【正文】 這是 12位轉(zhuǎn)化后得到的 12位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20的兩個 8比特的 RAM 中，二進制中的前面 5位是符號位，如果測得的溫度大于 0， 這 5位為 0，只要將測到的數(shù)值乘于 ；如果溫度小于 0，這 5位為 1，測到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 溫度。光刻 ROM 的作用是使每一個基于單片機的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 10 DS18B20都各 不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20的目的 。 DS18B20的外形及管腳排列如圖 ： 光 刻 ROM 中的 64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。 圖 DS18B20 封裝圖 DS18B20 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64位光刻 ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 （ 8） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一 線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 。 （ 6） 可編程 的分辨率為 9～ 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、℃ 、 ℃ 和 ℃ ，可實現(xiàn) 高精度測溫 。 （ 4） 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) 。 （ 2） 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊 。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。在閑置模式下， CPU 停止工作。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “ 1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù) 編程 以前，該操作必須被執(zhí)行。有余輸入至內(nèi)部 時鐘信號 要通過一個二分頻 觸發(fā)器 ，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 石晶 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 （ 11） XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。但在訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。 （ 9） /PSEN：外部 程序存儲器 的選通信號。另外，該引腳 被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程 期間，此 引腳 用于輸入 編程 脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個 機器周期的高電平時間。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表 所示 ： 表 P3 口第二功能 引腳 功能 RXD（串行接口輸入） TXD（串行接口輸出） /INT0（外部中斷 0 輸入） /INT1（外部中斷 1 輸入） T0（定時器 0 輸入信號） T1（定時器 1 輸入信號） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些 控制信號 。當(dāng) P3 口寫入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和 控制信號 。 P2 口當(dāng)用于外部 程序存儲器 或 16 位地址 外部數(shù)據(jù) 存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH 編程和校驗時， P1 口作為低八位地址接收。 （ 4） P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù) 存儲器 ，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。 （ 3） P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 圖 單片機引腳示意圖 （ 1） VCC：供電電壓。 AT89C51 單片機 為很多 嵌入式控制系統(tǒng) 提供了一種靈活性高且價廉的方案。該器件采用 ATMEL 高密度基于單片機的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 6 非易失 存儲器 制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié) 閃存可編程可擦除 只讀存儲器 的 單片機 。單片機的結(jié)構(gòu)如圖 。它將計算機的基本功能部件加以微型化，并集成到一塊芯片上，實現(xiàn)了片上系統(tǒng)的設(shè)計。 單片微型計算機（ Single Chip Microputer）簡稱單片機。 單片機 微型計算機的出現(xiàn)是數(shù)字計算機廣泛應(yīng)用到人們生活領(lǐng)域的一個重大轉(zhuǎn)折點。 圖 系統(tǒng)總體框圖 基于單片機的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 5 第 3 章 電子器件介紹 本章主要介紹系統(tǒng)設(shè)計所需的電子元器件。如果某路的溫度超出或低于設(shè)定的溫度范圍，則報警器開始報警。顯示電路則是顯示倉庫溫度。最重要的部分即測溫電路將采用 數(shù)字溫度芯片測量溫度，這樣輸出的信號為數(shù)字信號，可以直接由單片機來處理；晶振電路及復(fù)位電路將提供給單片機必不可少的時鐘信號和復(fù)位信號以使單片機正常工作。 系統(tǒng)整體設(shè)計方框圖 溫度監(jiān)測系統(tǒng)電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖 所示。監(jiān)測系統(tǒng)控制器使用單片機 AT89C51，溫度傳感器使用 DS18B20，基于單片機的倉庫溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與制作 4 用 LCD1602 液晶顯示器實現(xiàn)溫度顯示。 DS18B20 可以直接讀出溫度被測溫度值，而且采用三線制與單片機相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。故溫度計精度 不 高，不適合在高精度場合使用。系統(tǒng)以 AT89C51 單片機為控制核心，加上 AD590 測溫電路、 ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 、 4 位溫度數(shù)據(jù)顯示電路以及外圍電源、時鐘電路等組成。 設(shè)計方案二 利用集成溫度傳感器 AD590 設(shè)計并制作了一款基于 AT89C51 的 4 位數(shù)碼管顯示的數(shù)字溫度計，其電路簡單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化易于實現(xiàn)。靜默電流溫度關(guān)系。制作時，數(shù)字顯示用的數(shù)碼管為共陽極， 2K 可調(diào)電阻最好選用多圈電阻，分壓電阻選用誤差較小的金屬膜電阻，其它器件選用正品即可。此電路圖的核心元件是利用 ICL7107 來完成功能的轉(zhuǎn)換，ICL7107 是一塊應(yīng)用非常廣泛的集成電路。以智能溫度傳感器應(yīng)用技術(shù)和單片機應(yīng)用技術(shù)為核心進行開發(fā)，并且以理論分析和該技術(shù)方案為基礎(chǔ)，在不斷地研究過程中進行不斷的調(diào)整，完成了一個 倉庫 溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計 。 設(shè)計溫度監(jiān)測系統(tǒng) 需要考慮以下 3 個方面： （ 1） 溫度傳感器芯片的選擇； （ 2） 單片機和溫度傳感器的接口電路設(shè)計； （ 3） 控制溫度傳感器實現(xiàn)溫度信息采集以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖?。但是，熱敏電阻的可靠性差、測量溫度精度低，而且還需要經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后才能由單片機進行處理。由單片機獲取非電信號的溫度信息，必須通過溫度傳感器。培養(yǎng)分析問題、解決問題、獨立設(shè)計和制作電子產(chǎn)品的能力。能夠根據(jù)需要方便設(shè)定上下限報警溫度，當(dāng)達到報警溫度后，能夠發(fā)出報警聲。 課題設(shè)計任務(wù)與目的 本設(shè)計要求利用溫度傳感器與單片機實現(xiàn)多路溫度采集；溫度測量范圍為20~33℃ ,精度為 177。溫度監(jiān)測除了用于倉庫監(jiān)測外，還可以廣泛應(yīng)用于機房、圖書館、檔案館、文物館、生物制藥、無菌室等各行各業(yè)需要溫度監(jiān)測的場所和領(lǐng)域。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度誤差大，隨機性大。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內(nèi)溫度的監(jiān)測工作。 防潮、防霉、防腐、防爆是倉庫日常工作的重要內(nèi)容，是衡量倉庫管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段：傳統(tǒng)的分離式溫度傳感器 (含敏感元件 )、模擬集成溫度傳感器 /控制器和數(shù)字溫度傳感器。在此基礎(chǔ)上本設(shè)計又采用單片機芯片AT89C51 作為主控制 器的核心 ,形成成熟的溫度控制系統(tǒng)，結(jié)合 DS18B20 芯片的小型化，通過單條數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，把數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 做成探頭，探入到倉庫中的各個地方，不但增加其實用性，更能串接多個數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進行多路的溫度監(jiān)測。本設(shè)計采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，因其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單，而且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。同時，溫度監(jiān)測控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于社會生活的各個 領(lǐng)域 ,甚至在不易人們親自接近的貨物儲藏的倉庫已普遍使用。在三大信息采集 (即傳感器技術(shù) )、信息傳輸 (通信技術(shù) )和信息處理 (計算機技術(shù) )中，傳感器技術(shù)作為新技術(shù)革命和信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代科技的開路先鋒，也是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標(biāo)志。LCD1602 III 目 錄 第 1 章 緒論 ........................................................................................................ 1 課題研究的背景及意義 ....................................................................... 1 溫度傳感器國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 ........................................................... 1 課題設(shè)計任務(wù)與目的 ........................................................................... 2 設(shè)計思路 ............................................................................................... 2 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計 .................................................................................................. 3 方案設(shè)計 ............................................................................................... 3 設(shè)計方案一 ................................................................................ 3 設(shè)計方案二 ................................................................................ 3 設(shè)計方案三 ................................................................................ 3 系統(tǒng)整體設(shè)計方框圖 ........................................................................... 4 第 3 章 電子器件介紹 ........................................................................................ 5 單片機 ................................................................................................... 5 單片機的結(jié)構(gòu) ............................................................................ 5 AT89C51 簡介 ........................................................................... 5 AT89C51 引腳功能 ................................................................... 6 芯片擦除 .................................................................................... 8 DS18B20 溫度傳感器 .......................................................................... 8 DS18B20 的主要特性