【正文】 應(yīng)用基礎(chǔ)教程[M].并且能夠熟悉使用proteus進(jìn)行硬件仿真，keil進(jìn)行程序編譯，培養(yǎng)了分析問題、解決問題、獨(dú)立設(shè)計(jì)和制作電子產(chǎn)品的能力。絕對溫度（PTAT），它的測溫精度較高,其誤差在時(shí)間和外部環(huán)境變化的條件下,保持相當(dāng)高的穩(wěn)定性。是基于帶隙結(jié)構(gòu)的數(shù)字式溫度傳感器，PN度，往往很多場合需要更加精確的溫度，在所測溫度精度不變的基礎(chǔ)上必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。由于DS18B20的測量精度只有177。只需一根端口線就能與諸多DS18B20根或2支持單總線協(xié)議，我們還可以將多個(gè)DS18B20芯片控制溫度傳感器DS18B20，再輔之以部分外圍電路實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度的監(jiān)測，性能穩(wěn)定，精度教高，而且擴(kuò)展性能很強(qiáng)大。但只有能夠?qū)崿F(xiàn)正常循環(huán)顯示溫度值，那么本次設(shè)計(jì)基本成功。 a b c d 各路溫度顯示圖圖中a、b、c圖分別為第1路、第2路、第3路檢測的溫度，圖d為循環(huán)一周期后重新顯示的第1路溫度。 系統(tǒng)初始調(diào)試圖由于剛上電時(shí)DS18B20還沒有初始化成功，所以三路都顯示為85℃。軟件調(diào)試到液晶能顯示溫度值，而且在有溫度變化時(shí)（例如改變傳感器的溫度值）顯示溫度能改變。 元器件清單序號名稱型號單位數(shù)量備注1電阻10K?支22電容30pF支23晶振12MHz支14三極管9012支15蜂鳴器支16滑動(dòng)變阻器10K?支17電阻5K?支38液晶顯示器LCD1602支19單片機(jī)AT89C51支1由于DS18B20與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對DS18B20進(jìn)行讀/寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀/寫時(shí)序，否則將無法讀取測量結(jié)果。 a b c d 三路溫度仿真圖 系統(tǒng)調(diào)試本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)的調(diào)試以程序的調(diào)試為主。先從實(shí)驗(yàn)室獲取各個(gè)模塊電路所需要的所有元器件。圖d為循環(huán)回來顯示的1路溫度值。圖b顯示為第2路DS18B20檢測的溫度，其溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，報(bào)警指示燈不亮。其中圖a為第1路DS18B20所檢測的溫度，℃，液晶顯示與DS18B20的一致，說明仿真正確。 系統(tǒng)仿真圖。 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖第6章 仿真、制作及系統(tǒng)調(diào)試 仿真結(jié)果通過Proteus軟件對系統(tǒng)進(jìn)行仿真。 計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序?qū)⒆x取值進(jìn)行碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。 寫DS18B20流程圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms?；?。時(shí)間隙，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平并保存60μs。內(nèi)允許數(shù)據(jù)線拉到高電平。如果線上事高電平，就是寫1，如果是低電平，就是寫0。的窗口內(nèi)對I/O在一個(gè)15μs的恢復(fù)時(shí)間。時(shí)間隙。有兩種寫時(shí)間隙，寫1同樣，先設(shè)置循環(huán)次數(shù)為8次，通過總線延遲將8位數(shù)據(jù)寫入單片機(jī)內(nèi)。所有讀時(shí)間隙必須最少60μs，包括兩個(gè)讀周期至少1μs的恢復(fù)時(shí)間。在讀時(shí)間隙的結(jié)尾，I/O腳驅(qū)動(dòng)拉為的電平保持15μs，以讀取I/O當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)從高電平拉到低電平時(shí)，寫時(shí)間隙開始，數(shù)據(jù)線必須保持至少1μs；從DS18B20輸出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)間隙的下降沿出現(xiàn)后15μs內(nèi)有效。當(dāng)從DS18B20首先設(shè)置循環(huán)次數(shù)為8次，通過總線延遲將8位數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)內(nèi)。若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起最少要480μs；將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。 DS18B20初始化 。 主程序主程序調(diào)用各個(gè)子程序，并系統(tǒng)的控制各執(zhí)行模塊之間的結(jié)合與聯(lián)系，處理子程序送來的數(shù)據(jù)。的內(nèi)容是否與預(yù)設(shè)一樣，如不一樣，則發(fā)光報(bào)警。當(dāng)所測溫度超過或者低于所預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，數(shù)據(jù)口相應(yīng)拉高電平，報(bào)警輸出。 LCD1602液晶顯示屏的接口連線 溫度檢測電路，、DS18B20采用外部供電方式，I/O口線要接5K?左右的上拉電阻，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)。： 單片機(jī)復(fù)位電路 顯示電路，最后兩個(gè)管腳LED+接高電平+5V，LED接地。 時(shí)鐘電路，振蕩頻率取決于適應(yīng)晶體的振蕩頻率，~12MHz，CC2主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定作用，電容可取5~30pF。 行地址格式RSR/WDB7DB6DB5DB3DB2DB00001字符地址行號 設(shè)定CGRAM中的數(shù)據(jù)格式RSR/WDB7DB5DB4DB010一般取‘000’每行5點(diǎn)的字模數(shù)據(jù)第4章 硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件組成本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)作為控制核心，采用多個(gè)溫度傳感器對多點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測，以液晶顯示屏分別循環(huán)顯示檢測的溫度。首先寫入行地址。在設(shè)定內(nèi)容時(shí)，要逐行設(shè)定，每行對應(yīng)一個(gè)CGRAM，每行5點(diǎn)，共8行。 LCD160內(nèi)含的CGROM字符代碼表中的00H~07H地址中的內(nèi)容沒有定義，它是用戶自定義區(qū)域。 LCD1602引腳示例 引腳功能表序號名稱描述1GND接地2VCC接+5V3VL液晶顯示器對比度調(diào)整端4RS寄存器選擇端5RW讀寫控制端6EN使能端714D0D7雙向數(shù)據(jù)端15BL+背燈電源正極16BL背燈電源負(fù)極 指令介紹LCD1602液晶顯示器內(nèi)部共有11條指令。每個(gè)點(diǎn)陣都可以顯示一個(gè)字符。 外部供電方式單點(diǎn)測溫電路 LCD1602液晶顯示器LCD1602液晶顯示器是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示162即32個(gè)字符。外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡單，可以開發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度 監(jiān)控系統(tǒng)。 DS18B20測溫原理框圖 DS18B20的外部電源供電方式，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證 轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè)DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)測溫系統(tǒng)。計(jì)數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)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，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。 DS18B20工作原理DS18B20的讀寫時(shí)序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s 減為750ms。讀供電方式0B4H讀DS1820的供電模式。復(fù)制暫存器48H將RAM中第3 、4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM中。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。跳過 ROM0CCH忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。搜索 ROM0FOH用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個(gè)數(shù)和識別 64 位 ROM 地址。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，當(dāng)DS18B20收到信號后等待16～60微秒左右，后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表1所示。R1和R0用來設(shè)置分辨率，：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位） 溫度分辨率設(shè)置表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位0110位1011位375ms1112位750ms高速暫存存儲器由9個(gè)字節(jié)組成。 配置寄存器TMR1R011111低五位一直都是“1”，TM是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式。 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。： DS18B20溫度值格式表這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0， 這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1， 溫度。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。：光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。 DS18B20封裝圖 DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。（8） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一 線總線串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。（6） 可編程 的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。（4） DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（2） 獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。在閑置模式下，CPU停止工作。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均