【正文】 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 的工作原理 工作時(shí)，主機(jī)控制 DS18B20 使各種命令對 DS18B20 進(jìn)行操作 :初始化 DS18B20，發(fā)ROM 功能指令、發(fā)存儲器操作指令。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 10 表 26 溫度數(shù)據(jù)值格式 LS 字節(jié) MS 字節(jié) 其中“ S”為標(biāo)志位，對應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號位 S＝ 0 時(shí)，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號位 S＝ 1 時(shí)，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ LSB 形式表示。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。第 9 字節(jié)讀出前面所有 8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。 表 24 DS18B20 字節(jié)定義 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶要去改動， R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率，詳見表 25。它的內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu)和字節(jié)定義如 表24 和表 25 所示。第5 個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 8 字節(jié)的存儲器。 64 位 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下 表 22 所示。 64 位 ROM 和 單 線 接 口 高速緩存 存儲器與控制邏輯 溫度傳感器 高 溫 觸 發(fā) 器TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 VDD DQ VD1 VD2 C 8 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 1) 64 位光刻 ROM。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 ? 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 DS18B20 的管腳排列、各種封裝形式如圖 所示 圖 DS18B20 的外形及管教排列 GND DQ Vdd N N N DS18B20P TSOC 1 2 3 4 6 5 NC NC Vdd NC NC NC 1 2 3 4 6 5 DQ GN 7 8 DS18B20Z 8PIN SOIC(150MIL) 7 引 腳功能 DS18B20 為三引腳元件，外形同普通三極管，見圖 ，引腳功能詳見表 21 表 21 DS18B20 詳細(xì)引腳功能描述 序號 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。 ? 用戶可自設(shè)非易失性的報(bào)警上下限值。 ? 測 溫范圍 ： － 55℃ ～＋ 125℃ ， 固有測溫分辨率為 ℃。 ? 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 6 三極管的集成電路內(nèi) 。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面都給用戶的使用帶來了方便，效果也令人滿意。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式，可以分別在 ~750ms 內(nèi)完成 9~12 位的數(shù)字量，并且從 DS18B20讀出 的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需一根線讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無須額外電源。 ? XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 PSEN信號將不出現(xiàn)。 ? 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(shí)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(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 同時(shí) P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流 (ILL)，也是由于上拉的緣故。 ? P3口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL門電流。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀 寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入時(shí)， P2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 ? P1口： P1口是一個(gè)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) /地址的第八位。 ? P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級開路雙向 I/O口，每個(gè)管腳可吸收 8TTL門電流。 各引腳功能簡單介紹如下： ? VCC：供電電壓。 AT89S51 單片機(jī)為 40引腳雙列直插式封裝。設(shè)計(jì)中采用 89S51單片機(jī)。它集 Flash ROM程序存儲器，并支持可在線編程（ ISP）功能；另一方面，由于價(jià)格低、因而被廣泛應(yīng)用于許多高性價(jià)比的場合，如工業(yè)控制、消費(fèi)電子等各種控制領(lǐng)域，對于簡單的測溫系統(tǒng)而言，它已經(jīng)足夠。 設(shè)計(jì)單片機(jī)數(shù)字溫度計(jì)需要考慮以下 3個(gè)方面： ? 溫度傳感器芯片的選擇； ? 單片機(jī)和溫度傳感器的接口電路； ? 控制溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度信息采集以及數(shù)據(jù) 傳輸?shù)能浖?。但是，熱敏電阻的可靠性較差、測量溫度準(zhǔn)確率 低，而且還必須經(jīng)專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號 后才能由單片機(jī)進(jìn)行處理。如果轉(zhuǎn)換 后的電流或電壓輸出是模擬信號，還必須進(jìn)行 A／ D轉(zhuǎn)換，以滿足單片機(jī)接口的需要。 設(shè)計(jì)思路 單片機(jī)的接口信號是數(shù)字信號。此溫度計(jì)能夠根 2 據(jù)溫度的變化自動調(diào)節(jié)顯示。社會的發(fā)展使人們對傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展，本文將介紹了智能集成溫度傳感器 DS18B20的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，并以此傳感器為測溫元件， AT89S51單片機(jī)為控制核心，構(gòu)成的數(shù)字溫度測量裝置，并對其的工作原理及程序設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。 目前使用最廣的是智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器 ) ，是在 20世紀(jì) 90年代中期問世的。 本文正是基于溫度傳感器和單片機(jī)而構(gòu)建的電路，進(jìn)而完成溫度的測量和顯示。 另一方面，由于單片機(jī)的接口信號是數(shù)字信號，因此使用它來進(jìn)行溫度、濕度、壓力等這類非電信號的信息處理，必須使用對應(yīng) 的傳感器進(jìn)行 A/D或 D/A轉(zhuǎn)換，最后再傳輸給單片機(jī)進(jìn)行最終的數(shù)據(jù)處理和顯示。 關(guān)鍵詞：數(shù)字溫度計(jì)； AT89S51； DS18B20； 74LS244 IV Abstract This paper presents a temperature measuring method using SingleChip AT89S51 and Digital Temperature Sensor DS18B20. The author has designed the interface circuit for AT89S51 and DS18B20. 74LS244 is also used to drive the devices by block code and in this way the results and be displayed through the digital display. All data will be collected and transported by an designed software. The Digital Temperature Sensor DS18B20 is a monobus device, but with the bination of SingleChip AT89S51, a temperature measuring system is made. This system has many advantages, such as its simple circuit, small size, etc. This system also brings convenience. A number of systems like this can be attached to only one munication line at the same time. Key words: Digital Temperature Sensor； AT89S51； DS18B20； 74LS244 1 第 1章 概述 簡述 單片機(jī)在測控領(lǐng)域中具有十分廣泛的應(yīng)用，它既可以直接處理電信號，也可以間接處理溫度、濕度、壓力等非電信號。具體設(shè)計(jì)時(shí)，作者對 AT89S51和 DS18B20進(jìn)行了接口電路設(shè)計(jì)，同時(shí)利用 74LS244進(jìn)行段碼驅(qū)動、實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示輸出；并在此基礎(chǔ)上，通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)溫度的數(shù)據(jù)采集和傳輸。最大顯示溫度為 100度，最小顯示 10 度。 畢業(yè)論文設(shè)計(jì) 題目： 基于 51單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì) 姓 名： 所在系部： 班級名稱： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 2021 年 12 月 設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于 51單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 職稱： 類別：畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生： 學(xué)號： 設(shè)計(jì)（論文）類型：論文 專業(yè)： 班級： 是否隸屬科研項(xiàng)目：否 設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo) 本設(shè)計(jì)是以 AT89S51單片機(jī)為核心，利用 DS18B20溫度傳感器作為溫度采集點(diǎn)，通過 3個(gè) SM4105共陽極數(shù)碼管以及 74LS244 等元件組成的數(shù)字溫度計(jì)。此溫度計(jì)能夠根據(jù)溫度的變化自動調(diào)節(jié)顯示。 論文的主要內(nèi)容 （ 1） 89S51單片機(jī)的原理 （ 2） DS18B20溫度傳感器結(jié)構(gòu) （ 3） 74LS224反相器簡介 （ 4）電路原理圖 論文的基本要求 （ 1） 嚴(yán)格按照學(xué)院機(jī)電專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)格式要求 （ 2）論文必 須包含中英文的摘要，參考文獻(xiàn)等 （ 3）論文必須從硬件和軟件方面對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行闡述 （ 4）論文中保留有單片機(jī)的編程、軟件