【正文】 到的，所以可以采用 溫度傳感器 DS18B20， 它 可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)原理框圖如圖 1。 該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī) STC12C5A16S2，測溫傳感器使用DS18B20，用 4 位共陽極 LED 數(shù)碼管 ,實(shí)現(xiàn)溫度顯示 ,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。具有電路結(jié) 構(gòu)較為簡單 ,反應(yīng)速度靈敏、溫度測量精度較高的特點(diǎn)。 DS18B20 型數(shù)字溫度傳感器可直接輸出數(shù)字量，不需要 A/D 轉(zhuǎn)換，與 單片機(jī)容易接口，轉(zhuǎn)換精度高，給硬件設(shè)計(jì)帶來了極大的方便，因此成為了 熱電阻和熱電偶的理想替代品。 常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 。 但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代工作、科研和生活提供 更方便的設(shè)施就需要從單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。 1 《 基于 DS18B20 的 溫度監(jiān)控系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 》 一、任務(wù)分析 隨著人 們生活水平地 不斷提高 ,單片機(jī)控制是人們追求的目標(biāo)之一。它給人們帶來的方便也是不可否認(rèn)的，其中溫度監(jiān)控系統(tǒng)就是其中一個(gè)典型的例子。 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū) 動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 在工業(yè)企業(yè)中 ,如何提高溫度控制對象的運(yùn)行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術(shù)人員努力解決的問題。 本系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為核心控制器件 ， 使用 DS18B20 作為數(shù)字溫度采集端。 本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確 的場所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用。 二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 方案論述 方案一： 由于本設(shè)計(jì)是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在 2 將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡單，故采用了方案二。因此用它來組成一個(gè)測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 DS18B20 的性能特 征 （ 1） 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接 時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 （ 3） 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個(gè)，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫 。 （ 5） 在使用中不需要任何外圍元件 。 （ 7） 不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6 。 （ 9） 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, , G1/2” 任選 。 溫度 /℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 圖 一部分溫度對應(yīng)值表 接線說明 4 DS18B20 的數(shù)字溫度計(jì)提供 9 至 12位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù)。為讀寫以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。 單片機(jī)概述 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等。 單片機(jī)經(jīng)過 這幾年 的發(fā)展，目前 正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引 腳 的多功能化，以及低電壓底功耗。 判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 在這種行列式矩陣鍵盤非編碼鍵盤的單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認(rèn)有無按鍵按下的程序段。按鍵電路采用矩陣鍵盤，使用方便，效果明顯。 如圖 。可以直接將被測溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，工單片機(jī)進(jìn)行處理，具有低功耗、高功能、抗擾能 力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 圖 溫度傳感器電路引腳圖 數(shù)碼管顯示 如圖 所示為 1 個(gè) 4 位 8 段數(shù)碼管 LED 動態(tài)顯示電路。 在同一個(gè)時(shí)刻，如果各 位選線都處于選通狀態(tài)的話， 4 位 LED 將顯示相同的字符。這樣，在同一時(shí)刻， 4 位 LED 中只有選通的那一位顯示出字符，而其他 3 位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。 圖 數(shù)碼管顯示電路圖 四、軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) 程序結(jié)構(gòu)分析 此次 單片機(jī) 課程設(shè)計(jì)是為實(shí)現(xiàn) 用 DS18B20 溫度傳感器測量環(huán)境溫度，并將溫度值通過數(shù)碼管顯示，并 通過鍵盤來 設(shè)置溫度上下限值，判斷 若當(dāng)前環(huán)境溫度超出所設(shè)置的上下限值，則實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，繼電器動作。 系統(tǒng)程序流圖 （ 1）系統(tǒng)主程序 8 開 始延時(shí) 560 usDQ 拉低延時(shí) 2 usDQ 拉高返 回延時(shí) 30 us置標(biāo)志位為 1置標(biāo)志位為 0讀取 DQ 值DQ 拉高延時(shí) 120 usDQ 拉高延時(shí) 283 us判斷是否為 0 ？標(biāo)志位是否為 1 ？（ 2） 初始化子程序 9 開 始帶 C 的循環(huán)右移延時(shí) 3 us拉低 D Q延時(shí) 1 us返 回延時(shí) 90 us拉高 D Q延時(shí) 3 us將進(jìn)位標(biāo)志位 C 的值送給 DQ是否寫完一個(gè)字節(jié)（ 8 次 ）？Y拉高 D QN（ 3）寫字節(jié)子程序 10 開 始將最低位賦給 C延時(shí) 3 us拉低 DQ延時(shí) 2 us返 回延時(shí) 60 us帶進(jìn)位的循環(huán)右移是否讀完一個(gè)字節(jié) ？Y拉高 DQ拉高 DQ延時(shí) 3 us是否讀完二個(gè)字節(jié) ？YNN（ 4）讀字節(jié)子程序 11 開 始取高字節(jié)的低四位 A 2取低字節(jié)的高四位 A 1查表取溫度值的小數(shù)值取出溫度結(jié)果中低字節(jié)的低四位返 回取出 A 3 的百位數(shù)取出 A 3 的個(gè)位數(shù)取出 A 3 的十位數(shù)查小數(shù) 、 個(gè)位 、 十位 、 百位 ， 顯示編碼合并 A 1 , A 2 成為一個(gè)字節(jié) A 3（ 5）數(shù)據(jù)處理子程序 12 開 始賦 P 1 . 4 為 0 ， 其它為 1 ， 將溫度的符號送給 P 0 口延 時(shí)賦 P 1 . 5 為 0 ， 其它為 1 ， 將溫度的小數(shù)位值送給 P 0 口返 回延 時(shí)賦 P 1 . 6 為 0 ， 其它為 1 ， 將溫度的個(gè)位數(shù)值送給 P 0 口延 時(shí)賦 P 1 . 7 為 0 ， 其它為 1 ，