【正文】 計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM 中讀取值進(jìn)行 BCD 碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖 所示。 圖 主程序流程圖 初始化 調(diào)用顯示子程序 1S 到？ 初次上 電 讀出溫度值，溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 N Y N Y 19 讀 取 溫度子程序 讀 取 溫度子程序的主要功能是讀 取 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫，其程序流程圖如圖 所示。 主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20 的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每 1s 進(jìn)行一次。其中， DSI8B20 溫度傳感器芯片采用 “一線制 ”與單片機(jī)相連，它獨(dú)立地完成溫度量以及將溫度測(cè)量結(jié)果送到單片機(jī)的工作。然后，通過 89C52 單片機(jī)芯片對(duì)送來的測(cè)量溫度讀數(shù)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換， 最后 將此結(jié)果送入 數(shù)碼管 顯示模塊 進(jìn)行顯示 。 本溫度計(jì)大體分三個(gè)工作過程。 (也可采用發(fā)光二級(jí)管報(bào)警電路，如果需要報(bào)警，則只需將相應(yīng)位置 1，則發(fā)光報(bào)警 )報(bào)警電路硬件連接見圖 。 本設(shè)計(jì)采軟件處理報(bào)警，利用蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警輸出，采用直流供電。 接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。當(dāng)接通電源后（ ～ 15V 直流工作電壓） ,多諧振蕩器起振 ,輸出 ～ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。引腳排列依然是從左下角的那個(gè)腳 (1 腳 )開始，以逆時(shí)針方向依次為 112 腳，圖 中的數(shù)字與之一一對(duì)應(yīng)。圖中的 8 個(gè) LED 分別與上面那個(gè)圖中的 A～DP 各段相對(duì)應(yīng)，通過控制各個(gè) LED 的亮滅來顯示數(shù)字。 表 STC89 系列單片機(jī)資源一覽表 14 7 段 LED 數(shù)碼管電路及原理 7 段 LED 數(shù)碼管是利用 7 個(gè) LED(發(fā)光二極管 )外加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的 LED 組合而成的顯示設(shè)備，可以顯示 0～ 9 等 10 個(gè)數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)，使用非常廣泛。表 是 STC89 系列單片機(jī)資源一覽表。它們?cè)谥噶钕到y(tǒng)、硬件結(jié)構(gòu)和片內(nèi)資源上與標(biāo)準(zhǔn) 8052 單片機(jī)完全兼容， DIP40 封裝系列與 8051 為 pintopin 兼容。其中， STC 公司推出了 STC89 系列單片機(jī)，增加了大量的新功能，提高了 51 的性能，是 MCS51 家族中的佼佼者。 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 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 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 15us 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 60us才能完成。 圖 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序 (2)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。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。D S 18B 20 D S 18B 20 D S 18B 20 KGN D GN D GN DVC CVC C單片機(jī).... 圖 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 11 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20 采用的是 單 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) STC89C52 單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對(duì) DS18B20 芯片的訪問。采用寄生電源供電方式時(shí) VDD 端接地。另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管來完成對(duì)總線的上拉。操作協(xié)議為：初使化DS18B20(發(fā)復(fù)位脈沖 )→發(fā) ROM 功能命令 →發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。 減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè) 10 量。因此，可用多只 DS18B20 同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。 表 一部分溫度對(duì)應(yīng)值表 溫度 /℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TL 字節(jié)內(nèi)容作比較。 當(dāng)符號(hào)位 S＝ 0 時(shí)，表示測(cè)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(hào)位 S＝ 1 時(shí)，表示測(cè)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。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第 2 字節(jié)。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。低 5 位一直為 1， TM 是工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測(cè)試模式， DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶要去改動(dòng)， R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。 DS18B20 工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。頭2 個(gè)字節(jié) 包含測(cè)得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL 的拷貝 ,是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。 圖 DS18B20 管腳圖 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存 RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EEPRAM。 3． VDD： 可選擇的 VDD 引腳。開漏單總線接口引腳。 TO92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見 下 圖 ，其引腳功能描述見下： 1． GND 地信號(hào) 。 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) Vdd I/O C 64 位 ROM 和 單 線 接 口 高速緩存 存儲(chǔ)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 7 64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有 48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。 圖 總體設(shè)計(jì)方框圖 主 控 制 器 LED顯 示 溫 度 傳 感 器 單片機(jī)復(fù)位 時(shí)鐘振蕩 報(bào)警點(diǎn)按鍵調(diào)整 6 3 系統(tǒng)硬件電路組成及工作原理 DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路 DS18B20 溫度傳感器是美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二硬件電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，而且測(cè)量的準(zhǔn)確度高，故 本設(shè)計(jì) 采用方案二。 DS18B DS1822 “ 一線總線 ”數(shù)字化溫度傳感器。 現(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。 DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持 3V~ 的電 壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。 ℃ 。同 DS1820 一樣， DS18B20 也支持 “ 一線總線 ” 接口，測(cè)量溫度范圍為 55℃ ~+125℃， 5 在 10℃ ~+85℃范圍內(nèi) ， 精度為 ℃。 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器 ,具有 3 引腳 TO－ 92 小體積封裝形式 。智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。 智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線 (1WIRE)總線、 I2C 總線、 SMBUS 總線和 SPI 總線。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器 (CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)和只讀存儲(chǔ)器 (ROM)。目前，已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。 這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩 ，而且測(cè)量精度比較低 。但這樣調(diào)整只可保證在 0℃或 25℃附近有較高精度。調(diào)整的方法為：把 AD590 放于冰水混合 物中，調(diào)整電位器 R2，使 V0=。因?yàn)榱鬟^ AD590 的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻 R1 和電位器 R2 的電阻之和為 1kΩ時(shí)，輸出電壓 V0隨溫度的變化為 1mV/K。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一 (僅測(cè)量溫度 )、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路 比較復(fù)雜 。 3 2 總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì) 要求 (1)穩(wěn)定測(cè)量范圍 55℃ ～ 125℃ ,溫度顯示范圍 ℃ ～ ℃ ； (2)測(cè)量精度可達(dá)到 ℃； (3)四位共陰 七段 LED 數(shù)碼管顯示； (4)可以任意設(shè)定溫度的上下限報(bào)警功能 ，當(dāng)下限報(bào)警溫度設(shè)置為 0℃時(shí)，下限報(bào)警功能失效 。 Keil51 與 Proteus 配合使用可以在不需要硬件投入的情況下，完成單片機(jī)匯編語(yǔ)言、C 語(yǔ)言等應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)，從而縮短實(shí)際系統(tǒng)的研發(fā)周期，降低開發(fā)成本。 Proteus 具有高級(jí)原理布圖 (isis)、混合模式仿真(Prospice)、 PCB 設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線 (ARES)等功能。 軟件編程 Keil51 的簡(jiǎn)介 軟件編程用 Keil Software 公司提供的產(chǎn)品軟件 uVision3 IDE，它集項(xiàng)目管理、編譯工具、代碼編寫工具、代碼調(diào)試以及仿真于一體，適合個(gè)人開發(fā)或人數(shù)少、多開發(fā)過程的管理還不成熟的開發(fā)團(tuán)體，這一軟件簡(jiǎn)單易用。 本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用 LED 數(shù)碼管顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī) STC89C52，測(cè)溫傳感器使用 DS18B20，用 4 位共陰極 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù) ,實(shí)現(xiàn)溫度顯示 ,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。由于溫度傳感器 DS18B20 具有獨(dú)特的單 總 線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能，零待機(jī)功耗，電壓范圍僅為 ～ 而且具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確的特點(diǎn)，最主要的是用戶可定義報(bào)警設(shè)置，報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度 (溫度報(bào)警條件 )，那么只要檢測(cè)到溫度超過設(shè)定的正常人體體溫就會(huì)發(fā)出報(bào)警，這樣就能更有效的防止流感的擴(kuò)散。 隨著人們生活水平的不斷提高 ,單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)，即對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，使用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)。溫度的數(shù)字輸出顯示在 7 段 LED 數(shù)碼管顯示器上。在單片機(jī)的應(yīng)用中，一個(gè)很重要的應(yīng)用就是對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè) 。 DS18B20 溫度計(jì)還可以在高溫報(bào)警、遠(yuǎn)距離多點(diǎn)測(cè)溫控制等方面進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，具有很好的發(fā)展前景。系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫