【正文】 碼不同，因此在單總線上能夠并掛多個(gè)DS18B20進(jìn)行多點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。溫度傳感器是DS18B20的核心部分，該功能部分可完成對(duì)溫度的測(cè)量。芯片出廠時(shí)一般都是默認(rèn)為12位的轉(zhuǎn)化精度。如果測(cè)得的溫度大于0，這五位為0，；如果溫度小于0，這五位為1。（3）高速緩存器。非易失性的可電擦除E2PROM用于存放高溫觸發(fā)器TH、低溫觸發(fā)器TL和配置寄存器中的信息。第3個(gè)和第4個(gè)字節(jié)是高溫觸發(fā)器TH、低溫觸發(fā)器TL的易失性復(fù)制，第5個(gè)字節(jié)是配置寄存器的易失性復(fù)制，以上字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。（4）配置寄存器。DS18B20工作室按此寄存器的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值，它是高速緩存器的第5個(gè)字節(jié)，該字節(jié)定義如下： TMROR111111 TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。 DS18B20溫度測(cè)量的原理DS18B20的溫度原理如圖13所示，從圖中我們可以看出，DS18B20主要是有斜率累加器、減法計(jì)數(shù)器、溫度系數(shù)振蕩器、溫度寄存器等部分組成。溫度系數(shù)振蕩器用于產(chǎn)生減法計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)，其中低溫度系數(shù)振蕩器受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1；高溫度系數(shù)振蕩器受溫度的影響較大，隨溫度的變化，其振蕩頻率明顯改變，產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的輸入脈沖。溫度寄存器暫存溫度數(shù)值。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間有高溫度系數(shù)振蕩器決定，每次測(cè)量前，首先將55℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。之后，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值將會(huì)被重新裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)下去，指導(dǎo)減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0的時(shí)候，就會(huì)停止溫度寄存器的值的累加。斜率累加器不斷補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，只要計(jì)數(shù)門未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器的值達(dá)到被測(cè)溫度值。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的操作協(xié)議為：（發(fā)DS18B20復(fù)位信息）初始化DS18B20→發(fā)ROM功能要求→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。3℃時(shí)聲光報(bào)警；利用無(wú)線傳輸技術(shù)對(duì)采集到的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。AT89S52是8位單片機(jī)，在C語(yǔ)言環(huán)境下可以更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的邏輯控制以及輕松實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜的計(jì)算，并且該單片機(jī)具備32個(gè)可位尋址的通用I/O口，和一對(duì)串行通信口，可以分別用來(lái)進(jìn)行對(duì)數(shù)碼管的顯示操作，對(duì)溫度傳感器的操作，對(duì)矩陣鍵盤的操作，對(duì)報(bào)警器的操作，對(duì)溫度調(diào)節(jié)電路的操作，與外界的通信。同時(shí)此單片機(jī)還具備低功耗的特點(diǎn)。滿足室溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。所以我選擇了單總線溫度傳感器DS18B20，該溫度傳感器可實(shí)現(xiàn)12位精度轉(zhuǎn)換。 報(bào)警裝置為滿足設(shè)計(jì)要求的自動(dòng)聲光報(bào)警功能，本設(shè)計(jì)用單片機(jī)控制一個(gè)直流蜂鳴器和一盞LED燈。 與中控端的通信為滿足設(shè)計(jì)要求，無(wú)線通信我使用的是NRF905無(wú)線模塊。滿足室溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。溫度為正時(shí)前三位顯示溫度，最后一位顯示溫度符號(hào)C；溫度為負(fù)時(shí)，第一位顯示負(fù)號(hào)，第二三位顯示溫度，最后一位顯示溫度符號(hào)C。 調(diào)節(jié)恒定溫度值在本設(shè)計(jì)中采用的是2行3列式矩陣鍵盤進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。能夠隨時(shí)中斷溫度顯示進(jìn)行修改恒定溫度值。本系統(tǒng)是基于AT89S52單片機(jī)和溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)溫的。溫度控制裝置，均連接在AT89S52單片機(jī)的I/O口上，根據(jù)單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)算能力，可將設(shè)定好的溫度值實(shí)時(shí)與溫度傳感器DS18B20測(cè)量出的溫度進(jìn)行比較，并迅速做出反應(yīng)，啟動(dòng)或停止升降溫裝置，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，保持恒定。 方案論證結(jié)論表21 設(shè)計(jì)要求的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求是否實(shí)現(xiàn)溫度設(shè)定值在1535℃之間，且現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)是實(shí)時(shí)顯示溫度值是當(dāng)溫度出現(xiàn)過高、過低和不均勻時(shí)控制相應(yīng)裝置開始工作，并在達(dá)到設(shè)定要求時(shí)停止控制裝置工作是當(dāng)溫度超過設(shè)定值177。3 室溫控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件原理概述本設(shè)計(jì)是一個(gè)帶有基于單片機(jī)和無(wú)線傳輸技術(shù)的室溫控制系統(tǒng)，因此硬件上就必須存在計(jì)算系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、溫度采集系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、調(diào)溫控制系統(tǒng)、溫度顯示系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)。主控模塊由一塊單片機(jī)AT89S52和其周邊的一個(gè)最小系統(tǒng)構(gòu)成。單片機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)整體的時(shí)序控制，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)模塊之間的動(dòng)作，這其中包括控制溫度測(cè)量數(shù)據(jù)的采集、做出一系列的智能判斷，數(shù)碼管的顯示，按鍵操作的響應(yīng)，最為關(guān)鍵的，單片機(jī)需要完成實(shí)測(cè)溫度和設(shè)定溫度的比較，來(lái)啟動(dòng)或停止升降溫系統(tǒng)。為了滿足設(shè)計(jì)要求中的對(duì)溫度設(shè)定值的現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了按鍵控制模塊，它可以隨時(shí)中斷溫度顯示模式，切換到溫度值設(shè)定模式，進(jìn)行調(diào)整溫度值的操作。報(bào)警模塊是為系統(tǒng)提供報(bào)警功能的電路。具體實(shí)現(xiàn)方法在后文中介紹。無(wú)線傳輸模塊主要是為了完成室內(nèi)端與中控端的溫度信息的傳遞，讓中控端能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)的溫度。，在電路板上留有兩個(gè)電源和一個(gè)地的接口。Protel 99是Altium公司于99年推出的電路設(shè)計(jì)軟件，該軟件提供從原理圖到PCB的一系列解決方案，并具有自動(dòng)布線功能，大大地縮短了設(shè)計(jì)周期。圖31硬件原理圖圖31為本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)原理圖，下面就本原理圖中的各個(gè)硬件模塊進(jìn)行論述。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 圖32 單片機(jī)AT89S52AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM；32 位I/O 口線；時(shí)鐘頻率033MHz；看門狗定時(shí)器；雙數(shù)據(jù)指針；三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)；全雙工串行口；片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 單片機(jī)復(fù)位電路復(fù)位電路如圖33所示圖33 單片機(jī)復(fù)位電路晶振工作時(shí)，單片機(jī)RST引腳持續(xù)2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。按鈕S1按下時(shí)RST與電源短接，使單片機(jī)復(fù)位。電路圖如圖34所示，AT89S52單片機(jī)內(nèi)部有個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益的反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。電容C1和C2取值范圍為2050pF，其電容值對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用，通常取30pF左右。這樣單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的時(shí)鐘頻率正好是1us。溫度傳感器DS18B20是可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)總線上連接上多個(gè)傳感器進(jìn)行測(cè)溫。本設(shè)計(jì)因?yàn)镮/O口短缺，所以只能采用這種方式連接。 DS18B20 或從 DS18B20 ，因此按照定義只需要一條數(shù)據(jù)線（和地線）與中央微處理器AT89S52進(jìn)行通信。 C到 +125 176。 C至+85 176。 C 。 報(bào)警模塊圖36 報(bào)警模塊如圖36所示報(bào)警模塊由兩部分組成，分別為聲音報(bào)警和光報(bào)警。蜂鳴器可以由直流5V直接驅(qū)動(dòng)。與聲音報(bào)警裝置成并聯(lián)模式，當(dāng)蜂鳴器被導(dǎo)通時(shí)，同樣二極管被導(dǎo)通，發(fā)光。在AT89S52控制的室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)中，由于需要實(shí)現(xiàn)恒定溫度現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)，所以需要6個(gè)功能按鍵，按鍵功能如下：k1：溫度加操作；k2：溫度減操作；k3：溫度調(diào)節(jié)游標(biāo)左移操作；k5：切換溫度顯示與溫度設(shè)定值調(diào)整界面操作；k6：將修改完的溫度值確認(rèn)并送出操作k7：溫度調(diào)節(jié)游標(biāo)右移操作；按鍵連接方式是把AT89S52中的I/，把I/、。 數(shù)碼管顯示模塊圖38 數(shù)碼管顯示模塊于靜態(tài)顯示時(shí)，若位數(shù)增多，靜態(tài)顯示方式很難適應(yīng)，所以采用動(dòng)態(tài)顯示方式。實(shí)際仿真與應(yīng)用中，本設(shè)計(jì)將使用一個(gè)共陰極4位8段數(shù)碼管如下圖所示。串聯(lián)上一個(gè)1000Ω9的電阻排，并且每個(gè)I/O串聯(lián)一個(gè)100Ω的電阻。 無(wú)線傳輸模塊圖310 無(wú)線傳輸模塊(1) 433Mhz 開放ISM 頻段免許可證使用(2) 最高工作速率50kbps，高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合(3) 125 頻道，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要(4) 內(nèi)置硬件CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制(5) 工作， (6) 收發(fā)模式切換時(shí)間 650us (7) 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時(shí)才會(huì)輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示)，可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便(8) TX Mode: 在+10dBm情況下，電流為30mA。(2) 除電源VCC和接地端，其余腳都可以直接和普通的5V單片機(jī)I/O口直接相連，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。(3) 硬件上面沒有SPI的單片機(jī)也可以控制本模塊，用普通單片機(jī)I/O口模擬SPI不需要單片機(jī)SPI模塊介入，只需添加代碼模擬SPI時(shí)序即可。(5) 排針間距為100mil,標(biāo)準(zhǔn)DIP插針。(7) 其他系列的單片機(jī)，如果是5V的，請(qǐng)參考該系列單片機(jī)IO口輸出電流大小，如果超過10mA，需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊。 模塊引腳和電氣參數(shù)說(shuō)明RF905模塊使用Nordic公司的nRF905芯片開發(fā)而成。進(jìn)入POWERDOWN 模式可以很容易實(shí)現(xiàn)節(jié)電?；顒?dòng)模式ShockBurst RX ShockBurst TX 節(jié)電模式1) 掉電和SPI編程2) STANDBY 和SPI編程nRF905 工作模式由TRX_CE、TX_EN、PWR_UP 的設(shè)置來(lái)設(shè)定，如下表。與射頻協(xié)議相關(guān)的所有高速信號(hào)處理都在片內(nèi)進(jìn)行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費(fèi)用(低速微處理器也能進(jìn)行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時(shí)間短，抗干擾性高。在ShockBurstTM收發(fā)模式下，RF905自動(dòng)處理字頭和CRC校驗(yàn)碼。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)加上字頭和CRC校驗(yàn)碼，當(dāng)發(fā)送過程完成后，DR引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。注意：ShockBurstTM工作模式保證，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)的過程開始，無(wú)論TRX_EN和TX_EN引腳是高或低，發(fā)送過程都會(huì)被處理完。 ShockBurst RX 接收流程接收流程A. 當(dāng)TRX_CE為高、TX_EN為低時(shí)，RF905進(jìn)入ShockBurstTM接收模式；B. 650us后，RF905不斷監(jiān)測(cè)，等待接收數(shù)據(jù)；C. 當(dāng)RF905檢測(cè)到同一頻段的載波時(shí)，載波檢測(cè)引腳被置高；D. 當(dāng)接收到一個(gè)相匹配的地址，AM引腳被置高；E. 當(dāng)一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，RF905自動(dòng)移去字頭、地址和CRC校驗(yàn)位，然后把DR引腳置高F. 微控制器把TRX_CE置低，nRF905進(jìn)入空閑模式；G. 微控制器通過SPI口，以一定的速率把數(shù)據(jù)移到微控制器內(nèi)；H. 當(dāng)所有的數(shù)據(jù)接收完畢，nRF905把DR引腳和AM引腳置低；I. nRF905此時(shí)可以進(jìn)入ShockBurstTM接收模式、ShockBurstTM發(fā)