【正文】 0 腳為空腳 單片機(jī)與圖形液晶的接口電路 LCD 與單片機(jī)的接口電路如圖 所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì) LCD 的控制方法將在下一章中詳細(xì)介紹。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程之中可以通過(guò)按“重新設(shè)置”鍵，對(duì)溫度重新進(jìn)行設(shè)置。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，先按“設(shè)置”鍵，然后按相應(yīng)的數(shù)字鍵，按“左移”或者“右本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 14 頁(yè) 共 61 頁(yè) 移”鍵改變其他溫度的值。當(dāng)有鍵按下時(shí)，將產(chǎn)生中斷，在中斷程序里對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，得到按鍵的鍵值。初始化時(shí)鍵盤(pán)行線(xiàn)為高電平，列線(xiàn)為低電平。表 DS18B20 ROM 命令指令 協(xié)議 功能讀 ROM 33H 讀 DS18B20 中的編碼(即 64 位地址)符合 ROM 55H發(fā)出此命令后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪(fǎng)問(wèn)單總線(xiàn)上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS18B20,使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS18B20 的讀寫(xiě)作準(zhǔn)備搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線(xiàn)上 DS18B20 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位ROM 地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備跳過(guò) ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個(gè) DS18B20 工作告警搜索命令0ECH 執(zhí)行后，只有溫度超過(guò)廟宇值上限或下限的片子才做出響應(yīng)溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動(dòng) DS18B20 進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)為 500ms(典型為 200ms),結(jié)果豐入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中讀暫存器 BEH 讀內(nèi)部 RAM 中 9 字節(jié)的內(nèi)容本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 13 頁(yè) 共 61 頁(yè) 寫(xiě)暫存器 4EH 發(fā)出向內(nèi)部 RAM 的第 4 字節(jié)寫(xiě)上、下溫度數(shù)據(jù)命令，緊該溫度命令之后，傳達(dá)兩字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器48H 將 RAM 中第 4 字內(nèi)容復(fù)制到 E2PROM 中重調(diào)E2PROM0B8H 將 E2PROM 中內(nèi)容恢復(fù)到 RAM 中的第 4 字節(jié)讀供電方式 0B4H 讀 DS18B20 的供電模式，寄生供電時(shí) DS18B20 發(fā)送“0” ，外部供電時(shí) DS18B20 發(fā)送“1” 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì) 行列式鍵盤(pán)與單片機(jī)接口電路根據(jù)本設(shè)計(jì)需要，本系統(tǒng)采用了 44 鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度值和功能鍵的設(shè)定。ROM 命令通過(guò)每個(gè)器件 64bit 的 ROM 碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有多個(gè)器件掛在總線(xiàn)上）與之進(jìn)行通信。s 內(nèi)釋放總線(xiàn)，并且采樣總線(xiàn)狀態(tài)。DS18B20 發(fā)出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)序下降沿起始后的 15181。若 DS18B20 發(fā)送 1，則保持總線(xiàn)為高電平；若發(fā)送 0，則拉低總線(xiàn)。s。s 的恢復(fù)時(shí)間。所有讀時(shí)序至少 60181。② 讀時(shí)序DS18B20 只能在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序時(shí)才能向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)。s 期間，DS18B20 采樣總線(xiàn)的狀態(tài)。在寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始后的 15181。產(chǎn)生寫(xiě) 0 時(shí)序：主機(jī)拉低總線(xiàn)后，必須在整個(gè)時(shí)序期間至 少 480us 至 少 480us主 機(jī) 初 始 化 主 機(jī) 初 應(yīng) 答Presnce pulse6024主 機(jī) 寫(xiě) ”0時(shí) 序 主 機(jī) 寫(xiě) ”1時(shí) 序主 機(jī) 讀 ”0時(shí) 序 主 機(jī) 讀 ”1時(shí) 序30us15us15us 15us15us30us30us15us15us 15us15us30us本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 12 頁(yè) 共 61 頁(yè) 保持低電平（至少 60181。產(chǎn)生寫(xiě) 1 時(shí)序：主機(jī)拉低總線(xiàn)后，必須在 15181。s 的恢復(fù)時(shí)間。所有寫(xiě)時(shí)序至少需要60181。① DS18B20 寫(xiě)時(shí)序DS18B20 存在兩種寫(xiě)時(shí)序：“寫(xiě) 1”和“寫(xiě) 0”。在每一個(gè)時(shí)序，總線(xiàn)只能傳輸一位數(shù)據(jù)。初始化脈沖如圖 所示。s~240181。s~60181。當(dāng)總線(xiàn)被釋放后，5kΩ 的上拉電阻將單總線(xiàn)拉高。（1）初始化序列：復(fù)位脈沖和應(yīng)答脈沖在初始化過(guò)程中，主機(jī)通過(guò)拉低單總線(xiàn)至少 480181。總線(xiàn)上傳輸?shù)乃袛?shù)據(jù)和命令都是以字節(jié)為單位。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)類(lèi)型：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫(xiě) 0、寫(xiě) 讀 0 和讀 1。如表 所示，是 DS18B20 的溫度與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)寄存器高 5 位為 1 時(shí)，表示溫度為負(fù)，否則為正。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 9 頁(yè) 共 61 頁(yè) 圖 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 溫度寄存器格式和溫度/數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系DS18B20 溫度寄存器如表 所示。表 　DS18B20 引腳功能描述序號(hào) 名稱(chēng) 引腳功能描述1 GND 地信號(hào)2 DQ 數(shù)字輸入輸出引腳,開(kāi)漏單總線(xiàn)接口引腳,當(dāng)使用寄生電源時(shí),可向電源提供電源3 VDD 可選擇的 VDD 引腳,當(dāng)工作于寄生電源時(shí),該引腳必須接地 DS18B20 與單片機(jī)接口電路如圖 所示，為單片機(jī)與 DS18B20 的接口電路。采用這種DS18B20 尋址技術(shù)，使系統(tǒng)硬件電路更加簡(jiǎn)單。在系統(tǒng)啟動(dòng)之時(shí)，可以通過(guò) 44 鍵盤(pán)設(shè)置各點(diǎn)溫度的上限值，當(dāng)某點(diǎn)溫度超過(guò)設(shè)置值時(shí)，報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，液晶顯示該傳感器的路數(shù)、設(shè)置溫度值、實(shí)際溫度值，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。圖 系統(tǒng)原理圖DS18B20 是數(shù)字溫度傳感器，它的輸入/輸出采用數(shù)字量，以單總線(xiàn)技術(shù)，接收主機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù) DS18B20 內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給主機(jī)。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 7 頁(yè) 共 61 頁(yè) 3 電路設(shè)計(jì) 工作原理 基于 DS18B20 多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)以 AT89C51 為核心器件，以 KEIL 為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，以 PROTEUS 作為仿真軟件設(shè)計(jì)而成的。因此，該方案完全具有可行性，同時(shí)體現(xiàn)了技術(shù)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)上也有很大的優(yōu)勢(shì)。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)試，如:環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品等。它能在現(xiàn)場(chǎng)采集溫度數(shù)據(jù)，直接將溫度物理量變換為數(shù)字信號(hào)并以總線(xiàn)方式傳送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 912 位的數(shù)字式讀數(shù)方式，因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高，大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力。它控制雖然簡(jiǎn)單，成本低，但是后續(xù)電路復(fù)雜，且需要進(jìn)單片機(jī)溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器 LCD顯 示 電 路集成功放 報(bào)警器4鍵 盤(pán)溫 度 傳 感 器DS18B20溫 度 傳 感 器溫 度 傳 感 器本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 6 頁(yè) 共 61 頁(yè) 行溫度標(biāo)定，集成溫度傳感器 AD590 輸出為電流信號(hào),且輸出信號(hào)較弱，所以需要后續(xù)放大及 A/D 轉(zhuǎn)換電路，如采用普通運(yùn)放則精度難以保證，而測(cè)量放大器價(jià)格較高，這樣會(huì)使系統(tǒng)成本升高。綜合模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器的性能指標(biāo)，以上兩個(gè)方案都能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。 方案論證本設(shè)計(jì)要求測(cè)量的點(diǎn)數(shù)為 4，測(cè)溫范圍為55℃～+128℃，精度為 ℃。（5）數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶(hù)可以從 9 位到 12 位選擇。（3）實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 圖 基于數(shù)字溫度傳感器測(cè)量系統(tǒng)方案本課題采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 作為測(cè)為測(cè)溫元件,它具有如下特點(diǎn):（1）只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。電流輸出型的靈敏度一般為 1mA/K。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種?！?。（3）輸出電阻為 710MW。（2）AD590 的電源電壓范圍為 4V～30V，電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。本方案采用模擬溫度傳感器 AD590 作為測(cè)溫元件，傳感器將測(cè)量的溫度變換轉(zhuǎn)換成電流的變化，再通過(guò)電路轉(zhuǎn)換成電壓的變化，使用運(yùn)算放大器交將信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，最后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳給給單片機(jī)，單片機(jī)將溫度值進(jìn)行處理之后用 LCD 顯示 ，當(dāng)溫度值超過(guò)設(shè)置值時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始報(bào)警。軟件開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)在于 DS18B20 的時(shí)序，如果時(shí)序不正確，將無(wú)法讀出正確的溫度值，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)分為硬件和軟件兩個(gè)方面。本課題采用匯編語(yǔ)言，利用 Keil 編譯器進(jìn)行編程及調(diào)試。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括：溫度檢測(cè)、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理、顯示、鍵盤(pán)設(shè)定、報(bào)警電路等部分。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 3 頁(yè) 共 61 頁(yè) （2）研究比較各相關(guān)元器件的功能與特點(diǎn)，選擇合適的元器件。 課題研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容如下：（1）在廣泛查閱溫度檢測(cè)控制理論和方法、測(cè)溫技術(shù)和溫度控制技術(shù)等資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的控制要求及應(yīng)用領(lǐng)域完成對(duì)系統(tǒng)方案的總體設(shè)計(jì)。這就對(duì)糧情檢測(cè)系統(tǒng)提出了較高的要求（《 一種基于單線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》 ） 。隨著社會(huì)的發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也進(jìn)人了工廠化、數(shù)字化時(shí)代,人們開(kāi)始“使用人工設(shè)施、人工控制環(huán)境因素,使植物獲得最適宜的生長(zhǎng)條件,從而延長(zhǎng)生產(chǎn)季節(jié),獲得最佳產(chǎn)出”,由此“工廠化農(nóng)業(yè)”應(yīng)運(yùn)而生并被廣泛接受（《單總線(xiàn)溫度傳感器DS18B20 及其在溫室系統(tǒng)中的應(yīng)用》 ） 。單總線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器,具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易于與微控制器接口優(yōu)點(diǎn),適合于各種溫度測(cè)控系統(tǒng)（《數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 及其應(yīng)用》） 。隨著我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)在科技和生產(chǎn)各領(lǐng)域都取得了飛速的發(fā)展和進(jìn)步，發(fā)展以溫度傳感器為載體的溫度測(cè)量技術(shù)具有重大意義。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段:傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件)；模擬集成溫度傳感器／控制器；數(shù)字溫度傳感器。（3） 本課題的研究可以使學(xué)生更好地掌握基于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，提高電子產(chǎn)品研發(fā)素質(zhì)、本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) （ 論 文 ） 第 2 頁(yè) 共 61 頁(yè) 增強(qiáng)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作的能力。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，其目的在于：（1）掌握數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的原理、性能、使用特點(diǎn)和方法，利用 C51對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程。顯示數(shù)據(jù)每一秒刷新一次。本設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)測(cè)量的溫度的點(diǎn)數(shù)為 4 個(gè)，測(cè)量精度為 ℃，測(cè)溫范圍為55℃～+128℃。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，作為各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸相處理的功能器件，溫度傳感器的作用日益突出，成為自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)量測(cè)試中不可缺少的重要技術(shù)工具，其應(yīng)用已遍及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分流才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品；沒(méi)有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備不能正常工作，糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類(lèi)的品質(zhì)就沒(méi)有保障。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，在電力、化工、石油、冶金、機(jī)械制造、大型倉(cāng)儲(chǔ)室、實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)場(chǎng)塑料大棚甚至人們的居室里經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)實(shí)際的要求對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行控制。關(guān)鍵詞 DS18B20, 仿真, 測(cè)量系統(tǒng), PROTEUS 英 文 摘 要Title MULTIPOINT TEMPERATURE DETECTION SYSTEM DESIGNAbstractThis system introduced on the DS18B20 multipoint temperature measurement system ponents, design, circuit theory, program design and product development process. DS18B20 multipoint temperature measurement system is controlled by the core AT89C51 SCM , smart temperature sensing DS18B20 targets for the control, and is used of Edit collected materials language programming system functions. The system is the smallest MCU system, sensor circuit, alarm circuits, LCD display circuit, the five major determinant keyboard circuit ponents. The system is constituted from PROTEUS software, and the system design and simulation, and the eventual adoption of hardware verification six big part. It is applicable to electric power industry, coal mine, forest, a fire, key figures building etc. place, return can used for environment bad of industry control the spot. DS18B20 through a single bus technology, to achieve the longrange environmental temperature measurement and monitoring.Key words DS18B20, simulation,