【正文】 64 位代碼有著密切的聯(lián)系。這些命令允許主機(jī)寫入或讀取它的暫存器，啟動溫度轉(zhuǎn)換和判斷從機(jī)器的電源供電模式。該標(biāo)準(zhǔn)對于命令搜索 ROM 與命令告警搜索除外，在執(zhí)行命令后，主機(jī)要求不執(zhí)行隨后的功能命令，必須返回到第一步。應(yīng)答脈沖讓主機(jī)知道從機(jī)在總線上，并一切準(zhǔn)備就緒。當(dāng)然，搜索 ROM 命令和告警命令搜索在執(zhí)行一個命令后返回單片機(jī)的初始化。對一個單一的 DS18B20 芯片總線訪問來說， 每個設(shè)備必須遵守以下命令序列： 第一是初始化；第二是執(zhí)行 ROM 命令；第三就是執(zhí)行功能命令 (R0M 命令和功能命令 )。若檢測到返回鍵為低電平，則回到原來的測溫狀態(tài)，此時的報警上限的設(shè)定值已經(jīng)修改，系統(tǒng)根據(jù)此設(shè)定值和主程序，判斷是否需要調(diào)用報警子程序和蜂鳴器響起子程序，如圖 43所示。 STC89C52單片機(jī)D S 1 8 B 2 0 溫 度 傳 感 器高 溫 度 報 警 指 示L C D 1 6 0 2 顯 示 器 圖 42 軟件實現(xiàn)流程圖 基于單片機(jī)的多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與仿真 17 系統(tǒng)主程序流程圖 首先要對系統(tǒng)的各個模塊初始化，先執(zhí)行測溫子程序，獲取外界的溫度值送STC89C52 單片機(jī)進(jìn)行處理，調(diào)用相應(yīng)的顯示子程序，對獲取的溫度顯示。然后進(jìn)行軟件設(shè)計時，先基于單片機(jī)的多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與仿真 16 搞清楚各個部分的子程序及他們的流程圖，然后進(jìn)行 C 語言編程，最后將它們系統(tǒng)的編程，系統(tǒng)軟件設(shè)計的流程圖，如圖 41 所示。 (4) 畢業(yè)系統(tǒng)采用 C 語言編程。 (3) 根據(jù)程序模塊的功能，寫出過程，一般需要寫一個具體的功能描述。 單片機(jī)應(yīng)用軟件系統(tǒng) 的設(shè)計包括： (1) 功能模塊的劃分、程序流程的建立，模塊接口的設(shè)計與編程。綜合以上的分析得知，畢業(yè)設(shè)計系統(tǒng)采用C 語言進(jìn)行編程。這使得匯編語言程序是不可移植，使用不便；其次，如果必須使用匯編語言編程就必須了解它的硬件結(jié)構(gòu)和性能，對使用者提出了較高的要求。 上述兩種語言為 低級語言。匯編語言不是高級語言，它的通用性不強(qiáng)，但屬于一些計算機(jī)所特有的和計算機(jī)的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)是密切相關(guān)的。這樣就有了另一種編程語言匯編語言。用機(jī)器語言編寫的程序是不容易記住，難以解決，不易于修改。這一點在進(jìn)行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。因此，在用 DS18B20 進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分 考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。當(dāng)使用總線電纜換為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達(dá) 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常情況下的通訊長度可以得到改善。 （ 3）掛接傳感器的 DS18B20 總線電纜是有長度大小限制的。 （ 2） 在 DS18B20的有關(guān)資料中都沒有提到單總線上需要掛接傳感 DS18B20數(shù)量問題，致使讓人們誤理解可以連接無窮多個 DS18B20，事實上并非如此。 基于單片機(jī)的多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與仿真 13 圖 37 LCD1602 的外觀 D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 2L M 0 1 6 L 圖 37 LCD1602 的引腳 LCD1602 引腳功能的說明： 1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 31 所示。按鍵與單片機(jī)連接電路如圖 36 所示。 （ 1）畢業(yè)設(shè)計中，按鍵主要是用來設(shè)置溫度的上限，對其上限加和上限減操作，以達(dá)到所要求的溫度值。三極管控制蜂鳴器和二極管的電路通斷，并且三極管高電平導(dǎo)通。 圖 34 DS18B20 外部電源供電方式 （ 2）報警電路的設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計中有光電報警電路，如圖 35 所示。 如圖 34 所示，在外部電源供電方式下， DS18B20 工作電源由 VDD 引腳接入，其 VDD 端用 3V～ 5． 5V 電源供電，此時 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，同時在總線上理論可以掛接任意多個 DS18B20 傳感器，組成多點測溫系統(tǒng)。輸入 /輸出接單片機(jī)的輸入 /輸出接口。 GND1DQ2VDD3U3DS18B20 圖 33 DS18B20 原理圖 (1) DS18B20 與單片機(jī)的接口設(shè)計 DS18B20 溫度測量系統(tǒng)有一個簡單的測溫系統(tǒng)，測溫精度高，方便連接。在系統(tǒng)啟動之時，用按鍵設(shè)置各點溫度的上限值，當(dāng)某 點溫度超過設(shè)置值時，報警器開始報警， LCD1602 液晶基于單片機(jī)的多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與仿真 11 顯示器顯示該傳感器的路數(shù)、設(shè)置溫度值、實際溫度值、從而實現(xiàn)了對各點溫度的實時監(jiān)控。 DS18B20 是數(shù)字溫度傳感器，它的輸入 /輸出采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接受主機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù) DS18B20 內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，把轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)給主機(jī)。 它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面較 DS1820 有了很大的改進(jìn) , 給用戶帶來了更方便的使用 [13]。 考慮到靈敏度、頻率響應(yīng)特性、穩(wěn)定性、線性范圍、精度等這些因素，如果測量目的為定性分析，選擇一個重復(fù)精度高的傳感器就可 以了，不推薦使用絕對精度高的傳感器；如若為了得到定量分析，必須獲得準(zhǔn)確的測量，精度等級應(yīng)選擇滿足要求的傳感器。必須首先考慮使用哪種原理的傳感器，這就需要去分析各種因素來決定。測量結(jié)果的是否可行在很大部分上要取決于所選擇的傳感器能否滿足要求。 圖 32 單片機(jī)時鐘電路 基于單片機(jī)的多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與仿真 10 溫度傳感器 溫度傳感器的選用 現(xiàn)代傳感器的原理和結(jié)構(gòu)有很大差別，如何根據(jù)測量的目的，測量對象和測量環(huán)境合理選擇傳感器，是在測量前首先要解決的問題。內(nèi)部振蕩器模式獲得的時鐘信號比較穩(wěn)定。晶體通常用 6MHZ、 12MHz或 24MHZ。XTAL1和 XTAL2引腳連接外部晶體振蕩器，可以構(gòu)成內(nèi)部振蕩器方式。單片機(jī)復(fù)位操作是單片機(jī)的初始化過程，包括程序計數(shù)器寄存器PC=0000H， P0P3=FFH， SP=07H，其他寄存器是零。由于電容器充電，使復(fù)位持續(xù)為一段高電平。開關(guān)復(fù)位是用按鈕來控制單片機(jī)的復(fù)位電路，如果發(fā)生死機(jī)，單片機(jī)基于單片機(jī)的多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與仿真 9 的復(fù)位按鈕按下，使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位操作通常是一個上電和開關(guān)復(fù)位。 綜上所述：畢業(yè)設(shè)計運用深圳智威（香港）電子有限公司（ WINBOND 代理商）的STC89C52 進(jìn)行系統(tǒng)控制，運用到了復(fù)位電路，時鐘電路，串口， I/O 口。 （ 2） STC89C52 內(nèi)帶 EEPROM，可以斷電后保存資料，比如，溫度告警的上限，但是 AT89C51 要實現(xiàn)斷電保存就得另外擴(kuò)展存儲器。目前市場上比較流行的單片機(jī)英特爾公司，菲利普公司的 8051 單片機(jī)，摩托羅拉的 M6800 系列微控制器，英特爾 MCS96 系列單片機(jī) [11]。 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 在快速發(fā)展的時代，今天的新科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用越來越受到人們的重視，它被廣泛用于家電、醫(yī)療、儀器儀表、工業(yè)自動化領(lǐng)域等 [10]。由于單片機(jī)具有強(qiáng)大的運算和控制功能，使得整個系統(tǒng)具有模塊化、硬件電路簡單以及操作方便等優(yōu)點。整個系統(tǒng)由STC89C52 單片機(jī)控制，能夠接收傳感器 DS18B20 的溫度數(shù)據(jù)并通過 LCD1602 液晶顯示器顯示出來，可以從三個按鍵輸入命令，系統(tǒng)根據(jù)命令，選擇對應(yīng)的溫度傳感器，并由 LCD1602 液晶顯示器對溫度顯示。其中以美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 為代表的數(shù)字式智能溫度傳感器憑借其突出優(yōu)點廣泛使用于各種環(huán)境的自動化測量及控制系統(tǒng)中，所以，畢業(yè)設(shè)計選用了數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 作為測溫元件。近年來 ,各種 新型溫度傳感器和測量方法大量出現(xiàn)并成功應(yīng)用。溫度是日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要測試的重要參數(shù)。 綜上所述，畢業(yè)設(shè)計采用方案三對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。 方案三以 DS18B20 為傳感器和 STC89C52 單片機(jī)為控制核心組成多點溫度測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 電源電路、復(fù)位電路、時鐘電路、傳感器電路、 鍵盤與 溫度顯示電路、上限報警電路 等組成部。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測試，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。大大提 高了系統(tǒng)的抗干擾能力。它具有獨特的單總線接口，僅需要占用一個通用 I/0端口即可完成與微處理器的通信。 方案二以 DS18B20為傳感器和 AT89C51單片機(jī)為控制核心組成多點溫度測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 電源電路、復(fù)位電路、時鐘電路、傳感器電路、 鍵盤與 溫度顯示電路、上限報警電路 等組成部。 方案一采用模擬溫度傳感器 AD590，轉(zhuǎn)換結(jié)果需要經(jīng)過運算放大器和 A/D 轉(zhuǎn)換器傳送給處理器。采用 LCD1602 液晶顯示器，同時顯示路數(shù)和溫度。 方案的比較與選擇 畢業(yè)設(shè)計采用 2 個 DS18B20 對各點溫度進(jìn)行檢測，測溫范圍為 55 OC～ +128 OC，精度為 177。其他的功能基本相同。 優(yōu)點：畢業(yè)設(shè)計采用的 STC89C52 單片機(jī)作為控制的核心，和 AT89C51 單片機(jī)的區(qū)別在于： STC89C52 單片機(jī)是一種帶有 8K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能 COMOS8 的微處理器。 5℃ 設(shè)計方案三 這個方案使用 STC89C52 單片機(jī)作為控制的核心，以數(shù)字溫度傳感器 DS18B20為溫度的測量元件，在這個電路中采用 2 個 DS18B20 對各點溫度進(jìn)行檢測，通過三個按鍵對正常溫度進(jìn)行設(shè)置，顯示電路采用 LCD1602 模塊，如圖 23 所示 。供電范圍為 ～ 。 （ 6）內(nèi)部有溫度上、上限告警設(shè)置。 （ 4）測量溫度在 55OC～ +128 OC 之間。 （ 2）每個器件有唯一的 64 位的序列號存儲在內(nèi)部存儲器中。 缺點：程序設(shè)計復(fù)雜， 44 鍵盤模塊電路容易發(fā)生抖動現(xiàn)象，電路中采用 4 個DS18B20 對多點溫度進(jìn)行檢測，電路繁瑣。當(dāng) DSl8B20 采集到 多個 溫度信號后，進(jìn)行電信號轉(zhuǎn)換送至 AT89C51 中處理，同時將溫度送到LCD1602 液晶顯示器中顯示，單片機(jī)根據(jù)初始化設(shè)置的溫度上限進(jìn)行判斷處理，即如果溫度大于所設(shè)的最高溫度和小于所設(shè)定的最低溫度就啟動報警裝置 [6]。 設(shè)計方案二 這個方案使用 AT89C51 單片機(jī)作為控制的核心，以數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 為溫度的測量元件，在這個電路中采用 4 個 DS18B20 對各點溫度進(jìn)行檢測，通過 4 4鍵盤模塊對正常溫度進(jìn)行設(shè)置，顯示電路采用 LCD1602 模塊，如圖 22 所示。 基于單片機(jī)的多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與仿真 5 （ 6） 缺點： A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計較煩瑣，而且使用 AD590 進(jìn)行溫度檢測必須對端口進(jìn)行補(bǔ)償，以減小誤差 [5] 。 (4) 精度高， AD590 在－ 55oC～ +150 oC 范圍內(nèi)，非線性誤差為 177。 (2) AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V，可以承受 44V 正向電壓和 20V 反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。 這個方案采用單片機(jī)、通過溫度傳感器 AD590 采集溫度信號、經(jīng)運算放大器把信號放大、送到 A/D 轉(zhuǎn)換器、利用 44 鍵盤、 LCD 顯示電路、集成功率放大器、報警器， 實現(xiàn)多點溫度測量和顯示， 如圖 21 所示。溫度傳感器大致可以分為傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器，模擬集成溫度傳感器 /控制器，智能溫度傳感器。本課題采用 C 語言，利用 Keil uVision4 編譯器進(jìn)行編程及調(diào)試。系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括：溫度檢測、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集處理、顯示、鍵盤設(shè)定、報警電路等部分。 (2) 研究比較各相關(guān)元器件的功能與特點，選擇合適的元器件。 綜上所述：畢業(yè)設(shè)計采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 作為測溫元件。采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器組成的多點溫度測量系統(tǒng) , 克服了傳統(tǒng)溫度測量系統(tǒng)測量精度低、外圍硬件電路復(fù)雜、可靠性較低等缺點 , 具有測溫系統(tǒng)簡基于單片機(jī)的多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與仿真 3 單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等許多優(yōu)點 , 為多點溫度的測量帶來了極大的方便。在美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，具有獨特的接口，只需要占用一個輸入 /輸出接口就可以完成與單片機(jī)的通訊；在 10℃ ～ +85℃ 溫度范圍是 177。在傳統(tǒng)的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計中，往往采用模擬技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，這將不可避免地遇到誤差補(bǔ)償，如多點測量的切換誤差和信號調(diào)理電路的誤差問題；如果處理某一過程的步驟不正確，可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的性能退化。智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)和溫度控制的相關(guān)量，適合各種單片機(jī)；它是基于硬件在軟件測試能力的基礎(chǔ)之上開發(fā)的，其智能 化的高低還取決于軟件開發(fā)水平。在智能溫度傳感器包含一個溫度傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號處理器、內(nèi)存和接口電路。在國內(nèi)和國際應(yīng)用集成傳感器中它是最常見的典型產(chǎn)品，如 AD590、 LM13 TMP1 AD592等；模擬集成溫度控制器包括一個可編程溫控開關(guān)、溫度控制器，其中 LM