我能夠更好的完善。 在完成論文的這段時(shí)間了，從開題的那時(shí)候起，黃河老師就督促著指導(dǎo)我們?nèi)绾伍_始著手自己的課題，在時(shí)間上安排我們的進(jìn)度，在論文內(nèi)容上指導(dǎo)我們應(yīng)該怎樣去分板塊去研究設(shè)計(jì)。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 致謝 30 致 謝 首先感謝我的指導(dǎo)老師黃河老師，大一時(shí)候就開始給我們教授《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 這門課程，一直以來我們都挺尊敬并喜歡著這位老師，他不僅教會(huì)我們相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，更多的是給我們這些剛進(jìn) 大學(xué)的同學(xué)們講人生的體驗(yàn)和做人的道理。介紹了數(shù)字溫度計(jì)的原理和設(shè)計(jì)方 案，新接觸學(xué)習(xí)了溫度傳感器 DS18B20 的硬件知識(shí)以及一些跟單片機(jī)簡(jiǎn)單的應(yīng)用。 上限功能測(cè)試 如下圖，當(dāng)溫度為 38℃時(shí)的結(jié)果： 圖 16： 38℃時(shí)的仿真結(jié)果 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 28 下限功能測(cè)試 如下圖，當(dāng)溫度為 21℃時(shí)的結(jié)果： 圖 17： 21℃時(shí)的仿真結(jié)果 溫度正常時(shí)的測(cè)試 如下圖，當(dāng)溫度為 30℃時(shí)的結(jié)果： 圖 18： 30℃時(shí)的仿真結(jié)果 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 展望 29 展 望 本次基于 AT89S52的溫度報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體上還是比較成功的。在軟件 protues 仿真軟件仿真的時(shí)候，分別對(duì)溫度傳感器為： 38℃、 21℃、 30℃這三個(gè)溫度進(jìn)行仿真演示（或則去其他相對(duì)應(yīng)的溫度值）。下限為 25℃，低于溫度時(shí)，亮黃燈且蜂鳴報(bào)警。i=0？ Y N DQ 置 0 讀入數(shù)據(jù)右移 1 位 DQ 置 1 讀入數(shù)據(jù)的最高一位 循環(huán)次 數(shù) i=8次 短延時(shí) 短延時(shí) 返回 i=i1。實(shí)現(xiàn)溫度的采集與顯示。 然后進(jìn)行溫度的采集，使DS18B20 實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換命令，從而直接讀取溫度值。 圖 14：主程序流程圖 MCU初始化 DS18B20初始化 判定溫度 大于 35℃時(shí)亮紅燈、喇叭響 顯示溫度 亮綠燈 小于 25℃時(shí)亮黃燈、喇叭響 開始 結(jié)束 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 25 DS18B20 初始化 首先初始化設(shè)置。 主程序流程見圖 14，最開始使溫度傳感器初始化。比如說：測(cè)溫模塊能測(cè)得正確的 溫度；顯示模塊能顯示出測(cè)得的溫度；報(bào)警模塊能正常的報(bào)警等。監(jiān)控為主程序部分，是使之前各個(gè)模塊能正常的配合運(yùn)行的。 圖 12：聲報(bào)警 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 23 仿真 原理圖： 圖 13：仿真原理圖 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 24 第三章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與說明 主程序設(shè)計(jì) 這次溫度報(bào)警系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)思路在硬件部分已經(jīng)介紹的很清楚了，硬件部分已經(jīng)確定好了，接下來只要對(duì)軟件部分進(jìn)行相應(yīng)的編程。 ， PNP截止的時(shí)候，蜂鳴器的通路斷開，不會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音。所以需要增加外接驅(qū)動(dòng)電路，如圖 12所示。 LS1是一個(gè)蜂鳴器，Q1是一個(gè) PNP型的三極管，集電極接地，基極由單片機(jī)控制， 發(fā)射機(jī)通過蜂鳴器接 VCC。為了在光報(bào)警時(shí)候也實(shí)現(xiàn)報(bào)警聲，可以選擇壓電式蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)該報(bào)警功能。連上單片機(jī) 、 、 的引腳，外接 VCC，當(dāng)單片機(jī)其中 P1 引腳被置到低電平后 LED 等發(fā)亮，指明指示燈的顯示狀態(tài)，提供報(bào)警作用。還應(yīng)該特別注意電阻 R4， R5，R6 設(shè)置，因?yàn)楣╇婋妷涸?5V 左右，要使得發(fā)光二極管正常發(fā)光，達(dá)到驅(qū)動(dòng)電流的 大小 (10~20mA)。 本次設(shè)計(jì)是用三個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管來進(jìn)行狀態(tài)顯示。因?yàn)?LED 再低電源情況下有效工作，相對(duì) 于那些使用高電壓電源的系統(tǒng)電路更加安全。這是傳統(tǒng)光源所不能及的。 溫度報(bào)警電路 光報(bào)警 LED 只能單項(xiàng) 導(dǎo)通，叫作正向偏置。并且方案簡(jiǎn)單可行，成本不高。 方案三：采用聲、光同時(shí)報(bào)警。在一定的范圍內(nèi)聽到警報(bào)聲并及時(shí)進(jìn)行處理。 方案二：采用揚(yáng)聲器發(fā)聲報(bào)警。利用燈光顏色的不同來區(qū)分溫度的變化，直觀地給人們展現(xiàn)溫度的狀態(tài)。通過 液晶顯示器 LCD1602 的 指令實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的顯示功能。 LCD1602 的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)是由控制器，驅(qū)動(dòng)器和顯示裝備組成。 1讀數(shù)據(jù)指令（表 23） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 從 CGRAM或 DDRAM讀出數(shù)據(jù) 1 1 要讀出的數(shù)據(jù) D7~D0 40 功能：讀取 CGRAM 或者 DDRAM 中的內(nèi)容。當(dāng) BF為 0的時(shí)候，顯示器能收到傳送的信號(hào)； BF為 1的時(shí)候，處于忙碌的狀態(tài)，接收不到信號(hào)。 DDRAM 地址指令（表 20） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 設(shè)定 DDRAM地址 0 0 1 CGRAM的地址（ 7位） 40 功能：設(shè)定下個(gè)存入數(shù)據(jù)地址。 F 為 1 的時(shí)候，是 5 10 點(diǎn)陣 /每字符，為 0的時(shí)候，是 5 7 點(diǎn)陣 /每字符。 功能設(shè)定指令（表 18） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 功能設(shè)定 0 0 0 0 1 DL N F X X 40 功能：設(shè)定數(shù)據(jù)總線位數(shù)、顯示的行數(shù)及字型。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 19 光標(biāo)、顯示屏指令（表 17） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動(dòng)方向 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X 40 功能：讓屏幕、光標(biāo)移動(dòng)位置。 C 為 0 時(shí)，沒有光標(biāo)；為 1時(shí)，有顯示光標(biāo)。 顯示開關(guān)控制指令（表 16） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 顯示開關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 40 功能：顯示器的打開或關(guān)閉、光標(biāo)的是否顯示和閃爍，都由此命令控制。參數(shù)設(shè)定如下所示：（當(dāng)寫入數(shù)據(jù)后的，光標(biāo)的移動(dòng)方式） I/D: 0=光標(biāo)左移； 1=光標(biāo)右移 1 個(gè)字符 。 光標(biāo)歸位指令（表 14） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 光標(biāo)歸位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X 功能：保持 DDRAM 的內(nèi)容不變；另外同于清屏指令，也有光標(biāo)復(fù)位、計(jì)數(shù)器為 0。 特征應(yīng)用 微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用 在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。 16 腳 ： 背光負(fù)極。 第 7～ 14 腳 8位雙向數(shù)據(jù)端。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。選擇寄存器情況“ 1”： 數(shù)據(jù)寄存器、 “ 0”：指令寄存器。 可以加一個(gè) 10k 的電位器用來調(diào)整出現(xiàn)的“鬼影”現(xiàn)象。 第 2 腳 VDD 接 5V電源正極 。因?yàn)樗哂悬c(diǎn)距的間隔，這樣會(huì)使得顯示的內(nèi)容只能是字符，而不能是圖形。它的顯示內(nèi)容一般為字符數(shù)字，起到一般的顯示作用。 對(duì)比以上三個(gè)方案，方案三最為合適，使用 LCD 液晶顯示器。因?yàn)橥庥^和壽命上的優(yōu)勢(shì)，所以使用會(huì)更加便捷。 方案三：用 LCD 液晶顯示屏顯示。但是，如果需要用到的數(shù)碼管比較多的時(shí)候。 方案二：用 LED 數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)數(shù)值的顯示。如果采用這種方案，假如報(bào)警裝置發(fā)生了故障、也不能直觀地看出系統(tǒng)已經(jīng)沒有在正常工作。這種方案的系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，但是只有 在報(bào)警時(shí)候才能發(fā)現(xiàn)事態(tài)的情況。這種方式更適合用到該 整體系統(tǒng)中，所以選擇外部電源供電方式。相對(duì)比之下，會(huì)覺得外部電源供電會(huì)更好。為了保護(hù)電路，單片機(jī) I/O 口連接處外接一個(gè) R3 電阻，起到上拉作用。 VDD 腳連線接到外部電源時(shí)候，電壓區(qū)間大小為 3~。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 16 DS18B20 的接口電路 圖 9：接口電路 DS18B20 可以有電源 供電和 外部電源供電兩種方式 。 ③ 在對(duì)硬件進(jìn)行讀寫編程時(shí)。 ② 應(yīng)該盡可能使用 5V左右電源電壓。 如果溫度 ＜ 0℃ ，則之前的那 5 位為 1，計(jì)算的方法是：先拿測(cè)得的值先取反 +再 ，計(jì)算得出實(shí)際值。 表 11： DS18B20 溫度值格式表（轉(zhuǎn)換后得到的 12 位數(shù)據(jù)） 表 11 是轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù) 。要讀出所測(cè)的溫度數(shù)值，用到是 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼。 LSB 置位 /清除 加 1 停止 圖 8： DS18B20 測(cè)溫原理框圖 斜率累加器 預(yù) 置 低溫度系數(shù)晶振 計(jì) 數(shù) 器 1 0 計(jì) 數(shù) 器 2 高溫度系數(shù)晶振 = 0 比 較 放 置 溫度寄存器 電源檢測(cè) 64 位 ROM 和 單線 接口 存儲(chǔ)器和