【正文】 采集溫度顯示的是 28℃，而設置的是 20℃，小于采集溫度。在圖 51 中， LCD 液晶顯示器左上角顯示的是 DS1820 采集的室內(nèi)溫度，在右下角顯示的是由圖右下方 4X2 的黑色按鍵設置的溫度。 開 始 當前溫度 判斷溫度是否過高（設置溫度減當前溫度） 判斷溫度是否過低（當前溫度減設置溫度） N 指示燈 D3 亮起 風冷器轉(zhuǎn)動 指示燈 D4 亮起 直流電機轉(zhuǎn)動 開 始 Y Y 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 21 第五章 仿真結果與結論分析 仿真結果 通過結合硬件電路以及程序，在開發(fā)板上 實現(xiàn)了仿真，仿真結果與理論較一致。溫度比較子程序流程圖如圖 45 所示 開 始 按鍵 1 是否按下 Y N 延時 10ms 按鍵 1 是否按下 Y 按鍵標示符為 1 N 結 束 按鍵 1 按下標識符為 0，按鍵有效 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 20 圖 45 溫度比較子程序流程圖 繼電器子程序 當 采集溫度低于設置溫度時，二極管 D3 管發(fā)光 ，提示溫度過低，開關 RL1閉合， 電直流電機開始轉(zhuǎn)動加熱 ；當 采集溫度高于設置溫度時，二極管 D4 管發(fā)光 ，提示溫度過高，開關 RL2 閉合， 風冷器開始轉(zhuǎn)動降溫 。 流程圖如圖 44 所示 圖 44 鍵盤子程序流程圖 溫度比較子程序 溫度比較子程序的任務是 將采集溫度和設置溫度兩者進行比較。 圖 42 溫度采集子程序流程圖 溫度顯示子程序 在溫度控制系統(tǒng)中采用了 LCD 液晶顯示器的左 4 位來顯示采集溫度，右 4位顯示鍵盤設定溫度，這樣便于兩者進行比較。采用主程序調(diào)用功能子程序，子程序盡可能少的調(diào)用其它子程序，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。當 采集溫度低于設置溫度時，二極管 D3 管發(fā)光 ，提示溫度過低，開關 RL1 閉合， 電直流電機開始轉(zhuǎn)動加熱 ；當 采集溫度高于設置溫度 時，二極管 D4 管發(fā)光 ，提示溫度過高，開關 RL2 閉合， 風冷器開始轉(zhuǎn)動降溫 [6]。由此來實現(xiàn)對溫度的設定。 顯示模塊硬件電路圖如圖 32所示 [8] 圖 32 顯示模塊 鍵盤模塊 本論文采用 4X4 的矩陣按鍵，實現(xiàn)對溫度的設定。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面配合背部燈管組成畫面。 液晶顯示器 ， 或稱 LCD（ Liquid Crystal Display）， 為平面超薄的顯示設備 ， 它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成 ， 放置于光源或者反射面前方。這一點在進行 DS1820 硬件連接和軟件設計時也要給予重視 [12]。測溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當單總線上所掛 DS1820 超過 8 個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題，這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。在使用 PL/M 、 C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時，對 DS1820 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 （ 3）轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0 ，這 5 位為 0 ，只要將預置 斜率累加器 比較計數(shù)器 低溫度系數(shù)振蕩器 減法計數(shù)器 溫度寄存器 減到 0 預置 減到 0 減法計數(shù)器 2 高溫度系數(shù)振蕩器 增加 停止 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 14 測到的數(shù)值乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0 ，這 5 位為 1 ，測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度。單總線僅在主機發(fā)出讀寫時序時才向主機傳送數(shù)據(jù)，所以，當主機向單總線器件發(fā)出讀數(shù)據(jù)指令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，以便單總線器件能傳輸數(shù)據(jù)。（所有的讀寫時序至少需要 60us ，且每個獨立的時序之間至少需要 1us 的恢復時間。 圖 319 DS18B20測溫原理圖 DS18B20 使用中注意事項 DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： （ 1）每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器 1的預置值減到 0時，溫度寄存器的值將加1 ，計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，計數(shù)器 1重新開 始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的R1 R0 分辨率 /位 溫度最大 轉(zhuǎn)換時間 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 TM R1 R0 1 1 1 1 1 1 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 13 脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2計數(shù)到 0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2的脈沖輸入。溫度值格式如圖 318所示： 23 22 21 20 21 22 23 24 S S S S S 26 25 24 圖 318 配置寄存器 DS18B20 測溫原理如圖 319所示。讀數(shù)據(jù)時，低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 176。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存 RAM 的第 2 字節(jié)中。第 9 字節(jié)是前面 8 字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。因此，在實際應用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權衡考慮。該字節(jié)各位的定義如圖 316所示，其中，低 5位一直為 1； TM是測試模式位，用于設置DS18B20 在工作模式還是在測試模式，在 DS18B20 出廠時 ，該位被設置為 0，用 戶不要去改動； R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即用來設置分辨率 。第 3和第 4 字節(jié)是 TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。 高速暫存 RAM 的結構為 9字節(jié)的存儲器，結構如圖 317所示。非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH和TL，可通過軟件寫入用戶報警上下限數(shù)據(jù)。 圖 314 DS18B20內(nèi)部結構圖 64 位 ROM 的位結構如 表 315 所示。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（地址： 28H ）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，并且每個 DS18B20 的序列號都不相同，因此它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼；最后 8 位則是前面 56位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。 圖 313 DS1820實物圖和管腳圖 DS18B20 內(nèi)部結構和原理 DS18B20 的內(nèi)部結構如圖 314所示，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。 DS18B20 內(nèi)部含有 EEPROM，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報警溫度的設定值 [9]。 178。 負壓特性。 DS18B20 的測量分辨率可通過程序設定 9~12位。 178。 DS18B20可以通過內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。 178。 多點組網(wǎng)功能。 在使用中不需要任何外圍元器件即可實現(xiàn)測溫。 ℃ 。 測量溫度范圍寬，測量精度高。單總線具有經(jīng)濟性好，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡 。 DS18B20 的特點 178。同時，它可以直接將被測溫度轉(zhuǎn) 化成串行數(shù)字信號供微機處理，接口簡單， 使數(shù)據(jù)傳輸和處理簡單化。 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 9 第三章 硬件模塊 溫度采集模塊 溫度采集模塊硬件圖如圖 31所示 圖 31 溫度采集模塊 DS18B20 簡介 傳統(tǒng)的溫度檢測大多以熱敏電阻為傳感器，采用熱敏電阻，可滿足 40℃ 至90℃ 測量范圍，但熱敏電阻可靠性差，測量溫度準確率低，對小于 1℃ 的溫度信號不適 合 ，還得經(jīng)過專門接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能由微處理器進行處理 [5]。 178。 178。 178。 178。 5個中斷源的符號、名稱及產(chǎn)生的條件如下 : 178。 AT89C51 和 AT89C2051 等 51 系列芯片只有兩個定時器，定時器 0 和定時器 1，而定時器 2是 89C52 系列芯片才有的。常用的串口模式 1 是傳輸 10 個位的， 1 位起始位為 0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先， 1 位停止位為 1。但在模式 1 中， SM2=1 時，當未收到有效的停止位，則不會對 RI 置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。 RI 接收中斷標識位。在任何模式下， TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到 SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應（如中斷打開），這時 TI=1，表明發(fā)送已完 成， TI 不會由硬件清除，所以這時必須用軟件對其清零。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。 TI 發(fā)送中斷標識位。在模式 1 中，當 SM2=0， RB8 是已接收數(shù)據(jù)的停止位。該位可能是奇偶位，地址 /數(shù)據(jù)標識位。 178。如果在一個電路中接收和發(fā)送引腳 , 都和上位機相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當要求在處理某個子程序時不允許串口被上位機來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個子程序的開始處加入 REM=0 來禁止接收，在子程序結束處加入 REM=1 再次打開串口接收。 REM 為允許接收位， REM 置 1 時串口允許接收，置 0 時禁止接收。在模式 0 中要求該位為 0。 178。 51 芯片的串口可以工作在幾個不同的工作模式下，其工作模式的設置就是使用 SCON 寄存器。 SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。 通常在標準的 或 等頭文件中已對其做了定義，只要用 include 引用就可以了。操作 SBUF 寄存器的 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 7 方法則很簡單，只要把這個 99H 地址用關鍵字 sfr 定義為一個變量就可以對其進行讀寫操作了，如 sfr SBUF = 0x99。 CPU 在讀SBUF 時會指到接收寄存器，在寫時會指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。有朋友這樣問起過 “ 為何在串行口收發(fā)中，都只是使用到同一個寄存器 SBUF？而不是收發(fā)各用一個寄存器。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。在閑置模式下， CPU 停止工作。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1” 且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸 入。注意加密方式 1時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 3．振蕩特性 178。 178。 武漢工程大學本科畢業(yè)論文 6 178。注意加密方式 1時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間為內(nèi)部程序存儲器。 178。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 178。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 如 表 213所示： 引腳 作用 RXD TXD /INT0 /INT1 T0 T1 /WR /RD 串行輸入口 串行輸出口 外部中斷 0 外部中斷 1 記時器 0 外部輸入 記時器 1 外部輸入 外部數(shù)據(jù) 存儲器寫選通 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 表 213 P3口引腳功能表 178。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉