【正文】 ROM 地址，直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令。 搜索 ROM 0FOH 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個數(shù)和識別 64 位 ROM 地址。第九個字節(jié)是冗余檢驗 字節(jié)。對應(yīng)的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值。當溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1 個字節(jié)。在 DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動。 (3)DS18B20 溫度傳感器的存儲器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個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。 (2)DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達，其中 S 為符號位。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 基于單片機的數(shù)控溫度系統(tǒng)設(shè)計 14 (9)負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 (7)在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在 750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 ℃。 (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)獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 基于單片機的數(shù)控溫度系統(tǒng)設(shè)計 13 圖 32 DS18B20 的外形及管腳排列 DS18B20 引腳定義： (1)DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 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)的溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。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)計更靈活、方便。現(xiàn)場溫度直接以 一線總線 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。目前 DS18B20 批量采購價格僅 10 元左右。現(xiàn)在，新一代的 DS18B20 體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。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)。 新的“一線器件” DS18B20 體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟。另外一般監(jiān)控現(xiàn)場的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號較強，模擬溫度信號容易受到干擾而產(chǎn)生測量誤差，影響測量精度。在這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1端，既內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2懸空。10pF，而如果使用陶瓷諧振器建議選擇40pF177。外 接石英晶體（或陶瓷震蕩器）及電容 C C2接在放大器的震蕩回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。 (13)時鐘 振 蕩器： AT89S52中有一個構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。 (11)XTAL1： 振 蕩器反向放大器及內(nèi)部時鐘的輸入端。 表 33 AT89S52 復(fù)位后寄存器內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容 PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCOM 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TLO 00H SP 07H TH1 00H0 DPTR 0000H TH1 00H P1—P3 0FFH SCON 00H IP xxx00000 SBUF 不定 IE 0xxx00000 PCON 0xxx00000 (10)EA/VPP：外部訪問允許。在由外部程序存儲器取指期間 ， 每個機器周期兩次 PSEN 有效。要注意的是：每次訪問外部存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。復(fù)位后片內(nèi)存儲器的狀態(tài)如表 33 所示， P1P3 口輸出高電平，初始值 07H 寫入堆棧指針 SP、清 0 程序計數(shù)器 PC 和其余特殊功能寄存器，但始終不影響片內(nèi) RAM 狀態(tài)，只要該引腳保持高電平， 89C51將循環(huán)復(fù)位， RST/VPD 從高電平到低電平單片機將從 0 號單元開始執(zhí)行程序，另外該引腳還具有復(fù)用功能，只要將 VPD 接 +5V 備用電源，一旦 Vcc電位突 然降低或斷電，能保護片內(nèi) RAM 中的信息不丟失，恢復(fù)電后能正常工作。 表 32 AT89S52 P3 口第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 0INT （外中斷 0） 1INT （外中斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0） T1（定時 /計數(shù)器 1 WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） (7)RST/VPD：復(fù)位輸出。作輸出端口時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 (6)P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸入緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時， P2 口線的內(nèi)容（也既特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。對端口 “1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時和作為輸出口，作輸出口時，因為存在內(nèi)部上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 口接收 8 位地址。對端口 寫 “1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時 客座輸出口。在 Flash 編程時， PO 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求接上拉電阻?？勺鳛檩敵隹谑褂脮r，每位可吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯電路，對端口寫 “1”可作為高阻抗輸入輸入端用。 AT89S52 主要性能參數(shù) （ 1）與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容； （ 2） 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 flash 存儲器； （ 3） 1000 次擦寫周期； （ 4）全靜態(tài)操作： 0Hz33MHz； （ 5）三級加密程序存儲器； （ 6） 32 個可編程 I/O 口線； （ 7）三個 16 位定時器 /計數(shù)器； （ 8） 6 個中斷源； （ 9）全雙工 UART 串行通道； （ 10）低功耗空閑和掉電模式； （ 11）掉電后中斷可喚醒； （ 12）看門狗定時器； （ 13）雙數(shù)據(jù)指針。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 基于單片機的數(shù)控溫度系統(tǒng)設(shè)計 8 3 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 該設(shè)計的硬件主要包括 AT89S52 單片機， LCD1602 液晶，溫度傳感器DS18B20，繼電器等 AT89S52 單片機簡介 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 按鍵輸入電路設(shè)置了兩個獨立按鍵，用來輸入需要設(shè)定的溫度。 電源轉(zhuǎn)換電路主要用到橋式電路和 7805 三端穩(wěn)壓電路。 系統(tǒng)框圖 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 溫度檢測電路 DS18B20 與單片機的連接非常簡單，只需要占用單片機的一個 I/O 口即可，單線連接，單片機對 DS18B20 的讀寫都是通過這個 I/O口實現(xiàn)的。 設(shè)計特色 本設(shè)計的設(shè)計特色為兩方面： 基于單片機的數(shù)控溫度系統(tǒng)設(shè)計 6 用戶方面：本設(shè)計為充分為用戶考慮，用最實用，最簡單的控制界面來實現(xiàn)本設(shè)計所要求的真正人性化設(shè)計。 溫度采集采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，將檢測的溫度送到控制器處理。 溫度信息采用 LCD1602 液晶顯示，可以顯示實 時檢測溫度與用戶設(shè)定溫度兩部分。 設(shè)計背景 在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中，溫度是一個很重要的物理量，一個人們必須能夠控制的量，因為溫度的變化對工業(yè)的生產(chǎn)至關(guān)重要，所以我們要有個能夠掌控溫度變化的控制器。 論文第一章主要介紹了溫度控制系統(tǒng)的背景和意義以及溫度控制的其他算法；第二章主要介紹了溫度控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計；第三章介紹了溫度控制系統(tǒng)的硬件部分，包括硬件原理圖和系統(tǒng)框圖；第四章介紹了溫度控制系統(tǒng)的軟件部分，軟件流程圖。 基于單片機的數(shù)控溫度系統(tǒng)設(shè)計 4 論文的主要內(nèi)容 溫度是一個和人們生活環(huán)境有密切關(guān)系的物理量，也是一個人們在科學(xué)實驗和生產(chǎn)生活中經(jīng)常需要 加以檢測和控制的重要物理量。在軟件上采用遺傳算法對參數(shù)進行優(yōu)化控制。在硬件上采用單片機控制。具體實現(xiàn)將個參數(shù)串接在一起構(gòu)成一個完整的染色體。引入了如繁殖交叉和變異等方法在所求解的問題空間上進行全局的并行的隨機的搜索優(yōu)化， 朝全局最優(yōu)方向收斂。自適應(yīng)模糊控制提供了一種新的有效途徑，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力來修正偏差和偏差變化的比例系數(shù)， 達到優(yōu)化模糊控 制器作用，從而進一步改進實時控制效果，以便應(yīng)用于溫度過程控制中，其優(yōu)點動態(tài)響應(yīng)快，能達到高精度的快速控制，具有極強的魯棒性和適應(yīng)能力 (4) 遺傳算法 遺傳算法（簡稱）是模擬達爾文的遺傳選擇和自然淘汰的生物進化過程的全局優(yōu)化搜索算法。因此應(yīng)使模糊控制向著自適應(yīng)方向發(fā)展。近些年來模糊邏輯控制取得了巨大成功。 (3) 模 糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合 溫控系統(tǒng)由于被控過程常常具有嚴重的非線性時變性以及種類繁多的干擾。主要的問題是合理地獲得 PID 參數(shù)的模糊校正規(guī)則。但 PID 本質(zhì)是線性控制，而模糊控制具有智能性，屬于非線性領(lǐng)域，因此，將模糊控制與 PID 結(jié)合將具備兩者的優(yōu)點。然而，模糊控制的局限性在于對控制系統(tǒng)設(shè)計分析和標準缺乏系統(tǒng)的方 法步驟， 規(guī)則庫缺乏完整性，沒有明確的控制結(jié)構(gòu)。 模糊模型使用模糊語言和規(guī)則描述一個系統(tǒng)的動態(tài)特性及性能指標。③ 對溫度誤差采樣的精確量模糊化，經(jīng)過數(shù)學(xué)處理輸入計算機中，計算機根據(jù)模糊規(guī)則推理做出模糊決策，求出相應(yīng)的控制量，變成精確量去驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)整輸入，達到調(diào)節(jié)溫度，使之穩(wěn)定的目的。將這些模糊規(guī)則寫成模糊條件語句，形成模糊模型 。 PID 控制簡單、方便，但難以解決非線性和參數(shù)的變化，模糊控制不需要裝置的精確模型，僅依賴于操作人員的經(jīng)驗和直觀判斷，非常容易應(yīng)用。它適用于控制不易取得精確數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型不確定或經(jīng)常變化的對象。在每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點增加了記憶神經(jīng)元，在學(xué)習(xí)動態(tài)非線性系統(tǒng)時，不須知道實際系統(tǒng)過多的結(jié)構(gòu)，同時當系統(tǒng)滯后比較大時不會造成網(wǎng)絡(luò)龐大難以訓(xùn)練。訓(xùn)練方法實際是網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)過程，即根據(jù)事先定義好的學(xué)習(xí)規(guī)則，按照提供的學(xué)習(xí)實例，調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各節(jié)點之間相互連接的權(quán)值大 小，從而達到記憶，聯(lián)想，歸納等目的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以其高度的非線映射，自組織，自學(xué)習(xí)和聯(lián)想記憶等功能，可對復(fù)雜的非線性系統(tǒng)建模。這時我們可以采用單片機控制，這些控制技術(shù)會大大提高控制精度，不但使控 制簡捷，降低了產(chǎn)品的成本，還可以和計算機通訊，提高了生產(chǎn)效率 。如加熱爐大都采用簡單的溫控儀表和溫控電路進行控制 , 存在控制精度低、超調(diào)量大等缺點 , 很難達到生產(chǎn)工藝要求。而且隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展 ，人們需要對 工業(yè)生產(chǎn)中有關(guān)溫度系統(tǒng)進行控制，如鋼鐵冶煉過程需要對剛出爐的鋼鐵進行熱處理，塑料的定型及 各 種 加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中溫度進行實時監(jiān)測和精確控制。該溫度控制系統(tǒng)能夠顯示實時溫度，并能夠和設(shè)定的溫度相比較，從而產(chǎn)生響應(yīng)的動作。硬件電路主要由單片機 AT89S51,溫度傳感器 ,LCD1602 和繼電器等組成?；趩?