【正文】 H，然后發(fā)一個(gè)脈沖（ 104μ s），并接著讀取 DS18B20序列號(hào)的一位。 (8) 重復(fù)第 4步到第 7步， 直到所有的 DS18B20 測(cè)量處理完。 (6) 發(fā)讀溫度值命令 BEH，讀取溫度值。 (4) 發(fā)匹配 ROM 命令 55H。 (2) 發(fā)啟動(dòng)所有在線的 DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換命令 44H。由于已經(jīng)在上面獲取了多個(gè) DS18B20 的 ROM 代碼并在 AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部的 E2PROM 中建立了測(cè)量位置點(diǎn)和傳感器 64位 ROM 代碼之間的關(guān)系表，因此對(duì)多個(gè)溫度的 巡回測(cè)量流程圖如圖 42所示。 程序設(shè)計(jì)及巡檢子程序設(shè)計(jì) 程序處理是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，即簡(jiǎn)潔的硬件結(jié)構(gòu)是靠復(fù)雜的軟件來支持的。 (4) 近幾年推出的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng) , 有些是支 持高級(jí)語言的 ,如 C51與 PL/M96的編程和在線跟蹤調(diào)試。 (2) 采用自頂向下的程序設(shè)計(jì)。報(bào)警電路如圖 311 所示。本次設(shè)計(jì)采用蜂鳴器。鍵盤電路如圖 310 所示。如圖 39為顯示電路。當(dāng)數(shù)碼管顯示的時(shí)候，由于人眼的視覺暫留效果，仍然感覺到所有的數(shù)碼管都同時(shí)在顯示，此方法用到的是硬件掃描，成本低，但是占用的 CPU 資源多，亮度也不如靜態(tài)顯示。比起動(dòng)態(tài)顯示器，靜態(tài)顯示器的亮度較高，編程也很容易，管理也較簡(jiǎn)單，但就是占用輸入輸出線資源較多，而且沒有位選信號(hào)，線路復(fù)雜，成本也高。 LED 數(shù)碼管顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。 MAX7221 的特點(diǎn)是顯示多樣、需要單片機(jī)輸入輸出口少（只需要 3根）、編程靈敏、簡(jiǎn)單且實(shí)用等，但是它是共陰極的驅(qū)動(dòng)器。該電路由晶體管（ NPN）、顯示器（共陽極LED）和電阻構(gòu)成。 LED 顯示器采用 8 段發(fā)光二極管。SW1～ SW4 通道 0～通道 3報(bào)警， XUNJIAN 為巡檢鍵 ,關(guān)閉進(jìn)入巡檢模式。 （ 3）命令按鍵 5個(gè)：通道 0～通道 3 按鍵，巡檢鍵。該控制系統(tǒng)的功能如下： （ 1）溫度控制得設(shè)定范圍為 0～ 100℃，最小分辨率為 ℃。用 4 只 DS18B20 同時(shí)測(cè)控 4 路溫度（視實(shí)際需要還可擴(kuò)展通道數(shù)）。 DS18B20 與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 溫度采集是工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常遇到的問題。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。溫度表示值為 9bit，高位為符號(hào)位。同時(shí)，計(jì)數(shù)器復(fù)位在當(dāng)前溫度值上，電路對(duì)振蕩器的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)直到回零。內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)一個(gè)受溫度影響的振蕩器的脈沖計(jì)數(shù)，低溫時(shí)振蕩器的脈沖可以通過門電路，而當(dāng)?shù)竭_(dá)某一設(shè)置高溫時(shí)，振蕩器的脈沖無法通過門電路。 U U 1 μ s 60 ～ 120 μ s 主 C P U 寫 0 時(shí) D S 18 B 20 采樣區(qū) 1 μ s 15 μ s 30 μ s D S 18 B 20 采樣區(qū) GND 1 15 μ s 1 μ s 30 μ s GND 1 15 μ s 15 μ s 60 ～ 120 μ s 主 C P U 寫 1 時(shí) 圖 37 DS18B20的寫時(shí)序 基于單片機(jī)的多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 對(duì)于 DS18B20 寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫 0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少 60μ s，保證 DS18B20 能夠在 15μ s 到 45μ s 之間能夠正確地采樣 I/O總線上的 “ 0”電平，當(dāng)要寫 1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在 15μ s 之內(nèi)就得釋放單總線。 DS18B20 在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要 60μ s才能完成。 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 電源檢測(cè) 存儲(chǔ)器控制邏輯 溫度傳感器 高溫度觸發(fā) 低溫度觸發(fā) 64 位ROM和單線借口 存儲(chǔ)器 8 位 CRC 觸發(fā)器 榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 V DD GND 主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖 最小值： 480 μ s 最大值： 960 μ s D S 18B 20 發(fā)出應(yīng)答脈沖 主機(jī)接受所需要最短時(shí)間 480 μ s 60 ～ 240 μ s 圖 35 DS18B20的復(fù)位時(shí)序 DS18B20 的讀時(shí)序 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0時(shí)序和讀 1時(shí)序兩個(gè)過程。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。 由于 DS18B20 是在一根 I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。其工作時(shí)序 包括復(fù)位時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，如圖 34， 35， 36所示。圖 34所示為 DS18B20 的內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、 64 位激光 ROM 單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器（內(nèi)含 RAM），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的 TH和 TL 觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、 8 位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）發(fā)生器等七部分。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。 序號(hào) 名稱 引腳功能描述 1 GND 地信號(hào) 2 DQ 數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。 6） 內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 4） 測(cè)量溫度范圍在－ 55℃到＋ 125℃之間。 2） 在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無二的序列號(hào)。 （ 1） DS18B20 的引腳介紹 TO－ 92封裝的 DS18B20 的引腳排列見圖 ，其引腳功能描述見表 31。它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理。由于 DS18B20 只有三個(gè)引腳，其中兩根是電源線 VDD 和 GND，另外一根用作總線 DQ(Data In/Out)，由于其輸出和輸 入均是數(shù)字信號(hào)且與 TTL 電平兼容，因此其可以與微處理器直接進(jìn)行接口，從而省去了一般傳感器所必需的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。 DS18B20 提供 9位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無需任何外圍硬件。從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息，僅需要一根口線（單線接口）。用 4只 DS18B20 同時(shí)測(cè)控 4路溫度（視實(shí)際需要還可擴(kuò)展通道數(shù)）。對(duì)于手動(dòng)按鈕復(fù)位，它是通過手動(dòng)操作按鍵來給 RST 一個(gè)高電平，這種復(fù)位方式可以滿足設(shè)計(jì)的要求，原因是，手動(dòng)按鍵的時(shí)候總是有一個(gè)過程，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，系統(tǒng)能夠有足夠的時(shí)間復(fù)位。隨著電容充電的完成，RST端變成低電平。 對(duì)于上電復(fù)位，上電以后，復(fù)位電路通過電容使 RST 持續(xù)一段時(shí)間的高電平，如果 RST 能夠持續(xù)充足時(shí)間的高電平，系統(tǒng)就有足夠的時(shí)間復(fù)位，那么就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)復(fù)位的可靠性。 圖 32 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 為了使系統(tǒng)能夠從正確的初始狀態(tài)開始工作，就必須在啟動(dòng)單片機(jī)的時(shí)候?qū)纹瑱C(jī)復(fù)位。本設(shè)計(jì)使用 NPO 電容，原因是它的溫度穩(wěn)定性比較好。電路對(duì)外接電容的值盡管沒有明確的要求，然而電容的晶體振蕩器頻率會(huì)受到電容大小的影響，以及振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性都會(huì)受到影響。晶振的起振頻率有兩個(gè)，一個(gè)是 ，另一個(gè)是 12MHZ，本設(shè)計(jì)的 AT89S52單片機(jī)采用的是 12MHz。此放大器有兩個(gè)引腳，一個(gè)是的輸入引腳 XTAL1，另一個(gè)是輸出引腳 XTAL2，這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，目的是用來構(gòu)成一個(gè)自激勵(lì)振蕩器。一般時(shí)鐘設(shè)計(jì)有兩種形式： 內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。 時(shí)鐘電路 通常 由晶震控制芯片 、 電容 和 晶體震蕩器組成 。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，壽命長(zhǎng)、速度快、低功耗、低噪聲、可靠性高的特點(diǎn)及 16 位、 32 位單片機(jī)的出現(xiàn)，在工業(yè)領(lǐng)域仍具有很大的發(fā)展?jié)摿Α? MOV A， P1 ；讀 P1 口引腳狀態(tài)到 A。因此，準(zhǔn)雙向口作為輸入口時(shí)，應(yīng)先使鎖存器置 1（稱之為置輸入方式）。當(dāng)內(nèi)部總線給口鎖存器置 0或 1時(shí)，鎖存器中的 0、 1狀態(tài)立即反映到引腳上。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即 從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。Pin9:RESET/ 復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) AT89S52 通電，時(shí)鐘電路開始工作，在 RESET引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。 輸入輸出腳， Pin1Pin8 為 輸入輸出腳 ,Pin21Pin28 為 輸 硬 件復(fù)位為止入輸 出腳，Pin10Pin17 為 輸入輸出腳。本設(shè)計(jì)采用片內(nèi)時(shí)鐘 電路，外接晶振和電容組成振蕩器。 Pin18:時(shí)鐘 XTAL2 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。 其對(duì)應(yīng)的引腳功能 ： Pin40:正電源腳，正常工作或?qū)ζ瑑?nèi) EPROM 抄寫程序時(shí)，接 +5V 電源?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。片上 Flash 允許程序存 儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 AT89S52 的性能及應(yīng)用 功能特性描述： AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 在上述著名的半導(dǎo)體企業(yè)產(chǎn)品中，尤其在工業(yè)測(cè)控場(chǎng)合，運(yùn)用較多的為 Intel公司的 MCS51 系列， Microchip 公司的 PIC 系列，如果作單路溫度測(cè)量，恐怕要選擇該系列的 CPU，但由于本系統(tǒng)涉及的是多路，各路報(bào)警的輸出信號(hào) 需要單獨(dú)輸出，而且考慮信號(hào)調(diào)理電路的切換等還需要不少的控制線，因此該系列的少引腳特點(diǎn)就不適合本設(shè)計(jì)的需要，因此，本設(shè)計(jì)還是選用了 ATMEL 最新的 8 位單片機(jī)榆林學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 AT89S52 作為本系統(tǒng)的 CPU。由于 DS18B20只有三個(gè)引腳，其中兩根是電源線 VDD和 GND，另外 一 根用作總線 DQ(Data In/Out)，由于其輸出和輸入均是數(shù)字信號(hào)且與 TTL 電平兼容，因此其可以與微處理器直接進(jìn)行接口，從而 省去了一般傳感器所必需的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。 DS18B20 提供 9 位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無需任何外圍硬件。從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息，僅需要一根口線（單線接口）。用 4只 DS18B20 同時(shí)測(cè)控 4路溫度（視實(shí)際需要還可擴(kuò)展通道數(shù)）。 根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)以及硬件的特點(diǎn)，本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖 21所示 圖 21總體 設(shè)計(jì)框圖 AT89S52 報(bào)警 時(shí)鐘電路 鍵盤電路 4 位 LED 顯示 DS18B20 1 DS18B20 2 DS18B20 3 DS18B20 4 基于單片機(jī)的多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 一個(gè)溫度采集系統(tǒng) ,包括被采集信息的采集、轉(zhuǎn)換、顯示等環(huán)節(jié)，在本多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包括 CPU 的選型以及包括顯示電路、存儲(chǔ)器、報(bào)警電路、電源電路等設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)工作原理分析 在測(cè)溫系統(tǒng)中我們常常用到集成型溫度傳感器，集成型溫度傳感器可以達(dá)到較高的精度，在集成型溫度傳感器的使用過程中，由于采用的單總線傳輸方式進(jìn)行對(duì)遠(yuǎn)距離的多點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測(cè)，所以在程序的控制上比較復(fù)雜。單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，單片機(jī)與電腦之間能更好地進(jìn)行串口通訊 。 用四只 DS18B20 同時(shí)采集 4 路溫度。 在溫度采集系統(tǒng)中我們經(jīng)常用到集成型溫度傳感器，集成型傳感器可以達(dá)到較高的精度，在集成型溫度傳感器的使用過程中，由于采用的單總線傳輸方式進(jìn)行對(duì)遠(yuǎn)距離的多點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測(cè)，故在程序的控制上較復(fù)雜。與此同時(shí)，還需探究新 的采集方法，改進(jìn)以前的技術(shù)，以滿足不同條件下的溫度采集需要。 國內(nèi)的溫度控制儀發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段為動(dòng)圈式控溫儀，顯示精度差，升溫速度和加熱時(shí)間設(shè)定都不能自動(dòng)控制；第二階段為數(shù)字式控溫儀，精度有所提高，但控制精度低，反應(yīng)不靈敏；第三階段為智能型控溫儀，帶有特有的程序，控制精度高，減少了誤差。溫度采集是過程控制中的重要課題，各行業(yè)對(duì)高性能的溫度采集系統(tǒng)的需求也在日益增加。 溫度是表征物體冷熱程度的物理量，是國際單位制中 7 個(gè)基本物理量之一，基于單片機(jī)的多路溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 它與人類生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究有著密切關(guān)系。在不斷的完善通用操作系統(tǒng)的過程中，單片機(jī)在數(shù)據(jù)處理，模擬仿真，人工智能等得到了廣泛的應(yīng)用。采用單片機(jī)設(shè)計(jì)的多路溫度采集系統(tǒng)，可進(jìn)行溫度檢測(cè)、采集及顯示，對(duì)于提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源、資源都有非常重要的作用。采取單片機(jī)作為核心，可完成對(duì)溫度的采集