【正文】 8B20 內(nèi)部等效電路圖 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 AT89S51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總 線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。主機(jī)或者從機(jī)通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠釋放總線，而讓其他設(shè)備使用總線，其內(nèi)部等效電路如圖 6 所示。當(dāng)有多個從設(shè)備時，系統(tǒng)則按多節(jié)點系統(tǒng)操作。主機(jī)可以是微控制器，從機(jī)可以是單總線器件，它們之間的數(shù)據(jù)交換只通過一條信號線。該技術(shù)采用單根信號線，既可傳輸時鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單總線技術(shù)有線路簡單，硬件開銷少，成本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點。 DQ 引腳的 1/O 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 (即單線總線 )，常態(tài) 下呈高電平。 VDD:接電源引腳，電源供電 . GND:接地。 （ 7） 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。F ~+257176。C ~+125176。 （ 4） 12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒。 （ 3） 最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土 176。 基于單片機(jī)的溫度檢測設(shè)計探討 第 10 頁 共 33 頁 與其它溫度傳感器相比， DS18B20 具有以下特性 : （ 1） 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。并且多個 DS18B20 可以并接到多個地址線上與單片機(jī)實現(xiàn)通信。但是，除了理想情況以外，實際傳感器的輸出信號與輸入信號不會具有相同的時間函數(shù)，由此引起動態(tài)誤差。傳感器動態(tài)特性的性能指標(biāo)可以通過時域、頻域以及試驗分析的方法確定，其動態(tài)特性參數(shù)如 :最大超調(diào)量、上升時間、調(diào)整時間、頻率響應(yīng)范圍、臨界頻率等。傳感器能測量動態(tài)信號的能力用動態(tài)特性表示。 傳感器的動態(tài)特性是指傳感器測量靜態(tài)信號時，由于被測量不隨時間變化，測量和記錄過程不受時間限制。 傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)下，傳感器的輸入與輸出值之間的關(guān)系。傳感器所測量的非電量是處在不斷的變化之中，傳感器能否將這些非電量的變化不失真地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電量，取 決于傳感器的輸入一輸出特性。時鐘晶振電路和復(fù)位電路見圖 4。 基于單片機(jī)的溫度檢測設(shè)計探討 第 8 頁 共 33 頁 圖 3 AT 89C51 引腳圖 時鐘晶振電路和復(fù)位電路 時鐘電路用于產(chǎn)生時鐘信號，時鐘信號是 單片機(jī)內(nèi)部各種微操作的時間基準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，控制器按照指令的功能產(chǎn)生一系列在時間上有一定次序的信號，控制相關(guān)的邏輯電路工作，實現(xiàn)指令的功能。其他情況下 PSEN線均為高電平封鎖狀態(tài)。若 EA=0，則允許使用片內(nèi) R0M。該脈沖序列可用作外部時鐘源或作為定時脈沖源使用。在訪問片外存儲器時， 89C51 CPU 在 引腳上輸出片外存儲器低 8 位地址的同時在 ALE/PROG 上輸出一個高電位脈沖，用于把這個片外存儲器低 8 位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，以便空出 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器讀寫數(shù)據(jù)。作為通用 1/0 口時，功能與 P1口相同，常用第二功能。一般作為外部擴(kuò)展時的高8 位地址總線使用。 (3) P2 口為 8 位準(zhǔn)雙向 1/0 口，內(nèi)部具有上拉電阻，可直接連接外部 1/0 設(shè)備。 (2) PI 口為 8 位準(zhǔn)雙向 1/0 口，內(nèi)部具有上拉電阻，一般作通用 1/0 口使用，它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線，作為輸入時，鎖存器必須置 1。輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可溫度檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計 第 7 頁 共 33 頁 靠性。各自特點如下： (1) PO 口為雙向 8 位三態(tài) I/0 口，它既可作為通用 I/O 口，又可作為外部擴(kuò)展時的數(shù)據(jù)總線及低 8 位地址總線的分時復(fù)用口。 在無片外擴(kuò)展的存儲器的系統(tǒng)中，這 4 個端口的每一位都可以作為雙向通用I/0 端口使用。每個端口都包括一個鎖存器 (即專用寄存器 POP3)、一個輸入驅(qū)動器和輸入緩沖器。 AT89C51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM), 32個外部雙向輸入 /輸出 (I/O)口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器， 2 個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩器。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。同時本設(shè)計中采用了復(fù)位電路，在正常狀態(tài)下本復(fù)位電路用處不大，但當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)等狀態(tài)時，復(fù)位鍵可以在 CPU 不需要重起的情況下，復(fù)位成功。同時數(shù)碼管的其他接口和單片機(jī)的 P0 口相連。溫度傳感器感受到外部環(huán)境的溫度，通過“串行通訊”方式，把溫度信號直接以數(shù)字信號的形式傳送到單片機(jī)AT89C51 的 端口， 口內(nèi)部具有上拉電阻，可以方便的使用單總線接口。 （ 4） 把“四路單總線”區(qū)域中的對應(yīng)的 DQ 端子連接到“單片機(jī) 系統(tǒng)”區(qū)域中的 。 （ 2） 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 － 8芯排線連接到“動態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的 S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。因此，在設(shè)計時，除了保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度基于單片機(jī)的溫度檢測設(shè)計探討 第 4 頁 共 33 頁 允許的情況下盡可能用軟件功能 取代硬件功能等。 單片機(jī)除體積小、功耗低等特點外，最大的優(yōu)勢在于高性能價格比。設(shè)計電路板時布線和接地要合理 。 高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠性作為首要的設(shè)計準(zhǔn)則。 本課題硬件電路設(shè)計的較為簡要，在電路的調(diào)試方面不算困難，而系統(tǒng)的程序應(yīng)該是核心的核心。 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集由溫度傳感器 DS18B20 采集被測對象的實時溫度，提供AT89C51 的 口作為數(shù)據(jù)輸入。 這是一種低成本的利用單片機(jī)多余 I/O口實現(xiàn)的溫度檢測電路，該電路非常簡單，易于實現(xiàn)，并且適用于幾乎所有 類型的單片機(jī)。 課題的系統(tǒng)設(shè)計 第 3 頁 共 33 頁 2 課題的系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)概述 單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，并且在很多電子產(chǎn)品中也將其用到溫度檢測和溫度控制。 課題完成的功能 基于單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng) ， 這是一種低成本的利用單片機(jī)多余 I/O 口實現(xiàn)基于單片機(jī)的溫度檢測設(shè)計探討 第 2 頁 共 45 頁 的溫度檢測電路 , 該電路非常簡單 ， 易于實現(xiàn) , 并且適 用于幾乎所有類型的單片機(jī) , 本文 采用單總線 (也稱為 1— WIRE)集成數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20 直接測得溫度，單片機(jī)要構(gòu)造適當(dāng)?shù)臅r序，以便從 DSl8B20 中取得數(shù)據(jù)。 本文使用 AT89C51 單片機(jī)、溫度傳感器 DSl8B20 設(shè)計一個溫度測量系統(tǒng)，以掌握溫度傳感器在單片機(jī)系統(tǒng)中的使用方法。 溫度檢測在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用廣泛，通常可利用溫度傳感器和單片機(jī)來實現(xiàn)。本設(shè)計方案具有較高的測量精度 ,適合對溫度精度要求 較高的化工生產(chǎn)、電力工程等行業(yè)。采用 51單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制 ,具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點 ,單片機(jī)以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點 ,為自動化和各個測控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件 ,在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件 ,尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。The artical conbined with pratical exprience,pleting the DS18B20 digital thermometer sensor under the single chip’s hardware conection and software progame,what’s more,giving the flow chart of system enhances realtime character of control system effectively,improves the automatic degree of temperature and higher practice system is applied in such domains as warehouse detecting temperature；airconditioner controlling system in building and supervisory productive process etc. Keywords Temperature measure； Single bus； Digital thermometer sensor； Single chip processor 引言 第 1 頁 共 45 頁 1 引言 課題背景 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中 ,電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。該系統(tǒng)可應(yīng)用于倉庫測溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過程監(jiān)控等領(lǐng)域。本文結(jié)合實際使用經(jīng)驗，完成了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器在單片機(jī)下的硬件連接及軟件編程，并給出了軟件流程圖。 這篇論文從硬件和軟件兩方面完成了 AT89C51 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計，對硬件原理圖和程序框圖作了簡潔的描述。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織記律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文（設(shè)計）是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力， 畢業(yè)論文 (設(shè)計 )是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯 。傳感器感受環(huán)境溫度，輸送溫度信號，而單片機(jī)部分是本系統(tǒng)的核心、中樞，數(shù)碼動態(tài)顯示部分可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。 5 主要研究內(nèi)容、需重點研究的關(guān)鍵問題 1．主要框架 ： 本系統(tǒng)硬件電路可分為三個部分 :一傳感器部分；二單片機(jī)部分；三數(shù)碼動態(tài)顯示部分。本論文設(shè)計實現(xiàn)了溫度實時測量、顯示系統(tǒng) 。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中 ,人們都需要對溫度進(jìn)行檢測和控制。應(yīng)用 3 閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱 [1] 徐愛鈞 .單片機(jī)原理實用教程 [M].電子工業(yè)出版社 ,20xx [2] 廖冬初，聶漢平 .電 力電 子技術(shù)基礎(chǔ) [M].華中科技大學(xué)出版社本文使用 AT89C51 單片機(jī)、溫度傳感器 DSl8B20 設(shè)計一個溫度測量系統(tǒng)，以掌握溫度傳 感器在單片機(jī)系統(tǒng)中的使用方法。 溫度檢測在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用廣泛，通?？衫脺囟葌鞲衅骱蛦纹瑱C(jī)來實現(xiàn)。 畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 題目名稱： 基于單片機(jī)的溫度檢測設(shè)計探討 題目類型： 畢業(yè)設(shè)計 院 (系 )： 電子信息學(xué)院 專業(yè)班級： 自動化 10903 班 時 間： 20xx年 3 月 11 日 — 20xx年 6 月 10日 目 錄 長江大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計 )任務(wù)書 ........................................................................... I 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 ..........................................................................................III 長江大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計 )指導(dǎo)教師評審意見 .........................................................V 長江大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計 )評閱教師評語 ................................................................ VI 長江大學(xué)畢 業(yè)論文 (設(shè)計 )答辯記錄及成績評定 ................................................. VII 基于單片機(jī)的溫度檢測設(shè)計探討 ......................................................................... VIII 1 引言 ............................................................................................................................ 1 課題背景 ............................................