【正文】 度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令調(diào)用顯示子程序 圖 13 溫度主函數(shù) 流程圖 (2)讀出 溫度 子程序 讀出 溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9字節(jié) ，在讀出時(shí)需要 CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫(xiě)。 上海第二工業(yè)大學(xué) 機(jī)器人 2 課程設(shè)計(jì) 14 圖 9 高速 暫存存儲(chǔ)器分配圖 上表是 DS18B20 溫度采集轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8 比特的RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于或等于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第 0和第 1 個(gè)字節(jié)。 Read Power Supply（讀電源） [B4h] 對(duì)于在此命令發(fā)送至 DS18B20 之后所發(fā)出的第一讀數(shù)據(jù)的時(shí)間片，器件都會(huì)給出其電源方式的信號(hào)： “0”= 寄生電源供電， “1”= 外部電源供電。這種重新調(diào)出的操作在對(duì)DS18B20 上電時(shí)也自動(dòng)發(fā)生，因此只要器件一上電，暫存存儲(chǔ)器內(nèi)就有了有效的數(shù)據(jù)。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動(dòng)強(qiáng)上拉，并保持 500ms。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行，而后 DS18B20 保持等待狀態(tài)。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。 Copy Scratchpad（復(fù)制暫存存儲(chǔ)器） [48h] 這條命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到 DS18B20 的 E2 存儲(chǔ)器里，即把溫度報(bào)警觸發(fā)字節(jié)存入非上海第二工業(yè)大學(xué) 機(jī)器人 2 課程設(shè)計(jì) 13 易失性存儲(chǔ)器里。讀取將從字節(jié) 0開(kāi)始，一直進(jìn)行下去，直到第 9（字節(jié) 8，CRC）字節(jié)讀完?？梢栽谌魏螘r(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令來(lái)中止寫(xiě)入。 ③ 存儲(chǔ)器操作命令 Write Scratchpad（寫(xiě)暫存存儲(chǔ)器） [4Eh] 這個(gè)命令向 DS18B20 的暫存器中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，開(kāi)始位置在地址 2。只要 DS18B20一上電，告警條件就保持在設(shè)置狀態(tài)，直到另一次溫度測(cè)量顯示出非告警值或者改變 TH或 TL 的設(shè)置，使得測(cè)量值再一次位于允許的范圍之內(nèi)。但是，僅在最近一次溫度測(cè)量出現(xiàn)告警的情況下，DS18B20 才對(duì)此命令作出響應(yīng)。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。如果在總線上存在多于一個(gè)的從屬器件而且在 Skip ROM 命令之后發(fā)出讀命令，那么由于多個(gè)從片同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，會(huì)在總線上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突（漏極開(kāi)路下拉會(huì)產(chǎn)生線與的效果）。此命令在總線上有單個(gè)或多個(gè)器件的情況下均可使用。只有與 64 位 ROM序列嚴(yán)格相符的 DS18B20 才能對(duì) 后繼的存貯器操作命令作出響應(yīng)。如果總線上存在多于一個(gè)的從屬器件，那么當(dāng)所有從片企圖同時(shí)發(fā)送時(shí)將發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的現(xiàn)象（漏極開(kāi)路會(huì)產(chǎn)生線與的結(jié)果）。這些命令列表如下： Read ROM(讀 ROM)[33h] 此命令允許總線主機(jī)讀 DS18B20 的 8位產(chǎn)品系列編碼，唯一的 48位序列號(hào)，以及 8位的CRC。 ② ROM操作命令 一旦總線主機(jī)檢測(cè)到從屬器件的存在， 它便可以發(fā)出器件 ROM 操作命令之一。初始化序列包括總線主機(jī)發(fā)出一復(fù)位脈沖，接著由從屬器件送出存在脈沖。一般情況下的溫度值應(yīng)該為 9位，但因符號(hào)位擴(kuò)展成高 8位，所以最后以 16 位補(bǔ)碼形式讀出。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對(duì)頻率的非線性度加以補(bǔ)償。 DS18B20 內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)；同樣的，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。測(cè)溫結(jié)束時(shí)，這 9位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到暫存存儲(chǔ)器的前兩個(gè)字節(jié)中，符號(hào)位占用第一字節(jié)， 8 位溫度數(shù)據(jù)占據(jù)第二字節(jié)。1/2LSB ，即 ℃ 。在計(jì)數(shù)器 2停止計(jì)數(shù)后，比較器將計(jì)數(shù)器 1中的計(jì)數(shù)剩余值轉(zhuǎn)換為溫度值后與 ℃ 進(jìn)行比較，若低于 ℃ ，溫度寄存器的最低位就置 0；若高于 ℃ ，最低位就置 1；若高于 ℃ 時(shí)，溫度寄存器的最低位就進(jìn)位然后置 0。計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度處使溫度寄存器寄存值增加 1℃計(jì)數(shù)器所需要的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)。以后計(jì)數(shù)器 1 每一個(gè)循環(huán)的預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供。 初始時(shí)，溫度寄存器被預(yù)置成 55℃ ，每當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 從預(yù)置數(shù)開(kāi)始減計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加 1℃ ，這個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行，直到計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0時(shí)便停止。 斜率累加器計(jì)數(shù)器 1低溫系數(shù)晶振= 0計(jì)數(shù)器 2預(yù)置比較預(yù)置高溫系數(shù)晶振= 0溫度寄存器停止L SB 置位/ 清除加 1 圖 8 DS18B20 的測(cè)溫原理 （ 3） DS18B20 工作過(guò)程及時(shí)序 DS18B20 內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器是一個(gè)振蕩頻率隨溫度變化很小的振蕩器，為計(jì)數(shù)器 1 提供一頻率穩(wěn)定的計(jì)數(shù)脈沖。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。上海第二工業(yè)大學(xué) 機(jī)器人 2 課程設(shè)計(jì) 10 圖 2 中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是 DS18B20 的測(cè)溫原理。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將 55 ℃ 所對(duì)應(yīng)的基數(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 1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。電源 極性 接反時(shí)， 芯片 不會(huì)因發(fā)熱二燒毀，但不能正常工作。 ⑧ 測(cè)量 溫度 結(jié)果 直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 “ 一線 總線 ” 串行 傳送給 CPU，同時(shí)可傳送 CRC檢驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。 ⑥ 可 編程分辨 率 為 9?12 位 ，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為 ?C， ?C， ?C 和 ?C，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 ④ 在 使用 中 不需要任何外圍元件 ，全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換 電路 集成在形如一 只 三極管的集成 電路內(nèi) 。 ② 獨(dú)特的 單線接口方式，它與微處理器連接在一起的 時(shí) 僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通信。該技術(shù)只需要一根信號(hào)線（將計(jì)算機(jī)的地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為一根信號(hào)線）便可完成串行通信。 （ 2） 硬件原理圖 1602 液晶顯示模塊可以和單片機(jī) STC89C52 直接接口，電路如圖 7 所示。 第 15 腳：背光源正極。 第 6 腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 上海第二工業(yè)大學(xué) 機(jī)器人 2 課程設(shè)計(jì) 8 第 5 腳： R/W 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如 圖 6所示 圖 6 帶背光與 不帶背光 尺寸 差別 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :162 個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 :(WH)mm 上海第二工業(yè)大學(xué) 機(jī)器人 2 課程設(shè)計(jì) 7 引腳功能說(shuō)明 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表 二 所示 : 表 1 LCD1602 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶 顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫(xiě)選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 第 1 腳： VSS 為地電源。 液晶顯示器 的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、 面 并配合 背景 燈管構(gòu)成的畫(huà)面。 I / OV C C1 KB e e p 圖 5 報(bào)警電路 上海第二工業(yè)大學(xué) 機(jī)器人 2 課程設(shè)計(jì) 6 LCD1602 液晶屏 介紹及 電路 本系統(tǒng)采用 LCD1602 液晶 屏顯示 時(shí)間 、 溫度、留言 等信息，本次 使用的 LCD1602 液晶為 5V電壓驅(qū)動(dòng)，帶背光， 可顯示 兩行，每行 16 個(gè)字符 ，不能 顯示 漢字，內(nèi)置含 128 個(gè) 字 符 的ASII 字符集字庫(kù)，只有并行接口，無(wú)串行接口。在本設(shè)計(jì)中有多種報(bào)警聲可供選擇，可選擇報(bào)警時(shí)播放音樂(lè)。本系統(tǒng)中 STC89C52 單片機(jī)采用上電加按鍵手動(dòng)復(fù)位電路，如圖 4所示。其作用是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。 S T C 89 C 52C 1X T A L 1X T A L 2C 2 圖 3 STC89C52 單片機(jī)的時(shí)鐘電路 (2) 復(fù)位電路 上海第二工業(yè)大學(xué) 機(jī)器人 2 課程設(shè)計(jì) 5 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小和振蕩電路起振速度有少許影響，一般可在 20pF～ 100pF 之間取值。最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 時(shí)鐘電路 （ 1） 單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種 : 內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 1XTAL ： 晶體振蕩電路的 反向器輸入 端 。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間， PSEN 產(chǎn)生負(fù)脈沖做為外部 ROM 的選通信號(hào)， 每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。/ALE PROG