【正文】 組成：復(fù)位脈沖，存在脈沖，寫 0，寫 1，讀 0 和讀1。 由于 DS18B20 是利用一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。每一次讀寫操作之前都要先將 DS18B20 初始化復(fù)位，復(fù)位成功后才能對DS18B20 進行預(yù)定的操作，三個步驟缺一不可。當(dāng)溫度高于上限報警溫度，單片機給 低電平，驅(qū)動風(fēng)扇工作；當(dāng)溫度低于下限報警溫度，單片機給 低電平，驅(qū)動加熱棒工作。溫度 當(dāng)前溫度 + 按鍵： 進入上下限溫度設(shè)置 按鍵：加減上下限溫度 12 圖 29 說明 :該該部分硬件是單片機模塊，用來處理 C 語言程序，并控制后級的驅(qū)動電路和數(shù)碼的顯示部分 按鍵模塊 圖 210 說明：該硬件電路是按鍵的部分，主要是用來調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)定好的上下限溫度報警的值?？梢栽谌€上同時并聯(lián)多個溫度傳感器，每臺分機上可以連接多根電纜，每根電纜上可以并聯(lián)幾十個點，構(gòu)成串行總線工作方式。 11 圖 28 數(shù)碼管顯示溫度示意框圖 按鍵控制調(diào)節(jié)上下限報警限溫度說明 圖 28 中的 到 時對上下限報警溫度調(diào)節(jié)端口，其中 是設(shè)置是否進入上下限溫度調(diào)節(jié)端口； 端口是控制調(diào)節(jié)上限報警溫度還是調(diào)節(jié)下限報警溫度； 和 分別是加減控制端口。對于既包括弱電控制部分，又包括強電控制部分的工業(yè)應(yīng)用測控系統(tǒng)，采用光耦隔離可以很好地實現(xiàn)弱電和強電的隔離，達到抗干擾目的。 4. 輸入端正向電流最大值為 50mA；反向電壓為 6V 5. 輸出端正向電流最大值為 ，耐 壓 800V。 執(zhí)行動作模塊設(shè)計與 MOC3081的簡介 當(dāng)傳感器把數(shù)據(jù)傳送給單片機后，單片機把信號發(fā)送給執(zhí)行動作模塊，讓其做出相應(yīng)的開啟關(guān)閉空調(diào)或加熱器的動作，這個模塊部分接的是 220V 的電壓，所以還必須用到光電雙向可控硅 (moc3081)對電路進行保護隔離。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。 DS18B20 溫度值格式表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H +℃ 0000 0001 1001 0001 0191H +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +℃ 0000 0000 0000 1000 0008H 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH ℃ 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H 3. DS18B20 與單片機的接口電路 DS18B20 可以采用電源供電方式 (如圖 24)，此時 DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接 +5V 電源。 對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位 S=0 時，表示測得的溫度值為正值，可直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng) S=1 時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值。 當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫 8 存存儲器的第 0 和第 1 個字節(jié)。 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：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行復(fù)位，復(fù)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(yù)定的操作。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進行 。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器達到被測溫度值。同時，計數(shù)器被復(fù)位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補償感溫振蕩器的拋物線特性。計數(shù)器被預(yù)置到對應(yīng)于﹣ 55℃ 的一個值。 2. DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 25 所示。℃ ； (3) 3．無須外部器件，獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； (4) 4．多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； (5) 5．零待機功耗； (6) 6．用戶可定義的 EEPROM,設(shè)定的報警溫度存在非易失存儲器中； (7) 7．報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； (8) 8．可編程的分辨率為 9— 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、℃ 和 ℃ ； (9) 9．負(fù)壓特性：電源 極性 接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。由于 18B20 芯片送出的溫度信號是數(shù)字信號，因此簡化了 A/D轉(zhuǎn)換的設(shè)計，提高了測量效率和精度；并且芯片的 ROM 中存有其唯一標(biāo)識碼，即不存在相同標(biāo)識碼的 DS18B20，特別適合與微處理芯片構(gòu)成多點溫度測控系統(tǒng)。 圖 11 系統(tǒng)整 體框圖 外接溫度采集模塊 STC 89C51 單片機 高低溫報警溫度設(shè)置按鍵控制系統(tǒng) 數(shù)碼管顯 示溫度 溫度是否過高 溫度是否過低 開啟風(fēng)扇，并且低溫報警閃爍 開啟加熱器，并且高溫報警閃爍 6 四、 硬件電路設(shè)計及工作原理 參數(shù)采集模塊設(shè)計 溫度傳感器 DS18B20 芯片介紹與運用 DS18B20 是美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器芯片，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗小、抗干擾能力強、使用方便等優(yōu)點。 從上面兩個方案比較，要想實現(xiàn)該系統(tǒng)的自動控制選擇方案一比較好。 方案二：選用小功率演示器件，用不同顏色的發(fā)光二極管或小功率風(fēng)扇來代替風(fēng)扇和加熱器，能直觀的反應(yīng)單片機控制哪路電路的工作，這樣不僅表達出來的效果比較好，而且在調(diào)試和使 用的時候比較的安全，并且在單片機下載版數(shù)碼管上顯示當(dāng)前的溫度范圍。 執(zhí)行動作模塊 方案一：選用光電耦合器，雙向可控硅和功率電阻組成可以與單片機端口和市電連接大功率工作的設(shè)備，以供風(fēng)扇與加熱器的正常工作。 控制模塊選擇 STC89C51 系列單片機是從引腳到內(nèi)核都是完全兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 單片機，其中51/52/53/型號后綴為 RC，表明片內(nèi)集成了 512 字節(jié)的 RAM。 環(huán)境參數(shù)采集 DS18B20 作為溫度傳感檢測元件，它不僅測溫范圍寬（ 55~125℃ ），而且最大分辨達 ℃ ，同時與單片機相連采用 3 線制，可直接讀出被測溫度值。 4. 溫度顯示： 在整個系統(tǒng)中可以直觀的顯示當(dāng)前的溫度和用戶設(shè)定的上下限溫度。 2. 自動啟動空調(diào)或加熱器功能 :當(dāng) DS18B20 的溫度高于設(shè)定的的最高溫度時，系統(tǒng)能夠自動的驅(qū)動風(fēng)扇散熱；當(dāng) DS18B20 的溫度低于設(shè)定的最低溫度時，系統(tǒng)能夠自動的驅(qū)動加熱管加熱。該系統(tǒng)能在溫度高于或低于設(shè)置的溫度值時自動開啟風(fēng)扇或加熱器驅(qū)動 DS18B20 使其溫度在規(guī)定的值內(nèi)。更能串接多個數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進行范圍的溫度檢測。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 只用一個引腳即可與單片機進行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機更加具有擴展性。控制領(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的 PID 控制方式 ,但 PID 控制對象的模型難以建立 ,并且當(dāng)擾動因素不明確時 ,參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在的問題。這類控制對象慣性大 ,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重 ,存在很多不確定的因素 ,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型 ,從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳 ,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn) 定、失控現(xiàn)象。 ③ 系統(tǒng)軟件設(shè) 計，軟件的設(shè)計采用模塊化設(shè)計，主要包括顯示模塊、鍵盤模塊和控制模塊等。本文主要介紹了溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計方法，主要由三部分構(gòu)成： ① 系統(tǒng)整體方案設(shè)計。經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換芯片得到相應(yīng)的溫度值，將所得的溫度值與設(shè)定溫度值相比較得到偏差。 畢業(yè)設(shè)計報告 設(shè)計題目： 基于 DS18B20 的溫度控制 設(shè)計作者： 專業(yè)班級 /學(xué)號： 合作者 1： 專業(yè)班級 /學(xué)號： 合作者 2： 專業(yè)班級 /學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 設(shè)計時間： 2021 目錄 引言 .................................................................................................................................... 3 第一章 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)及要求 ............................................................................................... 3 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù) .......................................................................................................... 3 系統(tǒng)設(shè)計的基本要求 ............................................................................................... 3 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計 ......................................................................