【正文】 ..................................... 38 上位機(jī)介紹 .............................................. 39 9 總結(jié) .................................................. 43 附錄 ..................................................... 44 部分原理圖： ........................................... 44 參考文獻(xiàn) ................................................. 45 致謝 ..................................................... 46 基于 PIC 單片機(jī)的多路溫度監(jiān)控巡回系統(tǒng) 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，經(jīng)常要對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量與控制，并且有時(shí)是對(duì)多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)量，比如冷庫(kù)溫度監(jiān)控、環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)溫室監(jiān)控、糧庫(kù)溫度監(jiān)控等。多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)通常能夠?qū)Χ鄠€(gè)工作點(diǎn)的溫度進(jìn)行檢測(cè)，顯示當(dāng)前溫度 ，并能夠?qū)囟冗M(jìn)行存儲(chǔ)和報(bào)警，還能將溫度上傳至 PC 機(jī)，進(jìn)行后續(xù)處理。本文將設(shè)計(jì)一款由新型的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 配合單片機(jī)，具有溫度檢測(cè)、顯示、存儲(chǔ)、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析及跟電腦通訊連接還利用固定電話(huà)遠(yuǎn)程報(bào)警等功能的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。而 PIC單片機(jī)的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)是哈佛結(jié)構(gòu) ,指令和數(shù)據(jù)空間是完全分開(kāi)的 ,一個(gè)用于指令 ,一個(gè)用于數(shù)據(jù) ,由于 可以對(duì)程序和數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn) ,所以提高了數(shù)據(jù)吞吐率。數(shù)據(jù)總線(xiàn)都是 8 位的，但指令總線(xiàn)位數(shù)分別位 1 1 16 位。而 PIC 的取 指和執(zhí)行采用雙指令流水線(xiàn)結(jié)構(gòu) ,當(dāng)一條指令被執(zhí)行時(shí) ,允許下一條指令同時(shí)被取出 ,這樣就實(shí)現(xiàn)了單周期指令。而 MCS51 單片機(jī)需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的周期才能改變寄存器的內(nèi)容。 （ 5）功耗低： PIC單片機(jī)的功率消耗極低，是目前世界上最低的單片機(jī) 品種之一。 （ 6）驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)： I/O 端口驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力較強(qiáng)，每個(gè) I/O 引腳吸入和輸出電流的最大值可分別達(dá)到 25mA和 20mA，能夠直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管 LED、光電耦合器或者輕微繼電器等。這樣，不僅方便于開(kāi)發(fā)，而且還可節(jié)省用戶(hù)的電路空間和制作成本。 PIC16F877A 引腳圖及主要性能 PIC16F877A 的 詳細(xì)引腳 如圖 － 1 所示。 ? 2 個(gè)捕捉器，比較器， PWM 模塊 其中： 捕捉器是 16 位，最大分辨率是 比較器是 16 位，最大分辨率是 200ns PWM 最大分辨率是 10 位 ? 10 位多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器 最小系統(tǒng) 復(fù)位功能 PIC16F877A 的復(fù)位功能設(shè)計(jì)得比較完善，實(shí)現(xiàn)復(fù)位或引起復(fù)位的條件和原因可以歸納成 4 類(lèi)：人工復(fù)位、上電復(fù)位、看門(mén)狗復(fù)位、欠壓復(fù)位。 本次設(shè)計(jì)的電路圖如圖 － 1 所示。作為時(shí)基發(fā)生器的時(shí)鐘震蕩電路，為整個(gè)單片機(jī)芯片的工作提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，也為單片機(jī)與其他外接芯片之間的通訊提供可靠的同步時(shí)鐘 信號(hào)。電路如圖 － 1 所示。芯片自身增加了很多功能，如：自帶 8 路 AD 轉(zhuǎn)換、增加 SPI 總線(xiàn)，引腳復(fù)位功能多等。 3 LCD12864 液晶 原理 介紹及接口實(shí)現(xiàn) 液晶顯示模塊概述 12864A1 漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊， 可顯示漢字及圖形，內(nèi)置 8192 個(gè)中文漢字（ 16X16點(diǎn)陣）、 128個(gè)字符（ 8X16點(diǎn)陣）及 64X256點(diǎn)陣顯示 RAM（ GDRAM）。 //檢測(cè) LCD 是否工作繁忙 rs = 0。 //設(shè)置此次操作為寫(xiě) PORTD = x。 //使能 nop()。 nop()。 //禁止 } MPU從模塊讀出資料 程序?qū)崿F(xiàn)如下： /************************************************* 讀數(shù)據(jù) **************************************************/ unsigned char u8_Lcd12864ReadByte_f( void ) { unsigned char byReturnValue 。 //檢測(cè) LCD 是否工作繁忙 TRISD=0XFF。 //PD 初始化為高電平 rs=1。 // 寫(xiě)置高 e=0。 // 使能置高 byReturnValue = PORTD 。 // 關(guān)使能 TRISD=0X00。 // 返回讀到的數(shù)據(jù) } 具體指令介紹 清除顯示 CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L L L L L L L L H 功能：清除顯示屏幕，把 DDRAM 位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為 “00H” 位址歸位 CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L L L L L L L H X 功能：把 DDRAM 位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為 “00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM 位址歸位 CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 L L L L L L L H I/D S 功能：把 DDRAM 位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為 “00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM 功能：執(zhí)行該命令后，所設(shè)置的行將顯示在屏幕的第一行。 Z 地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)計(jì)數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當(dāng)掃描完一行后自動(dòng)加一。 “ RE”為基本指令集與擴(kuò)充指令集的選擇控制位元，當(dāng)變更“ RE”位元后，往后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“ RE”位元，否則使用相同指令集時(shí)，不需每次重設(shè)“ RE”位元。 //復(fù)位 LCD delay(1)。 //恢復(fù) LCD 正常工作 // nop()。 //設(shè)置 LCD 為 8位并口通信 send_i(0x30)。 //清除顯示 send_i(0x06)。 //開(kāi)顯示，關(guān)光標(biāo)，不閃爍 } 顯示坐標(biāo)關(guān)系 、圖形顯示坐標(biāo) 水平方向 X—以字節(jié)單位 垂 直方向 Y—以位為單位 /******************************************* 函數(shù)名稱(chēng) :Draw_PM 功 能 :在整個(gè)液晶屏幕上畫(huà)圖 參 數(shù) :無(wú) 返回值 :無(wú) ********************************************/ void Draw_PM(const uchar *ptr) { uchar i,j,k。 //打開(kāi)擴(kuò)展指令集 i = 0x80。j 32。 send_i(0x80)。k 16。 } } i = 0x80。j 32。 send_i(0x88)。k 16。 } } send_i(0x36)。 //回到基本指令集 } 漢字顯示坐標(biāo) X 坐標(biāo) Line1 80H 81H 82H 83H 84H 85H 86H 87H Line2 90H 91H 92H 93H 94H 95H 96H 97H Line3 88H 89H 8AH 8BH 8CH 8DH 8EH 8FH Line4 98H 99H 9AH 9BH 9CH 9DH 9EH 9FH /**************************************************************** * 名 稱(chēng)： writelcd（） * 功 能： 在 LCD 上顯示字符串 * 入口參數(shù)： const unsigned char *pt 字符串的首地址 **************************************************************/ void writelcd(const unsigned char *pt) { while(*pt) //檢測(cè)是否達(dá)到了字符串最后 send_d(*pt++)。 const uchar table2[ ]={ 多路溫度 }。 const uchar table4[ ]={2021 年 12 月 01日 }。 // 定位在第一行 writelcd(table1)。 // 定位在第二行 writelcd(table2)。 // 定位在第三行 writelcd(table3)。 // 定位在第四行 writelcd(table4)。最好采用大于 5V的電源，經(jīng) 7805穩(wěn)壓管穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)，以保證電流。中文及圖像顯示是 12864 最大的特點(diǎn)也是難點(diǎn)，主要是指令較多，還有就是圖像驅(qū)動(dòng)需要了解液晶內(nèi)部原理。 DS18B20 具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍在 ~，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線(xiàn)供電。 （ 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(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。 （ 5） 測(cè)溫范圍 55℃ ~+125℃，在 10℃ ~+85℃時(shí)進(jìn)度為177。 （ 7） 負(fù)壓特性。 DS18B20結(jié)構(gòu)及其工作原理 圖 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 DS18B20 的管腳排列如圖 所示， 其中 DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端；GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端 ， 在寄生電源接線(xiàn)方式時(shí)接地 。其各位 排列順序是：開(kāi)始 8 位為產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào)，接下來(lái) 48 位是該DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 由于 DS18B20是在一根 I/O線(xiàn)上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：復(fù)位時(shí)序、讀時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線(xiàn)器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。 （ 1） DS18B20 的復(fù)位時(shí)序： 圖 DS18B20復(fù)位時(shí)序圖 程序?qū)崿F(xiàn)如下： /******************************************************************** * 名 稱(chēng)： reset() * 功 能： 18b20 復(fù)位 ********************************************************************/ define DQ RB7 define DQ_HIGH() TRISB7=1 define DQ_LOW() TRISB7=0。 DQ_HIGH()。NOP()。 // 低電平 delayus(70,30)。 //釋放總線(xiàn)等電阻拉高總線(xiàn) delayus(4,4)。 else //接收到應(yīng)答信號(hào) st=0。 //延時(shí) 430us } } （ 2） DS18B20 的讀時(shí)序： 對(duì)于 DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0 時(shí)序和讀 1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要 60us 才能完成。 uch value = 0。 for (i = 8。i) { value = 1。 NOP()。NOP()。NOP()。 //6us DQ_HIGH()。NOP()。NOP()。 //4us j = DQ。 delay(2, 7)。 } （ 3） DS18B20 的寫(xiě)時(shí)序： 對(duì)于 DS18B20 的寫(xiě)時(shí)序仍然分為寫(xiě) 0 時(shí)序和寫(xiě) 1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 圖 DS18B20