【正文】 INIT6: SETB 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25 RET。DS18B20 的溫度轉(zhuǎn)換子程序T_CONVERSION: LCALL INIT_1820 JB FLAG1,T_C0 RETT_C0: MOV A,0CCH LCALL WRITE_1820 MOV A,44H LCALL WRITE_1820 LCALL DISPLAY。調(diào)用 LED 顯示子程序 LCALL PASS。調(diào)用讀溫度子程序 LCALL T_FORMAT。個(gè)位小數(shù)D_BIT EQU 23H 。十位數(shù)存放內(nèi)存位置B_BIT EQU 21H 。位地址 50H 是字節(jié) 2AH 的最低位，用作是否檢測(cè)到 DS18B20 的標(biāo)志位KEYFLAG EQU 24H。FORMAT 后的小數(shù)部分(DECIMAL FRACTION)，半字節(jié)的溫度小數(shù)(存在低四位)T_INTEGER EQU 26H 。用于保存讀出溫度的低字節(jié)浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23TEMPER_H EQU 28H。溫度傳感器 18B20 采用器件默認(rèn)的 12 位轉(zhuǎn)化,最大轉(zhuǎn)化時(shí)間要 750 毫秒。全部的工作軟件流程圖情況如下：浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21 開(kāi) 始讀 溫 度 子 程 序?qū)?讀 出 的 溫 度 格 式化LED顯 示 子 程 序開(kāi) 始DS18B20是 否存 在DS18B20復(fù) 位 初 始化寫(xiě) DS18B20的 子 程序讀 DS18B20的 程 序是 否結(jié) 束主程序框圖 讀溫度子程序浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）22顯 示 緩 沖單 元 送 R0查 表顯 示 單 元 送 A取 段 位 碼送 所 選 位 碼 入 P1口輸 出 段 位 碼轉(zhuǎn) 下 下 一 緩 沖 單 元是 否 顯 示 完 四位 否是LED 顯示子程序程序代碼：。本裝置的軟件包括主程序、顯示子程序以及有關(guān) DS18B20 的程序（初始化子程序、寫(xiě)程序和讀程序等） 。 顯示模塊采用 4 位 LED 數(shù)碼管分別顯示溫度的兩位小數(shù)和兩位整數(shù)，通過(guò)兩片鎖存器 74HC373 來(lái)控制 LED 的顯示。DS18B20 就像三極管一樣，有一根地線(xiàn)，一根信號(hào)線(xiàn) DQ 和一根電源線(xiàn)。 數(shù)據(jù)采集模塊該部分主要完成對(duì)溫度信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換工作，由 DS18B20 及其與單片機(jī)的接口部分組成。此外， AT89S52 設(shè)有靜態(tài)邏輯，用于運(yùn)行到零頻率，并支持軟件選擇的節(jié)電運(yùn)行方式和空閑方式使 CPU 停止工作，而允許 RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。它帶有 8K Flash 可編程和擦除的只讀存儲(chǔ)器（EPROM） ，該器件采用 ATMEL 的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)上標(biāo)準(zhǔn)的 80C51 和 82C52 的指令系統(tǒng)及引腳兼容，片內(nèi)Flash 集成在一個(gè)芯片上，可用于解決復(fù)雜的問(wèn)題，且成本較低。 CPU 模塊 采用 AT89S52 單片機(jī)作為控制機(jī)構(gòu)的核心。 112233445566D DC CB BA ATitleNumber RevisionSizeBDate: 202266 Sheet of File: C:\Documents and Settings\..\ By:OE1 LE11D13 Q1 2D24 Q2 5D37 Q3 6D48 Q4 9D513 Q5 12D614 Q6 15D717 Q7 16D818 Q8 19VCC 20GND1074HC373U1OE1 LE11D13 Q1 2D24 Q2 5D37 Q3 6D48 Q4 9D513 Q5 12D614 Q6 15D717 Q7 16D818 Q8 19VCC 20GND1074HC373U2DQ2GND1VCC3DS1820U4 VCC 40GND20RST9X1 19X2 18PSEN29 ALE30EA3189S52U31 2Y1abfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp910NCDS2abfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp910NCDS1abfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp910NCDS3abfcgdeVCC1234567abcdefg8 dp dp910NCDS4+51KR25KR3 10uFC120pFC2 20pFC3S1圖 溫度檢測(cè)裝置原理圖 該系統(tǒng)以高性?xún)r(jià)比的 89S52 為核心，采用新型單片數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來(lái)測(cè)量溫度。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線(xiàn)下拉 500 微秒，然后釋放，DS18B20 收到信號(hào)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(hào)表示復(fù)位成功。在DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶(hù)不要去改動(dòng)。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是 TH、TL 的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。例如+125℃的數(shù)字輸出為 07D0H，+℃的數(shù)字輸出為 0191H，℃的數(shù)字輸出為 FF6FH，55℃的數(shù)字輸出為 FC90H、DS18B20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)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E2RAM,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 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達(dá)，其中 S 為符號(hào)位。64 位光刻 ROM 的排列是：開(kāi)始 8 位（28H）是產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1） 。DS18B20 的管腳排列如圖 所示：DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線(xiàn)方式時(shí)接地） 。DS18B20 和 DS1822 使電壓、特性及封裝有更多浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。C，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。省略了存儲(chǔ)用戶(hù)定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的 EEPROM，精度降低為177。分辨率設(shè)定，及用戶(hù)設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。C。 DS18B DS1822 的特性 DS18B20 可以程序設(shè)定 9~12 位的分辨率，精度為177。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。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線(xiàn)總線(xiàn)”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 2176。C。C 范圍內(nèi),精度為177。C~+125176。一線(xiàn)總線(xiàn)獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶(hù)可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器的原理與構(gòu)造DALLAS 最新單線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 是新的“一線(xiàn)器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。原理框圖如下： ? 方案三： 此方案是在方案二的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，溫度信號(hào)的輸入處理過(guò)程與方案二是相同的，但方案三的系統(tǒng)控制器是由 PC 機(jī)控制的，用鼠標(biāo)代替鍵盤(pán)，在主控端更直觀的觀察多路測(cè)量結(jié)果，并且可以在系統(tǒng)改變運(yùn)行操作程序，框圖如下： 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14? 方案四：利用智能溫度傳感器作為溫度信號(hào)的輸入，通過(guò)單片機(jī)檢測(cè)與處理，送入 PC 機(jī)控制器，在主控端更直觀的觀察多路測(cè)量結(jié)果，并且可以在系統(tǒng)改變運(yùn)行操作程序。 方案論證及比較 ? 方案一 ： 采用模擬分立元件，如電容、電感或晶體管等非線(xiàn)形元件，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量及顯示，該方案設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單易懂，操作簡(jiǎn)單，且價(jià)格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成數(shù)字化，而且測(cè)量誤差大。我國(guó)已研制出用微型機(jī)控制的熱電偶校驗(yàn)裝置。顯示數(shù)字化：溫度儀表不但具有讀數(shù)直觀、無(wú)誤差、分辨率高、測(cè)量誤差小的特點(diǎn)，而且給溫度儀表的智能化帶來(lái)很大方便。發(fā)展新產(chǎn)品，滿(mǎn)足特殊需要：在溫度測(cè)量中，除了進(jìn)一步擴(kuò)展與完善管纜熱電偶、熱電阻，以及晶體管測(cè)溫元件、快速高靈敏度的普通熱電偶外，而且根據(jù)被測(cè)對(duì)象的環(huán)境，提出了許多特殊的要求。擴(kuò)大測(cè)溫對(duì)象：隨著工業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ钜蟮奶岣撸F(xiàn)在已由點(diǎn)測(cè)量發(fā)展到線(xiàn)、面測(cè)量。 小結(jié)隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動(dòng)化水平與范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)溫度傳感器的要求也越來(lái)越高，歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面：l 、擴(kuò)展測(cè)溫范圍：目前工業(yè)常用的測(cè)溫范圍為200℃3000℃，隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)超高溫、超低溫的測(cè)量要求越來(lái)越迫切，如在宇宙火箭技術(shù)中常常需要測(cè)量幾千度的高溫。K 公司已開(kāi)發(fā)出一種基于軟件設(shè)置的TEDS 型虛擬傳感器，其主要特點(diǎn)是每只傳感器都有唯一的產(chǎn)品序列號(hào)并且附帶一張軟盤(pán)，軟盤(pán)上存儲(chǔ)著對(duì)該傳感器進(jìn)行標(biāo)定的有關(guān)數(shù)據(jù)。利用軟件可完成傳感器的標(biāo)定及校準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)最佳性能指標(biāo)。遠(yuǎn)程傳感器引線(xiàn)可采用普通雙絞線(xiàn)或者帶屏蔽層的雙絞線(xiàn)。最新開(kāi)發(fā)的智能溫度傳感器(例如 MAX665LM83)還增加了傳感器故障檢測(cè)功能，能自動(dòng)檢測(cè)外部晶體管溫度傳感器(亦稱(chēng)遠(yuǎn)程傳感器)的開(kāi)路或短路故障。通常是將體等效于由 100pF 電容 電阻串聯(lián)而成浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11的電路模型，當(dāng)人體放電時(shí)，TCN75 型智能溫度傳感器的串行接口端、中斷/比較器信號(hào)輸出端和地址輸入端均可承受 1000V 的靜電放電電壓。為防止因人體靜電放電(ESD)而損壞芯片。此外，當(dāng)溫度超過(guò) CPU 的極限溫度時(shí)，嚴(yán)重超溫報(bào)警輸出端(T_CRIT_A)也能直接關(guān)斷主電源，并且該端還可通過(guò)獨(dú)立的硬件判斷電路來(lái)切斷主電源，以防主電源控制失靈。微處理器最高可承受的工作溫度規(guī)定為 tH，臺(tái)式計(jì)算機(jī)一般為 75℃，高檔筆記本電腦的專(zhuān)用 CPU 可達(dá)100℃。76 型智能溫度傳感器增加了溫度窗口比較器，非常適合設(shè)計(jì)一個(gè)符合 ACPI(Advanced Configuration and Power Interface，即“先進(jìn)配置與電源接口”)規(guī)范的溫控系統(tǒng)。若故障次數(shù)不滿(mǎn)足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的，故障計(jì)數(shù)器就復(fù)位而不會(huì)觸發(fā)中斷端。為了避免在溫控系統(tǒng)受到噪聲干擾時(shí)產(chǎn)生誤動(dòng)作，在AD7416/7417/781LM75/7MAX6625/6626 等智能溫度傳感器的內(nèi)部，都設(shè)置了一個(gè)可編程的“故障排隊(duì)(fault queue)”計(jì)數(shù)器，專(zhuān)用于設(shè)定允許被測(cè)溫度值超過(guò)上、下限的次數(shù)。新型智能溫度傳感器(例如 TMP03/20LM7LM83)普遍采用了高性能的∑Δ 式 A/D 轉(zhuǎn)換器不僅能濾除量化噪聲，而且對(duì)外圍元件的精度要求低；由于采用數(shù)字反饋方式，因此比較器的失調(diào)電壓及零點(diǎn)漂移都不會(huì)影響溫度的轉(zhuǎn)換精度。溫度傳感器作為從機(jī)可通過(guò)專(zhuān)用總線(xiàn)接口與主機(jī)進(jìn)行通信。對(duì)某些智能溫度傳感器而言，主機(jī)(外部微處理器或單片機(jī))還可通過(guò)相應(yīng)的寄存器來(lái)設(shè)定其 A/D 轉(zhuǎn)換速率(典型產(chǎn)品為 MAX6654)，分辨力及浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10最大轉(zhuǎn)換時(shí)間(典型產(chǎn)品為 DS1624)。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向發(fā)展，這就為研制和開(kāi)發(fā)多路溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。例如，DS1629 型單線(xiàn)智能溫度傳感器增加了實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘(RTC)，使其功能更加完善。以 AD7817 型 5 通道智能溫度傳感器為例，它對(duì)本地傳感器、每一路遠(yuǎn)程傳感器的轉(zhuǎn)換時(shí)間分別僅為 27μs、9μs?！?。目前，國(guó)外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是 9～12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá) ～℃。 智能溫度傳感器發(fā)展的新趨勢(shì) 21 世紀(jì)后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。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，國(guó)際上已開(kāi)發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9圖 智能溫度傳感器 傳感器(亦稱(chēng)數(shù)字溫度傳感器)是在 20 世紀(jì) 90 年代中期問(wèn)世的。圖 中，T1T5 為檢測(cè)電路，T8T11 及 RC 組成的電路產(chǎn)生正比其絕對(duì)溫度的電流，該電流通過(guò) T12 和 T13 注入T7，即可獲得對(duì)應(yīng)于注入電流的補(bǔ)償溫度。圖 IC 溫度傳感器的檢測(cè)電路是利用晶體管對(duì)兩個(gè)發(fā)射極的電流密度差產(chǎn)生基極發(fā)射極之間的電壓差(VbC)的原理而工作的。目前在國(guó)內(nèi)外仍普遍應(yīng)用的一種集成傳感器，下面介紹一種具有高靈敏度和高精度的 IC 溫度傳感器—AN6701。模擬集成溫度傳感器是在 20 世紀(jì) 80 年代問(wèn)世的，它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專(zhuān)用 IC。當(dāng)組成熱電偶的熱電極的材料均勻時(shí)，其熱電勢(shì)的大小與熱電極本身的長(zhǎng)度和直徑無(wú)關(guān)，只與熱電極的成分及兩端的溫度有關(guān)。當(dāng)工作端的被測(cè)介質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱電勢(shì)隨之發(fā)生變化，將熱電勢(shì)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，即可得到溫度值。熱電偶的一端是將 A、B 兩種導(dǎo)體焊接在一