基于單片機溫室溫度控制系統(tǒng)研究-在線瀏覽
2025-08-14 19:58本頁面
【正文】 。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，℃／LSB形式表示。表2是一部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)[6]。主機根據(jù)ROM的前56位來計算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比較，以判斷主機收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。3 DS18B20溫度傳感器簡介溫度的測量是從金屬(物質(zhì))的熱脹冷縮開始?？墒撬娜秉c是只能近距離觀測，而且水銀有毒，玻璃管易碎。不過在居民住宅中使用已可滿足要求。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù)(如電阻值，熱電勢等)的變化的原理。 DS18B20工作原理 DS18B20的工作時序根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：(1) 每一次讀寫之前都必須要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位；(2) 復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令；(3) 最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序，具體工作方法如圖5，6，7所示。應(yīng)答脈沖使主機知道，總線上有從機設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。接著主機釋放總線，延時15～60us，并進(jìn)入接受模式，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，若為低電平，再延時480us[12]。所有寫時序至少需要60us，且在2次獨立的寫時序之間至少需要1us的恢復(fù)時間，都是以總線拉低開始。寫0時序，主機輸出低電平，延時60us，然后釋放總線，延時2us[8]。所有讀時序至少需要60us，且在2次獨立的讀時序之間至少需要1us的恢復(fù)時間。主機在讀時序期間必須釋放總線，并且在時序起始后的15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。 ROM操作命令[3]當(dāng)主機收到DSl8B20 的響應(yīng)信號后，便可以發(fā)出ROM 操作命令之一，這些命令如表3：ROM操作命令。主機在進(jìn)入操作程序前必須用讀ROM(33H)命令將該DSl8B20的序列號讀出。DS18B20的測溫原理如圖9所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進(jìn)行計數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計表3 ROM操作命令指令約定代碼功 能讀ROM33H讀DS18B20 ROM中的編碼符合ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單線總線上與該編碼相對應(yīng)的DS18B20 使之作出響應(yīng)，為下一步對該DS18B20的讀寫作準(zhǔn)備搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個數(shù)和識別64位ROM地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)溫度變換命令，適用于單片工作。圖8中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。系統(tǒng)對DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。減法計數(shù)器斜坡累加器減到0減法計數(shù)器預(yù) 置低溫度系數(shù)振 蕩 器高溫度系數(shù)振 蕩 器計數(shù)比較器預(yù) 置溫度寄存器減到0圖9 測溫原理內(nèi)部裝置 DS18B20的測溫流程初始化DS18B20跳過ROM匹配溫度變換延時1S跳過ROM匹配讀暫存器轉(zhuǎn)換成顯示碼數(shù)碼管顯示圖10 DS18B20測溫流程4單片機接口設(shè)計DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。本設(shè)計采用電源供電方式， 。采用寄生電源供電方式是VDD和GND端均接地。主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個步驟：初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。 各部分電路(1) 顯示電路顯示電路采用了7段共陰數(shù)碼管掃描電路，節(jié)約了單片機的輸出端口，便于程序的編寫。(4) DS18B20溫度傳感器電路圖15 溫度傳感器電路引腳圖 系統(tǒng)整體設(shè)計(5) 繼電器電路。圖16 繼電器電路圖(6) 晶振控制電路圖17 晶振控制電路圖 (7) 復(fù)位電路圖18復(fù)位電路圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計的整體思想一個應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件作保證。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。程序設(shè)計語言有三種：機器語言、匯編語言和高級語言。高級語言是面向問題和計算過程的語言，它可通過于各種不同的計算機，用戶編程時不必仔細(xì)了解所用的計算機的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語句的功能強，常常一個語句已相當(dāng)于很多條計算機指令，于是用高級語言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語言。同時，本系統(tǒng)對位處理要求很高，需要解決大量的邏輯控制問題。而且MCS—51指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱位處理）指令，可以形成一個相當(dāng)完整的位操作指令子集，這是MCS—51指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點之一。本裝置的軟件包括主程序、讀出溫度子程序、復(fù)位應(yīng)答子程序、寫入子程序、以及有關(guān)DS18B20的程序（初始化子程序、寫程序和讀程序）等。當(dāng)測得溫度大于設(shè)定值，則進(jìn)入降溫階段，這期間繼續(xù)對溫度進(jìn)行監(jiān)測，直到溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，關(guān)閉風(fēng)扇，等待下一次的啟動命。1）主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每1s進(jìn)行一次。通過調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲中的整數(shù)部分與小數(shù)部分分開存放在不同的兩個單元中，然后通過調(diào)用顯示子程序顯示出來。DS18B20復(fù)位、應(yīng)答子程序讀溫度命令子程序?qū)懭胱映绦蛱^ROM匹配命令DS18B20復(fù)位、應(yīng)答子程序顯示子程序(延時)寫入子程序溫度轉(zhuǎn)換命令寫入子程序跳過ROM匹配命令 終 止 圖20 讀出溫度子程序 DS18B20的各個命令對時序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所要求的時序才能達(dá)到預(yù)期的目的，同時，要注意讀進(jìn)來的是高位在后低位在前，共有12位數(shù)，小數(shù)4位，整數(shù)7位，還有一
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