多機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2025-08-05 01:27本頁面
【正文】 5課程設(shè)計(jì)體會(huì)通過此次課程設(shè)計(jì)，我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)單片機(jī)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。 主機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送程序主機(jī)和從機(jī)均采用串行接口工作模式3，波特率設(shè)置為4800bit/s，數(shù)據(jù)接收進(jìn)入中斷程序。當(dāng)從機(jī)的SM2=1時(shí)該從機(jī)只接收地址幀，RB8=1，對(duì)數(shù)據(jù)幀RB8=0不進(jìn)行處理；當(dāng)從機(jī)的SM2=0時(shí)，該從機(jī)接收主機(jī)發(fā)送的所有信息。在多級(jí)通信中，為了保證主機(jī)能夠正確識(shí)別所選擇的從機(jī)并進(jìn)信通信，主從機(jī)需要正確的設(shè)置和判斷多機(jī)通信控制位SM2和發(fā)送接收的第九位數(shù)據(jù)，即TBRB8。在這種方式下，有一臺(tái)主機(jī)和多臺(tái)從機(jī)，主機(jī)可以向各個(gè)從機(jī)或指定的從機(jī)發(fā)送信息，各個(gè)從機(jī)發(fā)送的信息只能被主機(jī)接收，從機(jī)之間不能進(jìn)行通信。上位機(jī)和從機(jī)之間屬于多機(jī)通信。DS18B20利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量，輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的抗干擾性好、設(shè)計(jì)靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。圖334 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖 上位機(jī)工作過程圖 341 上位機(jī)工作流程圖 DS18B20工作過程圖 342 DS18B20工作流程圖本次通訊中，測(cè)控系統(tǒng)分位上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信，系統(tǒng)中單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和控制，上位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)可視化檢測(cè)，通信協(xié)議采用半雙工異步串行通信方式，通過RS232的RTS信號(hào)進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換，傳輸數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)，上位機(jī)與下位機(jī)之間采用主從式通訊。在本程序設(shè)計(jì)中，采用1s顯示程序。 溫度轉(zhuǎn)化命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。讀時(shí)間需15～60 μs，且在 2次獨(dú)立的讀時(shí)間之間至少需要 1 μs的恢復(fù)時(shí)間。圖333讀出溫度子程序流程圖當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從高電平拉到低電平時(shí)，讀時(shí)間開始。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。I/O總線拉低后，DS18B20在15μs后開始采樣，如果線上是高電平，就寫1，如果線上是低電平，就寫0，寫時(shí)間需要15～75μs，且在 2次獨(dú)立的寫時(shí)間之間至少需要 1μs的恢復(fù)時(shí)間。 寫控制字子程序 當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時(shí)候，寫時(shí)間開始。然后，單片機(jī)釋放總線，等待 DS18B20的應(yīng)答。每完成一次測(cè)溫，要重新進(jìn)行初始化。 主程序方案 主程序調(diào)用了數(shù)碼管顯示程序、溫度測(cè)試程序、單片機(jī)與單片機(jī)串行通訊、按鍵等程序。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測(cè)量、計(jì)算、顯示、通訊等。電路圖如圖282所示的溫度檢測(cè)電路: 3 軟件設(shè)計(jì) 概述整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。采用寄生電源供電方式時(shí)，VDD和GND端均接地。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。 DS18B20溫度檢測(cè)。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)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(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(cè)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(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。 DS18B20測(cè)溫原理如圖3所示。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。表7： RAM指令表指 令約定代碼功 能溫度變換44H啟動(dòng)DS1820進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時(shí)最長(zhǎng)為750ms()。適用于單片工作。為操作各器件作好準(zhǔn)備。表6： ROM指令表指 令約定代碼功 能讀ROM33H讀DS1820溫度傳感器ROM中的編碼（即64位地址）符合 ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS1820 的讀寫作準(zhǔn)備。表5： DS18B20暫存寄存器分布寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位 （LS Byte）0溫度值高位 （MS Byte）1高溫限值（TH）2低溫限值（TL）3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC校驗(yàn)值8根據(jù)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。表2是對(duì)應(yīng)的一部分溫度值。 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，如下表所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）表4： 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750ms⑶、高速暫存存儲(chǔ)器高速暫存存儲(chǔ)器由9個(gè)字節(jié)組成，其分配如表5所示。④、配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下：表3： 配置寄存器結(jié)構(gòu)TMR1R011111低五位一直都是1，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。表2: DS18B20溫度數(shù)據(jù)表例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H(0x7D)，+℃的數(shù)字輸出為0191H，℃的數(shù)字輸出為FE6FH，55℃的數(shù)字輸出為FC90H。表1: DS18B20溫度值格式表光刻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。圖2： DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：①、光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。DS18B20的外形及管腳排列如上圖。⑦，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快?！?。④DS18B20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
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