【正文】 作，如為 12位轉(zhuǎn)換，則應(yīng)該是最大 750mS，另外在對(duì) DS18B20超作時(shí)，時(shí)序要 求非常嚴(yán)格，因此最好禁止系統(tǒng)中斷。 DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。主要包括 四 段程序的設(shè)計(jì)：DS18B20讀溫度程序，數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)程序，鍵盤掃描程序，以及 抱經(jīng)處理 程序。 當(dāng) 89S52的 ，繼電器不導(dǎo)通，反之當(dāng)輸出低電平時(shí)，繼電器導(dǎo)通，這樣就激活了連接回路。 ● NO： Normal Open常開(kāi)點(diǎn)。 ● NC： Normal Close常閉點(diǎn)。繼電器控制接點(diǎn)操作說(shuō)明如下： 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 ● COM： Common，共同點(diǎn)。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “ 自動(dòng)開(kāi)關(guān) ” 。 當(dāng)程序進(jìn)入報(bào)警子程序時(shí)，把 0，就會(huì)觸發(fā)蜂鳴器， 為了使報(bào)警聲音效果更好，對(duì) ， 發(fā)出報(bào)警 嘟嚕 聲音。報(bào)警電路原理圖如圖所示。 黃色發(fā)光二極管表示保溫，紅色的表示加熱狀態(tài)。 L7805輸出端要并聯(lián)上一個(gè)電解電容，濾除交流電干擾 ，防止損壞單片機(jī)系統(tǒng)。電子組件要正常運(yùn)作都需要電源電壓供電，一般常用的電源電壓為 +5V或 +12V，因?yàn)閿?shù)字 IC （ Ingegrated Circuit：集成電路）所供給的電壓為 +5V， 而 CMOS IC所供給的電壓為 +12V， 7805是一個(gè)穩(wěn)壓塊。DS18B20與單片機(jī)連接圖如圖所示 310所示。他們都具有節(jié)省 I/O資源、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)快捷、成本低廉、便于總線擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn) ， 因此有廣闊的應(yīng)用空間 ， 具有較大的推廣價(jià)值。 本文以廣泛應(yīng)用的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20為例 ， 說(shuō)明了 1Wire總線的操作過(guò)程和基本原理。連接 DS18B20的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。在 DS18B20 有關(guān)資料中均未提及 1Wire上所掛 DS18B20數(shù)量問(wèn)題 ， 容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS18B20，基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。 圖 39 DS18B20 供電方式 2 （ 4） DS18B20 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 DS18B20具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用接口線少等優(yōu)點(diǎn) ， 但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題 ： 較小的硬件開(kāi)銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償 ， 由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送 。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在 DQ 線上不要求強(qiáng)的上拉，總線上主機(jī)不需要連接其它的外圍器件便在溫度變換期間使總線保持高電平，這樣也允許在變換期間其它數(shù)據(jù)在單總線上傳送。如圖 38 所示，通過(guò)使用一個(gè) MOSFET 把 DQ 線直接接到電源可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這時(shí) DS18B20 工作在寄生電源工作方式，在該方式下 VDD 引腳必須連接到地。 有兩種方法確保 DS18B20 在其有效變換期內(nèi)得到足夠的電源電流。寄生電路的優(yōu)點(diǎn)是雙重的 ， 遠(yuǎn)程溫度控制監(jiān)測(cè)無(wú)需本地電源 ， 缺少正常電源條件下也可以讀 ROM。 圖 37 DS18B20 的寫時(shí)序圖 （ 3） DS18B20的供電方式 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 在圖 38中示出了 DS18B20的寄生電源電路。 對(duì)于 DS18B20寫 0時(shí)序和寫 1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫 0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20能夠在 15us到 45us之間能夠正確地采樣 IO總線上的 “ 0” 電平，當(dāng)要寫 1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在 15us之內(nèi)就得釋放單總線。 DS18B20的讀時(shí)序圖如圖 36所示 。 對(duì)于 DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) AT89S52單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20芯片的訪問(wèn)。自動(dòng)截止是為確保： 1時(shí)，在總線操作的間隙總線處于空閑狀態(tài)，即高態(tài)。置 1操作是為了是 I/O口截止（ cut off），以確保微控制器正確讀取數(shù)據(jù)。這是一個(gè)錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。這就決定：（ 1）微控制器不能單方面控制總線狀態(tài)。這種設(shè)計(jì)使總線上的器件在合適的時(shí)間驅(qū)動(dòng)它。從兩個(gè)角度來(lái)理解單線總線：第一，單線總線只定義了一個(gè)信號(hào)線，而且 DS18B20智能程度較低（這點(diǎn)可以與微控制器和 SPI器件間的通信做一個(gè)比較），所以 DS18B20和處理器之間的 通信必然要通過(guò)嚴(yán)格的時(shí)序控制來(lái)完成。 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 34 DS18B20 封裝 引腳定義： ① DQ為數(shù)字信號(hào)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(shí)接地）。現(xiàn)場(chǎng)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。 DS1822的精度較差為 177。 DS18B DS1822“ 一線總線 ” 數(shù)字化溫度傳感器同 DS18B20一樣， DS18B20也支持 “ 一線總線 ” 接口，測(cè)量溫度范圍為 55℃~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 范圍內(nèi) ,精度為 177。 Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器。 右上角 的紅色 LED是電源指示燈； 數(shù)碼管右邊的紅色 LED是加熱指示燈，當(dāng)剛開(kāi)機(jī)或溫度降到設(shè)定溫度 5℃ 以下時(shí)，該燈會(huì)亮，表示目前處于加熱狀態(tài)；當(dāng)溫度上升到設(shè)定溫度時(shí)，該 LED滅，同時(shí)數(shù)碼管右邊的綠色 LED亮，表示目前處于保溫狀態(tài)，用戶可以使用熱水器；當(dāng)溫度再次下降到設(shè)定溫度 5℃ 以下時(shí)，綠色 LED滅，紅色加熱的 LED燈亮 ， 不斷循環(huán)。第三位數(shù)碼管靜態(tài)顯示符號(hào) “℃” 。由視覺(jué)暫留 ， 只要我們的延時(shí)時(shí)間足夠短，就能夠使得數(shù)碼的顯示看起來(lái)非常的穩(wěn)定清楚 ， 過(guò)程如 表 31。非編碼鍵盤中鍵的數(shù)量較少，硬件簡(jiǎn)單，在單片機(jī)中應(yīng)用非常廣泛。因此使用方便，但硬件較復(fù)雜。 C230 P FC330 P F晶振 1 12ME A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2+C410 U FV C CR310KV C CA T 8 9S 5 2V C C112234S W 5SWPB(雙) 圖 3－ 1 單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 鍵盤電路 鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的主要輸入設(shè)備，單片機(jī)使用的鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。因?yàn)樵撃_不接時(shí)為低電平，單片機(jī)將直接讀取外部程序存儲(chǔ)器，而系統(tǒng)沒(méi)有外部程序存儲(chǔ)器，所以 VPEA/ 必須接VCC。如圖 3－ 1，單片機(jī)最小系統(tǒng)有復(fù)位電路和振蕩器電路。整個(gè)電路都是通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 。 ，初始按下表示開(kāi)始進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)，然后通過(guò) ，再次按下 ，表示確認(rèn)所設(shè)定的溫度，然后轉(zhuǎn)入升溫或降溫。 首先接通電源系統(tǒng)開(kāi)始工作，系統(tǒng)開(kāi)始工作后，通過(guò)按鍵設(shè)定溫度值的上限值和下限值，確定按鍵將設(shè)定的溫度值存儲(chǔ)到指定的地址空間， 溫度傳感器 開(kāi)始實(shí)時(shí)檢測(cè)，調(diào)用顯示子程序顯示檢測(cè)結(jié)果，調(diào)用比較當(dāng)前顯示溫度值與開(kāi)始設(shè)定的溫度值比較，如果當(dāng)前顯示值 低于設(shè)定值就通過(guò)繼電器起動(dòng)加熱裝置 ， 直到達(dá)到設(shè)定值停止加熱，之后進(jìn)行保溫 ， 如果溫度高于上限進(jìn)行報(bào)警。 電源 單片機(jī)AT89S52 數(shù)碼管顯示 繼電器 溫度傳感器 DS18B20 報(bào)警 鍵盤 指示燈 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 (3) 確定軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，選擇設(shè)計(jì)語(yǔ)言，完成模塊功能設(shè)計(jì)，并分別調(diào)試通過(guò)。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和步驟如下 ： (1) 根據(jù)需求按照系統(tǒng)的功能要求，逐級(jí)劃分模塊。 有優(yōu)異的性能價(jià)格比。 由于構(gòu)成的系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)多的功能由軟件實(shí)現(xiàn)，故具有柔性特點(diǎn)。 系統(tǒng)構(gòu)建簡(jiǎn)潔、易行，能方便的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。 單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。智能溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為了滿足市場(chǎng)對(duì)成本低、性能穩(wěn)定、可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制現(xiàn)場(chǎng)溫度的需求而做的課題，具有較為廣闊的市場(chǎng)前景?，F(xiàn)在常用的溫度傳感器芯片不但功率消耗低、準(zhǔn)確率高，而且比傳統(tǒng)的溫度傳感器有更好的線性表現(xiàn)，最重要的一點(diǎn)是使用起來(lái)方便。以計(jì)算機(jī)為例，當(dāng)中的中央處理器的運(yùn)行速度愈快，所耗散的熱量便愈多，為免計(jì)算機(jī)系統(tǒng)過(guò)熱而受損，有關(guān)系統(tǒng)必須加強(qiáng)溫度過(guò)高保護(hù)功能。它以單片機(jī)AT89S52 為核心，通過(guò)數(shù)碼管顯示溫度和語(yǔ)音提示實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，使用溫度轉(zhuǎn)換芯片DS18B20 實(shí)時(shí)采集溫度并通過(guò)數(shù)碼管顯示， 并提供各種運(yùn)行指示燈用來(lái)指示系統(tǒng)現(xiàn)在所處狀態(tài)，如：溫度設(shè)置、加熱、停止加熱等，整 個(gè)系統(tǒng)通過(guò)四個(gè)按鍵來(lái)設(shè)置加 熱溫度和控制運(yùn)行模式。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī)； 數(shù)碼管顯示； 單總線 ； DS18B20 基于單片機(jī)水溫控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì) II 目 錄 1 緒論 ................................................................................................................................... 1 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 2 硬件總體設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 2 硬件系統(tǒng)子模塊 ............................................................................................ 2 軟件總體設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 2 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ......................................................