【正文】 DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（ 單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。s 內(nèi)有效，主機(jī)寫 ” 0 ” 時(shí)序主機(jī)寫 ” 1 時(shí)序主機(jī)讀 ” 0 ” 時(shí)序主機(jī)讀 ” 1 時(shí)序30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us30 us15 us 15 us 15 us 15 us 30 us 13 因此主機(jī)必須在讀時(shí)序開(kāi)始后的 15181。當(dāng)傳送 0 時(shí)， DS18B20 在該時(shí)序結(jié)束時(shí)釋放總線，再由上拉電阻將總線拉回空閑高電平狀態(tài)。在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)序之后， DS18B20開(kāi)始在總線上傳送 1 或 0。 每次讀時(shí)序由主機(jī)發(fā)起，拉低總線至少 1181。s，且在兩次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要 1181。所以主機(jī)在發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便 DS18B20 能夠傳送數(shù)據(jù)。如果總線為高電平，則邏輯 1 被寫入 DS18B20；如果總線為低電平，則邏輯 0 被寫入 DS18B20。s~60181。s）。s 內(nèi)釋放總線，然后由上拉電阻將總線拉至高電平。兩種寫時(shí)序均以主 機(jī)拉低總線開(kāi)始。s，且在兩次寫時(shí)序之間至少需要 1181。主機(jī)在寫 1 時(shí)序向 DS18B20 圖 35 DS18B20 讀寫時(shí)序 寫入邏輯 1，而在寫 0 時(shí)序向 DS18B20 寫入邏輯 0。讀 /寫時(shí)序如圖 所示。 //否則再發(fā)復(fù)位信號(hào) }} 至少 480 us 至少 480 us主機(jī)初始化主機(jī)初應(yīng)答P r e s e n c e pu ls e60 240 us 12 （ 2） DS18B20 的讀寫控制 在寫時(shí)序期間，主機(jī)向 DS18B20 寫入數(shù)據(jù)；而在讀時(shí)序期間，主機(jī)讀入來(lái)自 DS18B20的數(shù)據(jù)。 //延時(shí) 240us break。 } DS18B20 的初始化 C語(yǔ)言程序如下所示 ： void Ds18b20_Init(void) { while(1) { if(!resetpulse()) //收到 ds18b20 的應(yīng)答信號(hào) { DQ=1。 delay60us()。 delay600us()。初始化脈沖如圖 34 所示。s~240181。s~60181。當(dāng)總線被釋放后， 5kΩ的上拉電阻將單總線拉高。s，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖 (TX)。且低位在前，高位在后。除了應(yīng)答脈沖所有 這些信號(hào)都由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)。 單片機(jī)對(duì) DS18B20 的控制方法 DS18B20 采用嚴(yán)格的單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LS Byte B bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 MS Byte 如果測(cè)得的溫度大于 0，只要 將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度； 如果溫度小于 0，測(cè)得的數(shù)值需要取反加 1 再乘 ，即可得到實(shí)際的溫度值。其寄存器有 16 位 ,高 5 位為符號(hào)位 ,低13 位為數(shù)據(jù)位。 DS18B20 只有三個(gè)引腳，一個(gè)接地，一個(gè)接電源，一個(gè)數(shù)字輸入輸出引腳接單片機(jī)的 口，電源與數(shù)字輸入輸出腳間需要接一個(gè) 的電阻。 9 DS18B20 的引腳功能 DS18B20 的引 腳功能描述見(jiàn)表 31。 AT89C51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制?？捎?5V電壓編程 ,而且擦寫時(shí)間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時(shí)間的百分之一 ,與8751/87C51 的 12V 電壓擦寫相比，不 易損壞器件，沒(méi)有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。 AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器，片內(nèi)有 4k 字節(jié)的在線可重 復(fù)編程、快速擦除快速寫入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。 P0 口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀 /寫操作。工作電壓范圍寬（ ~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～ 24MHz之間，比 8751/87C51 等 51 系列的 6MHz～ 12MHz更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。只要程序長(zhǎng)度小于 4K，四個(gè) I/O 口全部提供給用戶。它與 MCS51 系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替 MCS51 系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能。 DS18B20 與單片機(jī)接口技術(shù) 中央處理器 AT89C51 簡(jiǎn)介 （ 1） AT89C51 的特點(diǎn) AT89C51 具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： ? AT89C51 與 MCS51 系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容； ? 片內(nèi)有 4k 字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ) 器； ? 全靜態(tài)工作 ,工作范圍： 0Hz～ 24MHz； ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密； ? 128 8 位內(nèi)部 RAM； ? 32 位雙向輸入輸出線； ? 兩個(gè)十六位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 五個(gè)中斷源 ,兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)； ? 一個(gè)全雙工的異步串行口； ? 間歇和掉電兩種工作方式。 每個(gè) DS18B20 有自己的序列號(hào)，因此本系統(tǒng)可以在一根總線上掛接了 4 個(gè) 7 DS18B20，通過(guò) CRC 校驗(yàn)，對(duì)各個(gè) DS18B20 的 ROM 進(jìn)行尋址，地址符合的 DS18B20才作出響應(yīng)，接收主機(jī)的命令，向主機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)換的溫度。主機(jī)按照通信協(xié)議用一個(gè) IO 口模擬 DS18B20 的時(shí)序，發(fā)送命令（初始化命令、 ROM 命令、 RAM 命令）給 DS18B20，轉(zhuǎn)換完成之后讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值處理，用圖形液晶模塊顯示各點(diǎn)的溫度。系統(tǒng)主要由傳感器電路、液晶顯示電路、鍵盤電路、報(bào)警電路、電源電路組成， 系統(tǒng)圖如圖31 所示。 綜上所述，本課題采用方案二對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 方案二程序設(shè)計(jì)稍微復(fù)雜一些，但在電子競(jìng)賽期間我用 DS18B20 做過(guò)溫度計(jì)，也調(diào)試過(guò) LCD，并且已經(jīng)用 PROTEUS 實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的仿真。DS18B20 體積小、經(jīng)濟(jì)、使用方便靈活，測(cè)試精度高，較高的性能價(jià)格比，有 CRC校驗(yàn)，系統(tǒng)簡(jiǎn)明直觀。 方案二采用了數(shù)字溫度傳感器 DS18B20， 改變了傳統(tǒng)溫度測(cè)試方法。 方案一采用模擬溫度傳感器 AD590，轉(zhuǎn)換結(jié)果需要經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器和 AD 轉(zhuǎn)換器傳送給處理器。采用液晶顯示，同時(shí)顯示路數(shù)和溫度，每秒刷新 1 次顯示數(shù)據(jù) 。 （ 6）內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 （ 4）測(cè)量溫度范圍在 － 55C 到 ＋ 125C 之間。 （ 2）在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。 單片機(jī)LCD顯示模塊集成功放 報(bào)警器鍵盤模塊AD 轉(zhuǎn)換運(yùn)算放大器 模擬溫度傳感器 4 該方案使用了 AT89C51單片機(jī)作為控制核心 ,以智能溫度傳感器 DS18B20為溫度測(cè)量元件，采用多個(gè)溫度傳感器對(duì)各點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò) 4 4 鍵盤模塊對(duì)正常溫度進(jìn)行設(shè)置顯示電路采用 128 64 LCD 模塊，使用 LM386 作為報(bào)警電路中的功率放大器。電壓輸出型的靈敏度一般為 10mV/K，溫度 0℃ 時(shí)輸出為 0，溫度 25℃ 時(shí)輸出 。 集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便 ，溫度測(cè)量范圍廣 等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。 （ 4） 精度高 ， AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高， 在 ﹣ 55℃ ～+150℃ 范圍內(nèi)，非線性誤差為 177。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。 圖 21 基于模擬溫度傳感器的測(cè)量系統(tǒng)方案 本方案使用的測(cè)溫元件的性能指標(biāo)如下： （ 1） AD590 的測(cè)溫范圍 為 ﹣ 55℃ ～ +150℃ 。 3 第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì) 基于模擬溫度傳感器設(shè)計(jì)方案 該方案由單片機(jī)、模擬溫度傳感器 AD590、運(yùn) 算放大器、 AD 轉(zhuǎn)換器、 4 4 鍵盤、 LCD 顯示電路、集成功率放大器、報(bào)警器組成 ,如圖 所示。其中硬件開(kāi)發(fā)的難點(diǎn)在于各種元器件的選擇和使用，如各種電阻、電容等的選擇。主要研究 DS18B20 與單片機(jī)的通信協(xié)議、時(shí)序及一些 C51 通用程序等。 （ 4）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。 （ 3）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用以AT89C51 為核心的單片機(jī)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)、 報(bào)警等功能。 （ 3）本課題綜合了現(xiàn)代測(cè)控、電子信息、計(jì)算機(jī) 技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域方方面面的知識(shí)，具有綜合性、科學(xué)性、代表性，可全面檢驗(yàn)和促進(jìn)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐技能 。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，其目的在于： （ 1） 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)、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。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)有了更高的飛躍，我們現(xiàn)在完全可以運(yùn)用單片機(jī)來(lái)代替人工測(cè)量 ,這樣既省時(shí)又省力。所以，相對(duì)于傳統(tǒng)溫度傳感器而言 ,DS18B20 數(shù)字溫度傳感器具有更高的經(jīng)濟(jì)性、靈活性、抗干擾性和精確度 ,在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。 工作時(shí)由控制信號(hào)進(jìn)行具體測(cè)量點(diǎn)識(shí)別 ,這使得布線工作大大簡(jiǎn)化 ,可以方便地構(gòu)成多傳感器測(cè) 量網(wǎng)絡(luò)。近年來(lái)，已經(jīng)有不少分布式溫度傳感器的報(bào)道，包括基于光纖非線性效應(yīng)的拉曼溫度傳感器等，但由于其昂貴的成本而無(wú)法得到廣泛的應(yīng)用。 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顯突出，已成為自動(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。 溫度的變化會(huì)給我們的生活、工作、生產(chǎn)等帶來(lái)重大影響，因此對(duì)溫度的測(cè)量至關(guān)重要。我們已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的信息時(shí)代，測(cè)量技術(shù)也成為當(dāng)今科技的一個(gè)主流，廣泛地深入到研究和應(yīng)用工程的各個(gè)領(lǐng)域?；?AT89C51 單片機(jī)的多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)具有硬件組成簡(jiǎn)單、多點(diǎn)溫度檢測(cè)、讀數(shù)方便、精度高、測(cè)溫范圍廣等特點(diǎn)，在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。第四章重點(diǎn)剖析了軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程。第二章確定設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)采用了 LCD12864 液晶顯示模坖，LCD12864 作為顯示器 ,形象直觀的顯示測(cè)出的溫 ?值。 研究 方法、手段及步驟： 一、 系統(tǒng)產(chǎn)生背景 二、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)意義 三、 系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題答復(fù) （ 1） 系統(tǒng)概述 （ 2） 實(shí)現(xiàn)的功能概述 （ 3） 溫度傳感器的選擇 （ 4） 總體方案論證 四、 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) （ 1） DS18B20 與單片機(jī)接口電路 （ 2） 鍵盤接口電路 （ 3） 顯示電路 （ 4） 報(bào)警電路 （ 5） 電源電路 （ 1） 主程序設(shè)計(jì) （ 2） 溫度傳感器的讀寫及顯示程序 五、 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)解析及實(shí)現(xiàn) 3 參考文獻(xiàn)： [1]康華光 .電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分第四版） [M]，北京： 高等教育出版社 ， [3]李全利，仲偉峰，徐軍 .單片機(jī)原理以及應(yīng)用 [M].北京： 清華大學(xué)出版社， [4]林伸茂 . 80C51 單片機(jī)徹底研究篇 [M].北京： 人民郵電出版社， [5]張勝全 . 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