【正文】 上常用的音樂芯片進(jìn)行設(shè)計，超溫將會發(fā)出聲光警聲報警。因此，系統(tǒng)的硬件設(shè)計是設(shè)計中的首要考慮對象。連續(xù)寫 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。從 T0 時刻開始15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上， DS1820 在 T0 后 15~60us 間對總線采樣。 T2 距 T0 為 15us，也就是說 ， T2 時刻前主機必須完成讀位，并在T0后的 60us~120us 內(nèi)釋放總線。 圖 351 DS18B20 初始化時序圖 讀時間隙時序圖： 如圖 352 所示，主機總線 T0 時刻從高拉至低電平時，總線只須保持低電平 10us。 DS18B20時序圖 ： 初始化過程時序： 時序如圖 351所 示。命令代碼為 B4H。該操作是在 DS18B20上電時自動執(zhí)行，若執(zhí)行該命令后又發(fā)出讀操作， DS18B20會輸出溫度轉(zhuǎn)換忙標(biāo)識： 0為忙，1完成。命令代碼為 B8H。命令代碼為 44H，啟動一次溫度轉(zhuǎn)換，若主機在該命令之后又發(fā)出其它操作，而 DS18B20又忙于溫度轉(zhuǎn)換， DS18B20就會輸出一個“ 0”，若轉(zhuǎn)換結(jié)束，則 DS18B20輸出一 個“ 1”。若主機在該命令之后又發(fā)出讀操作，而 DS18B20又忙于將暫存器中的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM時， DS18B20就會輸出一個“ 0” ,若復(fù)制結(jié)束，則 DS18B20輸出一個“ 1”。 （ 8） Copy scratchpad(復(fù)制暫存器 )。從第一個字節(jié)開始直到讀完第九個字節(jié) CRC讀完。 （ 7） Read scratchpad(讀暫存器 )。命令代碼為 4EH，允許主設(shè)備向 DS18B20的暫存器寫入兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中第一個字節(jié)寫入 TH中，第二個字節(jié)寫入 TL中。命令代碼為 ECH，該命令用于鑒別和定位系統(tǒng)中超出程序設(shè)定的報警溫度值。命令代碼為 F0H,當(dāng)系統(tǒng)初次啟動時，主設(shè)備可能不知縱向上有多少個從設(shè)備或者它們的 ROM代碼，適用該命令可確定系統(tǒng)中的從設(shè)備個數(shù)及 其 RON代碼。命令代碼為 CCH，在啟動所有 DS18B20轉(zhuǎn)換之前或系統(tǒng)只有一個 DS18B20時，該命令將允許主設(shè)備不提供 64位二進(jìn)制 ROM代碼就適用存儲器操作命令。命令代碼為 55H，若總線上有多個從設(shè)備時，適用該命令可選中某一指定的 DS18B20，即只有和 64位二進(jìn)制 ROM代碼完全匹配的 DS18B20才能響應(yīng)其操作。 溫度 /數(shù)據(jù)關(guān)系（表 1） 表？ ？ DS18B20遵循單總線協(xié)議，每次測溫時都必須有 4個過程： ? 初始化； ? 傳送 ROM 操作命令； ? 傳送 ROM操作命令； ? 數(shù)據(jù)交換； DS18B20 的 ROM 命令 溫度℃ 數(shù)據(jù)輸出（二進(jìn)制） +125 +25 + 0 25 55 00000000 11111010 00000000 00110010 00000000 00000001 00000000 00000000 11111111 11111111 11111111 11001110 11111111 10010010 00FA 0032 0001 0000 FFFF FFCE FF92 數(shù)據(jù)輸出（十六進(jìn)制） （ 1） read ROM（讀 ROM） .命令代碼為 33H，允許主設(shè)備讀出 DS18B20的 64位二進(jìn)制 ROM代碼。數(shù)據(jù)通過單線接口以串行方式傳輸。 單片機 DS18B20 GND 圖 DS18B20 寄生電源供電方式 +5V VCC 圖？ DS18B20內(nèi)部對此計算的結(jié)果可提供 ℃的分辨率。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實現(xiàn)的。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到 0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。如果計數(shù)器在門周期結(jié)束前到達(dá) 0，則溫度寄存器（同樣被預(yù)置到 55℃）的值增加，表明所測溫度大于 55℃。 DS1820 是這樣測溫的：用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計數(shù)來得到溫度值。 寄生電源供電模式如圖 ：從圖中可知， DS18B20的 GND和 VDD均直接接地， DQ與單總線相連，單片機其中一個 I/O口與 DS18B20的 DQ端相連。外部電源供電模式是將 DS18B20的 GND直接接地， DQ與但單總線相連作為信號線， VDD與外部電源正極相連。所有數(shù)據(jù)都是以最低有效位在前的方式進(jìn)行讀寫。如果沒有對 DS18B20使用報警搜索命令，這些寄存器可以做為一般用途的用戶存儲器使用。測量結(jié)果放在 DS18B20的暫存器里，用一條讀暫存器內(nèi)容的存儲器操作命令可以把暫存器中數(shù)據(jù)讀出。成功執(zhí)行完一條 ROM 操作序列后，即可進(jìn)行存儲器和控制操作，控制器可以提供 6 條 存儲器和控制操作指令中的任一條。因此，控制器必須首先提供下面 5個 ROM 操作命令之一： 1）讀 ROM； 2）匹配 ROM； 3）搜索 ROM； 4）跳過 ROM； R1 0 0 1 1 R0 0 1 0 1 分辨率 9 位 10 位 11 位 12 位 最大轉(zhuǎn)換時間 /ms 375 750 TM R0 R1 1 1 1 1 1 5）報警搜索。 DS18B20分辨率的設(shè)置如表 ： 表 DS18B20分辨率的設(shè)置 DS18B20依靠一個單線端口通訊。配置寄存器的 內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換率。非易失性可點擦除 EEPROM用來存放高溫觸發(fā)器 TH、低溫觸發(fā)器 TL和配置寄存器中的信息。 （ 3）高速緩存器。當(dāng)接收到溫度轉(zhuǎn)換命令（ 44H）后，開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后的溫 度以 16位帶符號擴(kuò)展的的二進(jìn)制補碼形式表示，存儲在高速緩存器RAM的第 0， 1字節(jié)中，二進(jìn)制數(shù)的前 5位是符號位。溫度傳感器是 DS18B20大的核心部分，該功能部件可完成對溫度的測量通過軟件編程可將 55~125℃ 范圍內(nèi)的溫度值按 9位、 10位、 11位、 12位的分辨率進(jìn)行量化，以上的分辨率都包括一個符號位，因此對應(yīng)的溫度量化值分別為 ℃、 ℃、 ℃、 ℃，即最高分辨率為 ℃。它是一個大于 281*1012的十進(jìn)制編碼，作為該芯片的唯一標(biāo)示代碼；最后 8位為前56位的 CRC循環(huán)冗余校驗碼 ，由于每個芯片的 64位 ROM代碼不同，因此在單總線上能夠并接多個 DS18B20進(jìn)行多點溫度實習(xí)檢驗。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 DS18B20 的主要內(nèi)部部件，下面對 DS18B20內(nèi)部部分進(jìn)行簡單的描述 : (1)64位 ROM。因為每只 DS18B20 都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。 DQ：數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳，與 TTL 電平兼容。 DS18B20 概述 DS18B20 是 Dallas 公司繼 DS1820 后推出的一種改進(jìn)型智能數(shù)字溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，只需一根線就能直接讀出被測溫度值，并可根據(jù)實際需求來編程實現(xiàn) 9~12 位數(shù)字值的讀數(shù)方式。 如果測量目的是定性 分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感 器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。當(dāng)所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。在選擇傳感器時，當(dāng)傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的串?dāng)_信號。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對 應(yīng)的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價格能否承受，還是自行研制。測量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。 溫度傳感器的選擇 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個量的測量時首先要解決的問題。當(dāng)前水溫經(jīng)過 DS18B20測量并送給單片機 , 單片機經(jīng)過 PID算法校正后輸出信號控制可控硅進(jìn)行熱電爐燒水 , 最終使水溫保持在用戶的設(shè)定值上。單片機外圍電路包括人機接口按鍵與數(shù)碼顯示電路、溫度讀取與控制電路。同時數(shù)字溫度傳感器還可直接與微處理器進(jìn)行接口，大大方便了傳感器輸出信號的處理 .數(shù)字單總線溫度傳感器是目前最新的測溫器件，它集溫度測量， A/D 轉(zhuǎn)換于一體，具有單總線結(jié)構(gòu)，數(shù)字量輸出，直接與微機接口等優(yōu)點。進(jìn)入 21世紀(jì)后，智能溫度傳感器正朝著高精度、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、研制單片機測溫系統(tǒng)等的方向發(fā)展。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央處理器（ CPU）、隨機存取存儲器（ RAM）和只讀存儲器（ ROM）。而單片機微處理器越來越豐富的外圍功能模塊，更加方便了數(shù)字式溫度傳感器輸出信號的處理 。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。 因此 ， 研究溫度的測量和 控制方法 具有重要的意義。 研究意義 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)， 它是與人類的生活、工作關(guān)系最密切的物理量，也是各門學(xué)科與工程研究設(shè)計中經(jīng)常遇到和必須精確測量的物理量。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器 (CPU)、隨機存取存儲器 (RAM)和只讀存儲器 (ROM)。但它自成系統(tǒng)，工作時并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別； （ 3） 智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器 )。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)、可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有 LM5 AD22105 和 MAX6509。此種傳感器具有功能單一 (僅測量溫度 )、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等特點，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。溫度傳感器主要經(jīng)過了三個發(fā)展階段： （ 1） 模擬集成溫度傳感器。那么無論是哪種控制，都希望水溫控制系統(tǒng)能夠有較高的精確度（起碼在滿足要求的范圍內(nèi)），從而實現(xiàn)了高精度的控制，解決身邊的問題。提高了系統(tǒng)的可移植性、擴(kuò)展性，利于現(xiàn)代測控、自動化、電氣技術(shù)等專業(yè)實訓(xùn)要求。而且因在設(shè)計中考慮到普遍性問題，所以成型產(chǎn)品不利于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方案的實施。特別是在當(dāng)前全球水資源極度缺乏的情況下，更應(yīng)該掌握好對水溫的控制，把身邊的水資源好好地利用起來。 溫度控制無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用。 溫度傳感器 DS18B20 概述 .............................................................錯誤 !未定義書簽。 設(shè)計過程中， 首先進(jìn)行硬件的設(shè)計，其次進(jìn)行軟件設(shè)計和綜合調(diào)試，最終使得此系統(tǒng)實現(xiàn)了溫度的恒溫控制智能化。 本論文介紹 “ 單片機溫度控制系統(tǒng) ” 的設(shè)計。 西安科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題 目 單片機溫度控制系統(tǒng) 院（系、部 ) ____電氣與控制工程學(xué)院 ________ 專業(yè)及班級 __________ 姓 名 _____ 指 導(dǎo) 教 師 ________ 日 期 ________ 摘 要 在工業(yè)生產(chǎn) 過程 中，人們需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。 因為 單片機具有 低功耗、高性能、可靠性好、易于產(chǎn)品化等 特點，因此 采用單片機 對溫度進(jìn)行控制不僅控制方便、簡單和靈活，而且可以提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量。單片機溫度控制系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)中的一個典型實驗設(shè)計，綜合運用了微機原理、自動控制原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、鍵盤顯示技術(shù)等諸多方面的知識。 關(guān)鍵詞： MCS51 單片機， 溫度傳感器， 可控硅， 溫度控 制 MCU Temperature Control System Design (Hardware) Specialty: Automation ABSTRACT In industrial produc