【正文】 度轉(zhuǎn)換命令 等待 1ms 轉(zhuǎn)換命令結(jié)束 初始化 存在一個(gè)DS18B20？ 所有 DS18B20 都訪問(wèn)完畢？ 讀當(dāng)前 DS18B20 溫度 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) ，共 41 頁(yè) （ 2） 溫度顯示子程序 DS18B20 讀取的溫度存在一個(gè)十六位的寄存器中， 如表 33 所 示，其中前五位表示溫度的正負(fù)，因此要對(duì)讀取到的溫度進(jìn)行處理，得到十進(jìn)制表示的溫度值，再分離出溫度值的百位，十位，各位，及小數(shù)位分別顯示到液晶上。 主程序流程圖如 圖 41: 圖 主程序流程圖 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) ，共 41 頁(yè) 各模塊子程序設(shè)計(jì) 下面對(duì)主要幾 個(gè)子程序的流程圖做介紹： （ 1） 溫度測(cè)試子程序設(shè)計(jì) 在 設(shè)計(jì)中 ,在同一條數(shù)據(jù)線上 掛接了兩片 DS18B20 芯片 ,程序通過(guò)讀取每個(gè)芯片的序列號(hào)來(lái)識(shí)別 ,因此必須事先知道每片 DS18B20 芯片的序列號(hào)。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無(wú)論是修改還是維護(hù)都比較方便。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。 串口通訊程序：實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給 PC 機(jī)。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) ，共 41 頁(yè) LCD1602 溫度顯示程序：?jiǎn)纹瑱C(jī)向 LCD1602 發(fā)送溫度 值，實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。 主程序方案 主程序調(diào)用了 4 個(gè)子程序，分別是溫度測(cè)試程序 、 LCD1602 溫 度顯示程序、溫度報(bào)警程序、單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通訊程序。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。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(lái)協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。通信線采用交叉接法，即中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) ，共 41 頁(yè) 兩者信號(hào)線對(duì)應(yīng)成為 R— T， T— R。 具體電路如 圖 314： 圖 314 串口電路電路連接圖 我們采用了三線制連接串口，也就是說(shuō)和電腦的 9 針串口只連接 其中的 3 根線：第 5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3 腳的 TXD。 串口通信電路 AT89C51 有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。 簡(jiǎn)單一點(diǎn)說(shuō)就是它要驅(qū)動(dòng)LCD 顯示屏顯示就必須要有電源驅(qū)動(dòng)，否則亮不了，而恰好 P0 口沒(méi)有電源，所以就要外接電源， 因此在 PO 口接上了排阻 P1。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 第 5 腳： RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線 ，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口， 其引腳圖如圖 312 所示 [15,16]： 圖 312 LCD1602 引腳圖 其中： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) ，共 41 頁(yè) 第 1 腳： VSS 為電源 地 第 2 腳： VCC 接 5V 電源正極 第 3 腳： V0 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，接地電源時(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）。它由若干個(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，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用 。蜂鳴器接在單片機(jī)的 ，發(fā)光二極管分別接在單片機(jī)的 口和 口， 設(shè)計(jì)連接圖如圖 311 所示： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) ，共 41 頁(yè) 圖 311 溫度報(bào)警電路 溫度 顯示電路 顯示部分可以用液晶顯示和數(shù)碼管顯示，因?yàn)橐瑫r(shí)顯示兩點(diǎn)溫度， 這里采用的液晶顯示 LCD1602。 由于本設(shè)計(jì)需要測(cè)設(shè)兩點(diǎn)的溫度，所以，用不同顏色的發(fā)光二極管以示區(qū)分。 本設(shè)計(jì)中，兩片 DS18B20 芯片串接在單片機(jī)的 口 ,如圖 310 所示 ： AT89C51 DS18B20 1 DS18B20 2 DS18B20 3 DS18B20 20 VCC=5V 1— WIRE 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) ，共 41 頁(yè) 圖 310 DS18B20 連接圖 溫度報(bào)警電路 溫度檢測(cè)的更重要的意義是預(yù)警，即當(dāng)溫度超過(guò)安全界限時(shí)，能夠提醒人們，以提醒人們采取相應(yīng)的措施。 （ 4）實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要注意單線的驅(qū)動(dòng)能力，不能掛接過(guò)多的 DS18B20，同時(shí)還應(yīng)注意最遠(yuǎn)接線距離。 DS18B20 在三線制應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將其三線焊接牢固；在兩線應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將 VCC與 GND接在 一起，焊接牢固。 （ 2）有多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)傳感器出錯(cuò)自動(dòng)指示，進(jìn)行自動(dòng)DS18B20 序列號(hào)和自動(dòng)排序，以減少調(diào)試和維護(hù)工作量。編制程序時(shí)必須嚴(yán)格按芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)提供的有關(guān)操作順序進(jìn)行，讀、寫(xiě)時(shí)間片程序要嚴(yán)格按要求編寫(xiě)。另外單總線長(zhǎng)度也不宜超過(guò) 80M，否則也會(huì)影響到數(shù)據(jù)的傳輸 [14]。 硬件連接電路 原理圖 如 圖 39： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) ，共 41 頁(yè) 圖 39 DS18B20 硬件連接電路 本系統(tǒng)為多點(diǎn)溫度測(cè)試。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。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)。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) ，共 41 頁(yè) TM R1 R0 1 1 1 1 1 MSB 圖 37 DS18B20 配置寄存器結(jié)構(gòu)圖 LSB 其中， TM：測(cè)試模式標(biāo)志位，出廠時(shí)被寫(xiě)入 0，不能改變； R0、 R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對(duì)應(yīng)四種 分 辨率如表 32 所列，出廠時(shí) R0、 R1 置為缺省值：R0=1， R1=1（即 12 位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫(xiě)配置寄存器以獲得合適的分辨率。配置寄存器為高速暫存存儲(chǔ)器中的第五個(gè)字節(jié)。可通過(guò)軟件寫(xiě)入用戶報(bào)警上下限值。 （ 2） 溫度靈敏元件。 圖 36 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1） 64 位激光 ROM。 （ 8） 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 [13]。 （ 6） 在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字?！?。 （ 3） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 DS18B20 特性 （ 1） 適應(yīng)電壓范圍寬： V～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 DS18B20 是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，即采用單條信號(hào)線，既 可以傳輸時(shí)鐘，又可以傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單總線技術(shù)具有線路簡(jiǎn)單，硬件開(kāi)銷少，成本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。C。 其溫度測(cè)量范圍為 55～ +125 176。 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) ，共 41 頁(yè) 溫度檢測(cè)電路及 DS18B20 測(cè)溫原理 DS18B20 介紹 DS18B20 引腳 和實(shí)物 如圖 35 所示。 在圖中， 1uF 電容 C8 為輸入穩(wěn)定電容，電容 C9 為輸出穩(wěn)定電容，可以起到改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，也為 1uF。保護(hù) 電路具有過(guò)流、過(guò)熱及短路保護(hù)功能。輸入端接整流濾波電路，輸出端接負(fù)載，公共端接輸入、輸出的公共連接點(diǎn)。電源電路的實(shí)現(xiàn)方式如圖 所示 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) ，共 41 頁(yè) 圖 電源電路 在這里設(shè)計(jì)了兩種供電方式，一種是利用計(jì)算機(jī) 的 USB 接口， USB 接口恰好能直接輸出 5V 電壓，能夠滿足單片機(jī)和其他電路的供電需求，這種方式相對(duì)來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單但是不是很方便，為了使設(shè)計(jì)更方便完美，增加了可手持性，即設(shè)計(jì)了第二種電源電路，如圖 的上部分所示，該電路主要由二極管和三段固定的穩(wěn)壓器件 7805 組成，電源輸入端可以接 7— 30v 的電壓適配器或者是電池組，一般以 12V 較為常見(jiàn)。高電平維持在２個(gè)機(jī)器周期以上，則 CPU 就響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用最簡(jiǎn)單的上電復(fù)位電路。電路中的微調(diào)電容通常選擇為 22pF 左右，該電容的大小會(huì)影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和 起振的快速性。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片的引腳 XTAL1，輸出端為 XTAL2。具體如圖 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) ，共 41 頁(yè) 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 其中有 4 個(gè)雙向的 8 位并行 I/O 端口，分別記作 P0、 P P P3，都可以用于數(shù)據(jù)的輸出和輸入， P3 口具有第二功能為系統(tǒng)提供一些控制信號(hào)。 P2口： 8位，準(zhǔn)雙向 I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻，作為普通 I/O輸入時(shí)同上。 P1口： 8位，準(zhǔn)雙向 I/O口，具有內(nèi) 部上拉電阻。當(dāng) 89C51擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器及 I/O借口芯片時(shí)， P0口作為地址總線低 8位及數(shù)據(jù)總線的分時(shí)復(fù)用端口。 EA為低電平時(shí)，對(duì)程序存儲(chǔ)器的讀操作只先頂著外部程序存儲(chǔ)器。單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上持續(xù)時(shí)間大于 2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以對(duì)單片機(jī)完成復(fù)位操作。 XTAL2（ 18腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。 二、 AT89C51單片機(jī)引腳功能說(shuō)明 如圖 ： 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) ，共 41 頁(yè) 圖 AT89C51 引腳圖 （ 1） 電源引腳 VCC（ 40腳）：接 +5V電源 GND（ 20腳）：接地。 8 特殊功能寄存器（ SFR） 共有 21個(gè)特殊功能寄存器，用于 CPU對(duì)片內(nèi)各功能部件進(jìn)行管理、控制和監(jiān)視?？蛇M(jìn)行串行通信，擴(kuò)展并行 I/O，甚至于多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多級(jí)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的應(yīng)用更廣。 5 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 片內(nèi)有 3個(gè) 16位 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，具有 4種工作方式。 89C51片內(nèi)集成有 4KB的 Flash存儲(chǔ)器，片外可外擴(kuò)至 64KB。片內(nèi) 128B的 RAM以高速 RAM的形式集成在單片機(jī)內(nèi)，可以加快單片機(jī)運(yùn)行的