【正文】 167。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。 整體電路 見附件二（電路原理圖） 第四章 軟件設(shè)計(jì) 167。通信線采用交叉接法，即兩者信號(hào)線對(duì)應(yīng)成為 R— T，多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 31 頁 T— R。 具體電路如下： C 2 5C 2 +4R 2 O9T 2 I N10T 1 O14R 1 I N13C 1 3C 1 +1GND15V S 6R 2 I N8T 2 O7T 1 I N11R 1 O12V S +2V C C16U 1 8M A X 2 3 2V C CC 3 21 u / 2 5 VC 3 31 u / 2 5 VC 3 41 u / 2 5 VC 3 51 u / 2 5 VC 3 61 u / 2 5 V162738495J 1 5D B 9R X DT X D 我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的 9針串口只連接其中的 3根線：第5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3腳的 TXD。 串口通訊電路 AT89C51 有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。另外還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇其接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。若 VCC脫開未接，傳感器只送 ℃的溫度值。 （ 3）測(cè)溫電纜線建議采用屏蔽 4 芯雙絞線，其中一對(duì)線接地線與信號(hào)線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。尤其在使用 DS18B20 的 高測(cè)溫分辨力時(shí)，對(duì)時(shí)序及電氣特性 AT89C51 DS18B20 1 DS18B20 2 DS18B20 3 DS18B20 20 VCC=5V 1— WIRE 多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 31 頁 參數(shù)要求更高。 對(duì) DS18B20 的設(shè)計(jì)，需要注意以下問題 （ 1）對(duì)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行操作，需要用較為復(fù)雜的程序完成。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機(jī)的多個(gè) I/O 來驅(qū)動(dòng)多路 DS18B20。 DS18B20 采用外部供電方式，理論上可以在一根數(shù)據(jù)總線上掛 256 個(gè) DS18B20，但時(shí)間應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，如果掛接 25 個(gè)以上的 DS18B20 仍舊有可能產(chǎn)生功耗問題。 溫度低位 溫度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8位 CRC LSB DS18B20 存儲(chǔ)器映像圖 MSB 溫度值格式圖 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)表 ： 23 22 21 20 21 22 23 24 MSB LSB S S S S S 26 25 24 典型對(duì)應(yīng)的溫度值表 : 溫度 /℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 + + + 00000111 11010000 00000001 10010001 00000000 10100010 00000000 00001000 07D0H 0191H 00A2H 0008H 多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 31 頁 0 55 00000000 00000000 11111111 11111000 11111111 01011110 11111110 01101111 11111100 10010000 0000H FFF8H FF5EH FE6FH FC90H DS18B20 最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式， DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 均由同一條線來完成。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖所示。 配置寄存器與分辨率關(guān)系表 ： 多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 14 頁 共 31 頁 R0 R1 溫度計(jì)分辨率 /bit 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 /us 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 （ 2） 高速暫存存儲(chǔ)器 高速暫存存儲(chǔ)器由 9 個(gè)字節(jié)組成，其分配如 下 圖所示 。 DS18B20 在 0工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值，其各位定義如圖所示。 ④ 配置寄存器。 ③ 非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL。 64 位激光 ROM 從高位到低位依次為 8 位 CRC、 48位序列號(hào)和 8位家族代碼 (28H)組成。 多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 13 頁 共 31 頁 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 1） DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 下 圖所示?，F(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。176。C，在 10~+85176。 DS18B20 支 持 “一線總線 ”接口，測(cè)量溫度范圍為 55176。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO－ 92 小體積封裝形式。 具體電路圖如下： 多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 31 頁 167。即用兩塊芯片就可以完成顯示功能。由于靜態(tài)掃描要用到多片串入并出芯片，考慮到電路板成本計(jì)算。 溫度顯示電路 設(shè)計(jì)采用的是共陰極七段數(shù)碼管。 撥碼開關(guān)值 含義 0000 實(shí)時(shí)顯示通道一的溫度值 0001 實(shí)時(shí)顯示通道二的溫度值 0010 實(shí)時(shí)顯示通道三的溫度值 多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 31 頁 0011 實(shí)時(shí)顯示通道四的溫度值 0100 實(shí)時(shí)顯示通道五的溫度值 0101 實(shí)時(shí)顯示通道六的溫度值 0110 實(shí)時(shí)顯示通道七的溫度值 0111 實(shí)時(shí)顯示通道八的溫度 值 1*** 自動(dòng)循環(huán)顯示所有通道的溫度 C. 選擇鍵盤監(jiān)測(cè)方法 對(duì)是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。 B. 對(duì) 按鍵進(jìn)行編碼給定鍵值或給出鍵號(hào) 對(duì)于按鍵無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉(zhuǎn)換成為與累加器中數(shù)值相對(duì)應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)按鍵功能程序的散轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。另一種為硬件去抖動(dòng)：即為按鍵添加一個(gè)鎖存器。具體電路如下： A. 開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入 鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入有兩種解決方法。非編碼鍵盤硬件電路極為簡(jiǎn)單。 鍵盤以及顯示電路 鍵盤電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路 ,以及專一的復(fù)位功能外 ,其它的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。 .僅需很少的外圍元件。 .看門狗定時(shí)器的監(jiān)控周期為 100mS 典型值。 .上電復(fù)位內(nèi)部延時(shí)。 特性 .正負(fù)雙邏輯輸出的有效復(fù)位信號(hào)。看門狗能產(chǎn)生一個(gè)系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)用來終止任何由于微處理器故障而引發(fā)的不正常的系統(tǒng)操作。 NE56604將產(chǎn)生精確的復(fù)位信號(hào)。 NE56604能為多種微處理器和邏輯系統(tǒng)提供復(fù)位信號(hào)，其門限電平為 。定時(shí)查詢單片機(jī)的工作狀態(tài) ,一但發(fā)現(xiàn)異常即對(duì)單片機(jī)延時(shí)重起。 具體電路圖如下： 下位機(jī)（ AT 89C 51 ）上位機(jī)（ PC ）下位機(jī)（ AT 89C 51 ）傳感器模塊顯示模塊控制模塊傳感器模塊顯示模塊控制模塊上位機(jī)（ ）下位機(jī)（ ）傳感器模塊顯示模塊控制模塊傳感器模塊顯示模塊控制模塊 多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 31 頁 b． 看門 狗電路 考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對(duì)惡劣，單片機(jī)會(huì)受到周圍環(huán)境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機(jī) … 等一些不可預(yù)知的不正常工作現(xiàn)象。 電源以及看門狗電路 a．電源電路 因?yàn)閱纹瑱C(jī)工作電源為 +5V，且底層電路功耗很小。硬件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊：電源以及看門狗電路， 鍵盤以及顯示電路，溫度測(cè)試電路，串口通訊電路。該系統(tǒng)采用的是 RS232 串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)，通過下位機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的溫度采集，溫度數(shù)據(jù)既可以由下位機(jī)模塊實(shí)時(shí)顯示，也可以送回 上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具有巡檢速度快，擴(kuò)展性好，成本低的特點(diǎn)。 系統(tǒng)采用針對(duì)傳統(tǒng)溫度測(cè)溫系統(tǒng)測(cè)溫點(diǎn)少，系統(tǒng)兼容性及擴(kuò)展性較差的特點(diǎn)，運(yùn)用分布式通訊的思想。 167。既可以單獨(dú)對(duì)多 DS18B20 控制工作，還可以與 PC機(jī)通信 .運(yùn)用主從分布式思想，由一臺(tái)上位機(jī)（ PC微型計(jì)算機(jī)），下位機(jī)（單片 機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級(jí)分布式多點(diǎn)溫度測(cè)量的巡回檢測(cè)系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。需要通過 RS232 電平轉(zhuǎn)換兼容，硬件的合成在線調(diào)試，較為繁瑣，很不簡(jiǎn)便。且人機(jī)交互友好。 主控制部分 方案一： 此方案采用 PC機(jī)實(shí)現(xiàn)。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢(shì)。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測(cè)量電路的精確度。 采用溫度芯片 DS18B20 測(cè)量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個(gè)趨勢(shì)。 DS18B20 的最大特點(diǎn)之一 采用 了單總線的 數(shù)據(jù)傳輸 ， 由數(shù) 字溫度計(jì) DS1820和微控制器 AT89C51 構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置 ,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào) ,可直接與計(jì)算機(jī)連接 。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線形較好。采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。而且在溫度測(cè)量系統(tǒng)中 ,采用單片溫度傳感器 ,比如 AD590,LM35 等 .但這些芯片輸出的 都是模擬信號(hào) ,必須經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后才能送給計(jì)算機(jī) ,這樣就使得測(cè)溫裝置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 .另 外 ,這種測(cè)溫裝置的一根線上只能掛一個(gè)傳感器 ,不能進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量 .即使能實(shí)現(xiàn)，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。 167。 所以多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于兩部分：溫度 傳感器的選擇和主控單元的設(shè)計(jì)。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號(hào)，則需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、 A/D 轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電 路，才能把傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)去處理。 如糧食倉儲(chǔ)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、 溫控制程生產(chǎn)線之溫度影像檢測(cè) 、 醫(yī)療與健診的溫度測(cè)試 、 空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè) 、石化、 機(jī)械? 等。 DS18B20 利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量 ， 輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的抗干擾性 好 、設(shè)計(jì)靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量。也可以由下位機(jī)單獨(dú)工作，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前各點(diǎn)的溫度值，對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行控制。該系統(tǒng)采用 RS232串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，通過上位機(jī)（ PC）控制下位機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度采集。 167。首先讓我們了解一下多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)在各個(gè)方面 的應(yīng)用領(lǐng)域：消防電氣的非破壞性溫度檢測(cè)，電力、電訊設(shè)備之過熱故障預(yù)知檢測(cè)，空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)，各類運(yùn)輸工具之組件的過熱檢測(cè)，保全與監(jiān)視系統(tǒng)之應(yīng)用，醫(yī)療與健診的溫度測(cè)試，化工、機(jī)械?等設(shè)備溫度過熱檢測(cè)。s special 1wire interface .This paper introduces the application of DS18B20 with single chip processor. The system is constituted by two parts the temperature measured part and displayed part. The temperature measured part has a RS232 interface. It used AT89C51 of ATMEL pany and DS18B20 of DALLAS pany .The displayed part uses PC .This system is applied in such domains as warehouse detecting temperature；airconditioner controlling system in building and supervisory productive process etc. Key words： temperature measure； single bus； digital thermometer； single chip processor； 多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 31 頁 第一章 緒 論 167。 該 系統(tǒng)可應(yīng)用于倉庫測(cè)溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過程監(jiān)控等領(lǐng)域。下位機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)并提供標(biāo)準(zhǔn) RS232通信接口，芯片使用了 ATMEL 公司的 AT89C51 單片機(jī)和 DALLAS 公司的 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器。本文結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，介紹了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器在單片機(jī)下的硬件連接及軟件編程，并給出了軟件流程圖。 分步調(diào)試 ……………………………………………………………… 21 167。 主程序方案 ……………………………………………………………… 17 167。 整體電路 ………………………………………………………