【正文】 2 一、溫度測控 器的原理及功能 如圖 1－ 1 所示此多點(diǎn)溫度測量電路主要由以下幾部分組成：兩個(gè)溫度傳感器 DS18B20 擇開關(guān)電路，控制器單片機(jī) AT89S5掃描驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)碼管 LED顯示器、報(bào)警 及電源電路等。 圖 1－ 1系統(tǒng) 組成方框圖 溫度傳感器從測試點(diǎn)采集溫度，然后把溫度轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）， 溫度傳感器輸出電壓的大小隨溫度的高低變化而變化，電壓值的變化范圍從幾個(gè)微伏到幾個(gè)毫伏，不同的溫度傳感器，輸出電壓的范圍也差別很大。 LED 顯示器用于顯示預(yù)設(shè)溫度和實(shí)際測量溫度的結(jié)果。 DS18B20單線智能溫度傳感器的工作原理 (1) DS18B20單線智能溫度傳感器的性能特點(diǎn) DS18B20溫度傳感器是美國 DALLAS半導(dǎo)體公司最近推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器 ,與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比 ,它能直接讀出被測溫度 ,并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 (3) DS18B20單線智能溫度傳感器的工作原理 64位 ROM的位結(jié)構(gòu)如圖 2— 3 所示。非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL，可通過軟件寫入戶報(bào)警上下限。高速暫存 RAM的結(jié)構(gòu)為 8字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖 2— 6 所示。第 5個(gè)字節(jié)為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。該字節(jié)各位的定義如圖 2－ 5所示。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要改動(dòng)， R1和 R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即用來設(shè)置分辨率，方法見表 2— 4 。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。第 9字節(jié)讀出前面所有 8字節(jié)的 CRC碼，可用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第 2字節(jié)。溫度值格式如圖 2— 8 所示。表 2— 4 是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。主機(jī)根據(jù) ROM 的前 56 位來計(jì)算 CRC值，并和存入 DS18B20的 CRC值做比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM數(shù)據(jù)是否正確。圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。 減法計(jì)數(shù)器 1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0時(shí)，溫度寄存器的值將加 1，減法計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值將重新被裝入， 減法計(jì)數(shù)器 1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn) 行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2計(jì)數(shù)到 0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。 另外，由于 DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)很重要。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖） 發(fā)ROM功能命令 發(fā)存儲(chǔ)器操作命令 處理數(shù)據(jù)。另一種是寄生電源方式，如圖 2— 10 所示。 當(dāng) DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉， 上拉開始時(shí)間最大為 10μ s。由于單線制只有一 根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。 當(dāng)片選端 /CE低電平有效時(shí)， DIR=“0” ，信號(hào)由 B 向 A 傳輸；（接收） *DIR=“1” ，信號(hào)由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng) /CE為高電平時(shí)， A、 B均為高阻態(tài)。 LED 數(shù)碼管有兩種 ,分為共陽極與共陰極 .共陽極 :當(dāng)數(shù)碼管里面的發(fā) 光二極管的陽極接在一起作為公共引腳 ,在正常使用時(shí)此引腳接電源正極 .當(dāng)發(fā)光二 極管的陰極接低電平時(shí) , 發(fā)光二極管被點(diǎn)亮 , 從而相應(yīng)的數(shù)碼段顯示 ， 而輸入高電平的段則不能點(diǎn)亮 。 為了使 LED顯示器顯示不同的符號(hào)或數(shù)字，要把某些段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為 LED顯示器提供代碼，因?yàn)檫@些代碼可使 LED相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼也成為段碼（或稱字型碼）。 DS18B20 復(fù)位初始化子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM中的 9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行 CRC檢驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫 。 生成顯示碼子程序及顯示子程序 計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM中讀取值進(jìn)行 BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定， 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為 0將符號(hào)顯示位移 入下一位 四 、 程序設(shè)計(jì)流程 程序流程圖如圖 11 主程序 開始 初始化、設(shè)置常量 調(diào) DS18B20 初始化子程序 讀取轉(zhuǎn)換溫度值 調(diào)數(shù)據(jù)處理子程序 生成顯示碼 顯示溫度值 DS18B20 復(fù)位子程序 DQ 置 1 DQ 置 0 延時(shí)至少 573 微秒 DQ 置 1 短延時(shí)，等待 DS18B20 回應(yīng) DQ=0？ FLAG1 置1 延時(shí) DQ 置 1 返回 FLAG1 置0 Y N 12 讀溫度值子程序 DQ 置 1 DS18B20 復(fù)位 FLAG1=1 發(fā)送 0CCH 命令，跳過ROM 匹配 發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令 44H 延時(shí) 750 微秒以上 DS18B20 初始化 跳過 ROM 匹配 發(fā)送讀溫度命令 0BEH 調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序 返回 寫 DS18B20 命令子程序 設(shè) R2=8 進(jìn)位標(biāo)志位 C 清零 短延時(shí) DQ 置 0 ACC 帶進(jìn)位右移 1 位 將 C 值寫入 DQ 短延時(shí) DQ 置 1 已讀 8 位 DQ 置 1 返回 Y N Y N 13 附錄一 程序 DQ BIT FLAG1 BIT 00H SIGN BIT 01H MSB EQU 30H 。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)低位字節(jié) INTEG EQU 32H 。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)小數(shù)部分 SEG_S EQU 34H SEG_I3 EQU 35H SEG_I2 EQU 36H SEG_I1 EQU 37H 。1 位小數(shù)段碼 SEG_C EQU 39H SEG_I6 EQU 40H SEG_I5 EQU 41H SEG_I4 EQU 42H 。主程序 。DS18B20 初始化 LCALL GET