【正文】 ：采用溫度傳感器DS18B20。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測(cè)信號(hào)是其核心任務(wù)；而對(duì)測(cè)控系統(tǒng)來(lái)講，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試和對(duì)控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。其發(fā)展速度之快，以及其應(yīng)用之廣，并且還有很大潛力。另一方面，傳感器的被測(cè)信號(hào)來(lái)自于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域都為了改革生產(chǎn)力、提高工效和時(shí)效，各自都在開(kāi)發(fā)研制適合應(yīng)用的傳感器，于是種類(lèi)繁多的新型傳感器及傳感器系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。傳感器主要用于測(cè)量和控制系統(tǒng)，它的性能好壞直接影響系統(tǒng)的性能。單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測(cè)和溫度控制。因此，各行各業(yè)對(duì)溫度控制的要求都越來(lái)越高。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行；煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開(kāi)溫度。特別是近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，但溫度控制一直是一個(gè)未開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。DS18B20與AT89S52結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，有廣泛的應(yīng)用前景。被測(cè)溫度信號(hào)從溫敏元件到單片機(jī)，經(jīng)過(guò)眾多器件，易受干擾、不易控制且精度不高。溫度檢測(cè)的傳統(tǒng)方法是使用諸如熱電偶、熱電阻、半導(dǎo)體PN 結(jié)之類(lèi)的模擬溫度傳感器。前言隨著電子技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，現(xiàn)今社會(huì)，產(chǎn)品智能化、數(shù)字化已成為人們追求的一種趨勢(shì)，設(shè)備的性能、價(jià)格、發(fā)展空間等備受人們的關(guān)注，尤其對(duì)電子設(shè)備的精密度和穩(wěn)定度最為關(guān)注隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，控制設(shè)備也跟著不斷變化，對(duì)產(chǎn)品試驗(yàn)環(huán)境的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。鑒于此，環(huán)境溫度是試驗(yàn)環(huán)境中的一項(xiàng)重點(diǎn)，環(huán)境溫度的高低直接影響產(chǎn)品的電氣和機(jī)械性能參數(shù)，環(huán)境溫度的準(zhǔn)確度對(duì)測(cè)試溫度的方法要求越來(lái)越高，而對(duì)環(huán)境溫度的控制更顯的重要。信號(hào)經(jīng)取樣、放大后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，再交由單片機(jī)處理。為了準(zhǔn)確的測(cè)試與控制環(huán)境溫度，因此,本系統(tǒng)采用一種新型的可編程溫度傳感器DS18B20，它能代替模擬溫度傳感器和信號(hào)處理電路，直接與單片機(jī)溝通，完成溫度采集和數(shù)據(jù)處理。第一章 緒論隨著信息時(shí)代的到來(lái)，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。針對(duì)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲(chǔ)、酒類(lèi)生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一[1]。沒(méi)有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類(lèi)的品質(zhì)就沒(méi)有保障?？梢?jiàn)，溫度的測(cè)量和控制是非常重要的。由于傳感器能將各種物理量、化學(xué)量和生物量等信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，使得人們可以利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、信息處理和自動(dòng)控制，但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素[2]。因此，不僅必須掌握各類(lèi)傳感器的結(jié)構(gòu)、原理及其性能指標(biāo)，還必須懂得傳感器經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕涌陔娐氛{(diào)整才能滿(mǎn)足信號(hào)的處理、顯示和控制的要求，而且只有通過(guò)對(duì)傳感器應(yīng)用實(shí)例的原理和智能傳感器實(shí)例的分析了解，才能將傳感器和信息通信和信息處理結(jié)合起來(lái)，適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)、研制、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[3]。溫度傳感器是其中重要的一類(lèi)傳感器。第二章 方案的論證與比較當(dāng)將單片機(jī)用作測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總要有被測(cè)信號(hào)懂得輸入通道，由計(jì)算機(jī)拾取必要的輸入信息。傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)[4]。 溫度采集方案方案一：采用熱敏電阻，可滿(mǎn)足40攝氏度至90攝氏度測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，而且需要價(jià)格昂貴的A/D轉(zhuǎn)換器，對(duì)于檢測(cè)小于1攝氏度的信號(hào)是不適用的[5]。DS18B20可以滿(mǎn)足從55攝氏度到+125攝氏度測(cè)量范圍，且DS18B20測(cè)量精度高，在一秒內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字，測(cè)得的溫度值的存儲(chǔ)在兩個(gè)八位的RAM中，單片機(jī)直接從中讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制就是溫度，使用單總線通訊，只占用一個(gè)I/O口，使用方便[6]。 顯示界面方案方案一：采用數(shù)碼管顯示。由于它的價(jià)格便宜使用簡(jiǎn)單，在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，空調(diào)、熱水器、冰箱等等絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管。缺點(diǎn)是只能顯示測(cè)量點(diǎn)溫度值和有限的符號(hào)，電路復(fù)雜[7]?？梢詫?shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)中英文操作提示，方便人際交換。缺點(diǎn)：價(jià)格高，體積增大。 電源部分方案一：采用變壓器從220V市電獲得低壓交流電，再通過(guò)整流、濾波及穩(wěn)壓后獲得5V直流電。方案二：采用全適應(yīng)開(kāi)關(guān)電源從220V市電直接獲得5V直流穩(wěn)定電壓，供點(diǎn)陣及控制電路工作。另外，全適應(yīng)開(kāi)關(guān)電源輸入電壓范圍是85265V，適應(yīng)全世界的電力電壓，適合出口產(chǎn)品。由于近幾年開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展迅速，開(kāi)關(guān)電源的性能更加完善，且在過(guò)去的一年內(nèi)，有色金屬價(jià)格持續(xù)上漲，開(kāi)關(guān)電源無(wú)論在性能還是價(jià)格上都有取代傳統(tǒng)線性穩(wěn)壓電源的趨勢(shì)。 鍵盤(pán)部分由于按鍵數(shù)目較少，采用獨(dú)立按鍵的方案。第三章 系統(tǒng)組成 本節(jié)介紹了系統(tǒng)的主要功能和實(shí)現(xiàn)框圖。系統(tǒng)以單片機(jī)AT89S52為核心,溫度傳感器18B20將采集的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳給單片機(jī)處理，并通過(guò)液晶屏1602顯示溫度信息。 DS18B20溫度測(cè)量部分 本節(jié)主要講了DS18B20的主要原理和測(cè)量方法。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。DS18B20的性能特點(diǎn)：①采用單總線專(zhuān)用技術(shù)，既可通過(guò)串行口線，也可通過(guò)其它I/O口線與微機(jī)接口，無(wú)須經(jīng)過(guò)其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位），②測(cè)溫范圍為55℃+125℃，℃,③內(nèi)含64位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM，④適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)，⑤用戶(hù)可分別設(shè)定各路溫度的上、下限，⑥內(nèi)含寄生電源[9]。64位光刻ROM是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列號(hào)。DS18B20高速暫存器共9個(gè)存儲(chǔ)單元，如表31所示： 表31 DS18B20高速暫存器存儲(chǔ)單元序號(hào) 寄存器名稱(chēng)作 DS18B20控制方法 在硬件上，DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是Vcc接外部電源，GND接地，I/O與單片機(jī)的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)UDD、GND接地，I/O接單片機(jī)I/O。 DS18B20有六條控制命令，如表32所示：表32 DS18B20的控制命令指 作 明 溫度轉(zhuǎn)換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器BEH讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫(xiě)暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫(xiě)入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫(xiě)到E2RAM中重新調(diào)E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫(xiě)到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式B4H啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPUCPU對(duì)DS18B20的訪問(wèn)流程是：先對(duì)DS18B20初始化，再進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作[11]。如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)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