【正文】 始后的 15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。所有讀時序至少需要 60us，且在 2次獨立的讀時序之間至少需要 1us的恢復(fù)時間。寫 0 時序，主機輸出低電平，延時 60us，然后釋放總線，延時 2us。所有寫時序至少需要 60us，且在 2 次獨立的寫時序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時間，都是以總線拉低開始。接著主機釋放總線， 上拉電阻將總線拉高，延時 15～ 60us，并進入接受模式，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，若為低電平，再延時 480us。應(yīng)答脈沖使主機知道，總線上有從機設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。 其工作時序包括初始化時序 、寫時序和讀時序，具體工作方法如圖 ， ， 所示。 表 DS18B20 內(nèi)部存儲器結(jié)構(gòu) Byte0 溫度測量值 LSB（ 50H） Byte1 溫度測量值 MSB（ 50H） E2PROM Byte2 TH 高溫寄存器 ?? TH 高溫寄存器 Byte3 TL 低溫寄存器 ?? TL 低溫寄存器 Byte4 配位寄存器 ?? 配位寄存器 Byte5 預(yù)留（ FFH） Byte6 預(yù)留（ 0CH） Byte7 預(yù)留（ IOH） Byte8 循環(huán)冗余碼校 驗（ CRC） 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 三、 DS18B20 的工作原理 （一） DS18B20 的工作時序 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟： ① 每一次讀寫之前都 必須 要對 DS18B20 進行復(fù)位 ； ② 復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令 ； ③ 最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預(yù)定的操作。DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。頭 2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié) TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。 ④溫度傳感器， DS18B20 的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 E2PRAM。 64 位 閃速 ROM 的結(jié)構(gòu)如下 ： 表 ROM 結(jié)構(gòu) 8b 檢驗 CRC 48b 序列號 8b 工廠代碼（ 10H） MSB LSB MSB LSB MSB LSB 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 內(nèi)部電源探測位和單線端口位產(chǎn)生器暫存器下限觸發(fā)上限觸發(fā)溫度傳感器存儲器和控制邏輯 圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ② 非揮發(fā)的溫度報警 觸發(fā)器 TH 和 TL，可通過軟件寫入用戶報警上下限值。 二、 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 采用 3 腳 PR－ 35 封裝，如圖 所示 ； 引腳說明：地數(shù)據(jù)線可選 圖 DS18B20 封裝 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： ① 64 位光刻 ROM。 由于 DS18B20 將溫度傳感器、信號放大調(diào)理、 A/D 轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一芯片，與單片機連接簡單、方便，與 AD590 相比是更新一代的溫度傳感器，所以溫度傳感器采用重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 DS18B20。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建 傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等?，F(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。 DS18B20的精度較差為 177。多個 DS18B20 可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信 ， 占用微處理器的端口較少 ， 可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器 ， 具有 3 引腳 TO－ 92 小體積封裝形式 。典型產(chǎn)品有 DS18B20，智能溫度控制器適配各種微控制器 ， 構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng) 。溫度傳感器作為從機可通過專用總線接口與主機進行通信。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器 (MCU)。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器 (或寄存器 )和接口電路。 三、溫度傳感器的選擇 智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器 )是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 LED 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)材料不同正向壓降一般為 ～ 2V，額定電流為 10MA，最大電流為 40MA。同樣，共陽極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽極接在一起，通常此共陽極接正電壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接低電平時，發(fā)光二極管被點亮，相應(yīng)的段被顯示。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此共陰極接地。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，常用的 LED 數(shù)碼管有 7 段和 “米 ”字段之分。 LED 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。 LED 顯示器是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常見的輸出器件，而在單片機的應(yīng)用上也是被廣泛運用的。 綜上所述，選用 AT89S51 單片機 。 AT89S51 已經(jīng) 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。這其中就包括 AT89S51 單片機。 MCS51 單片機很快在我國得到廣泛的推廣應(yīng)用，成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段，并在工業(yè)控制、交通運輸、家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域取得了大量應(yīng)用成果 [3]。單片機的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開發(fā)工具和語言也大大簡化。因此，測控系統(tǒng)中，使用 51 單片機是最理想的選擇。由于屬于芯片化的微型計算機，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達到最優(yōu)化，工作也相對穩(wěn)定。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 由于 MCS 系列單片機集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，這給我們利用單片機提供了極大的便利。通用計算機系統(tǒng)主要用于海量高速數(shù)值運算，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線的寬度不斷更新，從 8 位、 16 位迅速過渡到 32 位、 64 位，并且不斷提高運算速度和完善通用操作系統(tǒng)，以突出其高速海量數(shù)值運算的能力，在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信中得到了廣泛應(yīng)用；單片機作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的成本，廣泛應(yīng)用于家用電器、機器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動化設(shè)備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。 第二節(jié) 系統(tǒng)功能的確定和器件選取 一、單片機的選擇 由于單片機技術(shù)在各個領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機，在單片機家族的眾多成員中， MCS51 系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圖 單片機結(jié)構(gòu)圖 單片機作為一片集成了微型計算機基本部件的集成電路芯片，與通用計算機相比，自身不帶軟件，不能獨立運行；存儲容量小，沒有輸入、輸出設(shè)備，不能將系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件存儲到 自身的存儲器中并加以運行，它自身沒有開發(fā)功能。由于單片機的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競爭更使其價格十分低廉，其性能價格比極高 [1]。為了提高速度和運行效率，單片機已開始使用 RISC 流水線和DSP 等技術(shù)。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入 /輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。 ③ 低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機內(nèi)的工作電壓僅為 ～ ，而工作電流僅為數(shù)百微安。單片機程序指令，常數(shù)及表格等固化在 ROM 中不易破壞，許多信號通道均在一個芯片內(nèi)，故可靠性高。重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 第一節(jié) 單片機的介紹 一、單片機的特點 ①高集成度，體積小，高可靠性 單片機將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。溫度在上下限溫度之間時，執(zhí)行機構(gòu)不執(zhí)行。當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時，停止加溫；當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時，系統(tǒng)自動啟動風(fēng)扇降溫，使溫度下降，同時紅燈亮。針對此問題，本系統(tǒng)設(shè)計的目的是實現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度控制系統(tǒng)，它應(yīng)用廣泛，功能強大，小巧美觀，便于攜帶，是一款既實用又廉價的控制系統(tǒng)。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場所的溫度控制。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場合的智能溫度控制器應(yīng)運而生。可見，溫度的測量和控制是非常重要的。沒有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉 的儲糧就會變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒有保障。在工業(yè)生產(chǎn)和實驗研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機械制造、糧食存儲、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對象和過程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。針對這種實際情況 ，設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實際意義。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第一章 緒論 第一節(jié) 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的背景、發(fā)展歷史及意義 隨著社會的發(fā)展，科技的進步，以及測溫儀器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。由于 DS18B20 芯片的小型化，更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實用性。而采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，因其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單，而且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡單實用，但由于繼電器動作頻繁 ,可能會因觸點不良而影響正常工作。 【關(guān)鍵詞】 AT89S51 單片機 DS18B20 溫度傳感器 溫度控制 繼電器重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） III ABSTRACT The temperature is constantly in the daily life of physical and temperature controls in various fields have a positive meaning. A lot of businesses have a lot of power heating equipment, such as that used for the heat treatment furnace, for melting metal crucible resistance heaters and the various uses of temperature bins, SCM using their right to control not only easy to control, simple, such as the characteristics of flexibility, but can also significantly increase the temperature was charged with the technical indicators, which can greatly enhance the quality of the products. Therefore, intelligent temperature control technology is being widely adopted. The temperature was designed with the now popular AT89S51 SCM, and with DS18B20 digital temperature sensor. The temperature sensor can set up their own temperature collars. SCM will detect that the temperature of the input signal and temperature, the lower parisons this judgment whether to activate the relay to open the equipment. The design also includes monly used digital display and control state lights monly used circuit, making the whole design more plete, more flexible. Passed the tests show that the design of the temperature control is convenient and simple char