【正文】 現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+ V～+ V?！?。6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。a) DQ：數(shù)據(jù)輸入輸出引腳b) VDD：可接電源，也可接地。采用數(shù)據(jù)總線方式時(shí)VDD接地，可以節(jié)省一根傳輸線，但完成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)；采用外部供電方式則接5V，多用一根導(dǎo)線，但測(cè)量速度較快。 DS18B20 測(cè)溫結(jié)構(gòu)圖，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)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)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)值即為所測(cè)溫度。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要[]。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)。在此采用外部電源供電，[]。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 引腳及其功能MCS51系列單片機(jī)共外設(shè)了40個(gè)引腳，其中有2個(gè)專用于鏈接主電源進(jìn)行供電，2個(gè)外接晶振的引腳為單片機(jī)提供工作時(shí)序，4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，剩余的32條為輸入輸出I/O引腳，同時(shí)有些I/O引腳也具備其它第二功能。 89C52管腳圖電源引腳Vcc和Vss：Vcc接+5V電源正端；Vss接+5V電源負(fù)端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHOMS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。對(duì)于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。1）RST/VPD（9腳）：RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失[]。3）PSEN(29腳)：片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端,低電平有效。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PESN信號(hào)將不出現(xiàn)。當(dāng)外部給EA端保持高電平時(shí)，將單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的空間限定為4KB。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，無論片內(nèi)有無程序存儲(chǔ)器，均只訪問外部程序存儲(chǔ)器。P3口（10腳～17腳）：～。P3口的第2功能見下表綜上所述，MCS—51系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn)：（串行口輸入端0）（串行口輸出端）（部中斷0請(qǐng)求輸入端，低電平有效）（中斷1請(qǐng)求輸入端，低電平有效）（時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖端）（時(shí)器/計(jì)數(shù)器1數(shù)脈沖端）（部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出端，低電平有效）（部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效），引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第2功能；，由PP0口組成16位地址總線；由P0口分時(shí)復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。 LCD1602的管腳結(jié)構(gòu)1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線。且顯示內(nèi)容豐富，顯示效果良好，模塊化程度高。其中，DS18B20主要完成的是溫度的測(cè)量，LCD1602實(shí)現(xiàn)溫度的顯示，蜂鳴器和LED對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行報(bào)警，繼電器控制主電路的通斷。綜上所述，系統(tǒng)的整體流程如下：1）開機(jī)自檢，如果溫度正長(zhǎng)溫度（低于75度），接通電機(jī)風(fēng)扇開始工作。5）此后，如果再次升溫，直至升溫至86度，才切斷風(fēng)扇電源。系統(tǒng)的控制軟件可分為主程序，模數(shù)轉(zhuǎn)換程序，按鍵程序等模塊。溫度采集子程序主要完成對(duì)18B20的通訊及其數(shù)據(jù)的讀取，同時(shí)對(duì)讀取的溫度進(jìn)行數(shù)制的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸送到顯示子程序。 主程序流程圖系統(tǒng)完成的任務(wù)是對(duì)風(fēng)扇的工作溫度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)溫度超過正常的工作溫度時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，溫度繼續(xù)上升超過極限溫度時(shí)切斷風(fēng)扇的主電源。系統(tǒng)采用STC89C52和18B20的連接進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理。 主程序流程圖 溫度讀取程序設(shè)計(jì) 芯片初始化子程序設(shè)計(jì)DS18B20在初始化序列期間，總線控制器拉低總線并保持480us以發(fā)出（TX）一個(gè)復(fù)位脈沖，然后釋放總線，進(jìn)入接收狀態(tài)（RX）。當(dāng)DS18B20探測(cè)到I/O引腳上的上升沿后，等待15～60us,然后發(fā)出一個(gè)由60～240us低電平信號(hào)構(gòu)成的存在脈沖。所以這個(gè)步驟很重要?？偩€控制器通過寫1時(shí)序?qū)戇壿?到DS18B20，寫0時(shí)序?qū)戇壿?到DS18B20。當(dāng)總線控制器把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉到低電平的時(shí)候，寫時(shí)序開始總線控制器要生產(chǎn)一個(gè)寫時(shí)序，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平然后釋放，在寫時(shí)序開始后的15us釋放總線[]?？偪刂破饕梢粋€(gè)寫0時(shí)序，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平并持續(xù)保持（至少60us）。如果線上是高電平，就是寫1。 DS18B20寫字節(jié)流程圖 芯片讀字節(jié)子程序總線控制器發(fā)起讀時(shí)序時(shí)，DS18B20僅被用來傳輸數(shù)據(jù)給控制器。除此之外，總線控制器在發(fā)出發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令[44h]或召回EEPROM指令[B8h]之后讀時(shí)序，所有讀時(shí)序必須最少60us,包括兩個(gè)讀周期間至少1us的恢復(fù)時(shí)間。在總線控制器發(fā)出讀時(shí)序后，DS18B20通過拉高或拉低總線上來傳輸1或0。從DS18B20輸出的數(shù)據(jù)在讀時(shí)序的下降沿出現(xiàn)后15us內(nèi)有效。 DS18B20讀字節(jié)子程序 溫度處理子程序溫度處理子程序主要完成溫度的讀出和處理輸出功能。 溫度顯示子程序 顯示程序設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容的豐滿，在顯示芯片的選擇上使用了LCD。LCD的功能主要是顯示電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，通過溫度的變化LCD顯示內(nèi)容。工作的流程圖如下所示： LCD顯示流程圖 溫度處理程序設(shè)計(jì)根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的需要，系統(tǒng)的工作過程分析如下：1）開機(jī)自檢，如果溫度正常（低于86度），接通電機(jī)風(fēng)扇開始工作。5）此后，如果再次升溫，直至升溫至86度，才切斷風(fēng)扇電源。第5章 仿真分析在學(xué)習(xí)及科研過程中，由于條件的限制，以及實(shí)驗(yàn)理論的不成熟同時(shí)為了節(jié)約時(shí)間和成本，通常在設(shè)計(jì)的初期使用軟件來輔助設(shè)計(jì)，成為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。本章將對(duì)相關(guān)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。與匯編相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，同時(shí)這款軟件也支持基于單片機(jī)的匯編語(yǔ)言，因此在開發(fā)單片機(jī)時(shí)，可以使用此軟件進(jìn)行混合匯編和調(diào)試[]。其兩家公司分別更名為ARM Germany GmbH和ARM Inc。通過這次收購(gòu)，我們將能更好地向高速發(fā)展的32位微控制器市場(chǎng)提供完整的解決方案，同時(shí)繼續(xù)在uVision環(huán)境下支持我們的8051和C16x編譯器。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，μVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.OBJ）。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。Proteus ISIS軟件是英國(guó)一家公司研發(fā)的EDA工具軟件（Electronic Design Automation）。Proteus軟件在實(shí)現(xiàn)單片機(jī)仿真的同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)原理圖布圖、代碼調(diào)試以及外圍電路的協(xié)同仿真，并且可以進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)從理論到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。Proteus ISIS軟件是一款很好的圖形交互式仿真軟件，可以形象化許多單片機(jī)功能，并且可以對(duì)單片機(jī)的工作過程進(jìn)行全程監(jiān)控與測(cè)試。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行單片機(jī)設(shè)計(jì)，但是同時(shí)缺乏可用的元器件。隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一門專門的學(xué)科，使用仿真技術(shù)進(jìn)行科學(xué)研究已成為許多前期設(shè)計(jì)的重要手段?？梢源蟠罂s短設(shè)計(jì)的周期，耗資大為減少，同時(shí)也可降低了工程制造的風(fēng)險(xiǎn)[]。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，本設(shè)計(jì)只能在計(jì)算機(jī)的協(xié)助仿真下完成。 仿真分析通過上文的分析，本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成了硬件的選型及程序的編寫，為了驗(yàn)證程序的完整性以及所選器件在功能中的可行性，需要對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行完整性和可靠性測(cè)試。將我使用Keil軟件設(shè)計(jì)好的軟件編譯后寫入到單片機(jī)中，調(diào)試程序沒有錯(cuò)誤后，運(yùn)行此仿真結(jié)構(gòu)，得到如下結(jié)果： 系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)電機(jī)的開機(jī)溫度為58℃時(shí)，系統(tǒng)正常工作。由于風(fēng)扇在工作過程中會(huì)升溫，當(dāng)溫度達(dá)到75℃時(shí)，報(bào)警器打開，仿真中紅色報(bào)警燈點(diǎn)亮，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)由于升溫至75℃時(shí)，系統(tǒng)沒有切斷主電路，只是打開報(bào)警提示。時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)當(dāng)升溫至86℃時(shí)，為了保證電機(jī)不因?yàn)闇囟冗^高而被燒毀，系統(tǒng)設(shè)定最高工作溫度不超過85℃，由上圖可以看出，當(dāng)溫度到達(dá)86℃時(shí)，控制主電路的繼電器被切斷，此時(shí)電機(jī)停止工作，進(jìn)入自然降溫狀態(tài)。電路狀態(tài)如下： 降溫未至75176。然而為了讓電機(jī)充分降溫，設(shè)定的降溫溫度為40℃，因此在40~75℃期間，電機(jī)依然停轉(zhuǎn)。具體電路狀態(tài)如下圖所示，此時(shí)電機(jī)重新接入電路，系統(tǒng)沒有警報(bào)，整體狀態(tài)正常。仿真運(yùn)行過程中無任何錯(cuò)誤。第6章 系統(tǒng)調(diào)試 實(shí)物制作根據(jù)上一章的仿真分析，系統(tǒng)在Proteus仿真環(huán)境下可以完備的運(yùn)行，但是工科的理論需要運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)際，因此我們嘗試根據(jù)此仿真搭建出。由于剛開始在公司里面沒有想到制作PCB版，我就直接采用通用版來焊這次的事物，在制作事物的時(shí)候剛開始遇到種種困難，比如說：由于仿真上用的元器件比較特殊，或者說是有的電阻比較小，在電子市場(chǎng)根本買不到這種產(chǎn)品，只好去淘寶買。 系統(tǒng)調(diào)試事物的制作出來，我們不知道這半個(gè)月來努力到底成功與否，所以我要進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)試。我去了學(xué)校的電子實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測(cè)試。 對(duì)比度調(diào)節(jié) 整體結(jié)構(gòu)第二，可是當(dāng)我上電之后整個(gè)程序一直顯示的是一個(gè)數(shù)字，溫度不會(huì)變，和我當(dāng)時(shí)仿真的完全不一樣，然后我就考慮是不是我的DS18B20不能檢測(cè)到溫度，然后我就逐步開始檢測(cè)每個(gè)地方的電壓，檢測(cè)是不是什么地方斷路，導(dǎo)致整個(gè)放大與檢測(cè)區(qū)域沒有給單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，可是最后檢查過，發(fā)現(xiàn)整個(gè)電路圖都是通的，可是檢測(cè)不到溫度，經(jīng)過查閱資料發(fā)現(xiàn)，當(dāng)給DS18B20的信號(hào)端加上上拉電阻可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。經(jīng)過實(shí)物系統(tǒng)的測(cè)試，系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)仿真中所需