【正文】 著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共溫室 溫度控制系統(tǒng) 4 有 48位，最后 8 位是前 56 位的 CRC 校驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因 [10]。 3) 高速暫存存儲(chǔ) ， 可以設(shè)置 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的精度。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 3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。 它的內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和 字節(jié)定義 如圖 3所示。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 圖 5 DS18B20字節(jié)定義 由表 1可見(jiàn)，分辨率越高，所 需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ LSB 形式表示。表 2是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù) [6]。主機(jī)根據(jù) ROM 的前 56位來(lái)計(jì) 算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較，以判斷主機(jī)收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。 3 DS18B20 溫度傳感器 簡(jiǎn)介 溫度的測(cè)量是 從金屬 (物質(zhì) )的熱脹冷縮開(kāi)始?？墒撬娜秉c(diǎn)是只能近距離觀測(cè)，而且水銀有毒，玻璃管易碎。不過(guò)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(shì)等 )的變化的原理。 DS18B20工作原理 DS18B20 的工作時(shí)序 根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟： (1) 每一次讀寫(xiě)之前都 必須 要對(duì) 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(duì) DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 其工 作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序， 具體工作方法 如圖 5， 6， 7 所示。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，且準(zhǔn)備就緒。接著主機(jī)釋放總線， ，延時(shí) 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(shí) 480us[12]。所有寫(xiě)時(shí)序至少需要 60us，且在 2 次獨(dú)立的寫(xiě)時(shí)序之間至少需要 1us 的恢復(fù)時(shí)間，都是以總線拉低開(kāi)始。寫(xiě) 0時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí) 60us，然后釋放總線，延時(shí) 2us[8]。所有讀時(shí)序至少需要 60us，且在 2 次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要 1us的恢復(fù)時(shí)間。主機(jī)在讀時(shí)序期間必須釋放總線，并且在時(shí)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(jī)收到 DSl8B20 的響應(yīng)信號(hào)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(jī)在進(jìn)入操作程序前必須用讀 ROM(33H)命令將該 DSl8B20 的序列號(hào)讀出。 DS18B20的測(cè)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(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(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù) 門(mén)打開(kāi)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) DS18B20 溫度傳感器簡(jiǎn)介 9 表 3 ROM操作命令 指令 約定代碼 功 能 讀 ROM 33H 讀 DS18B20 ROM 中的編碼 符合 ROM 55H 發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM編碼，訪問(wèn)單線總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS18B20 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS18B20 的讀寫(xiě)作準(zhǔn)備 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位ROM 地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備 跳過(guò) ROM 0CCH 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(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20 的測(cè)溫原理。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。 溫室 溫度控制系統(tǒng) 10 圖 9 測(cè)溫原理內(nèi)部裝置 DS18B20 的測(cè)溫流程 圖 10 DS18B20測(cè)溫流程 4 單片機(jī)接口 設(shè)計(jì) DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí) DS18B20 的 1 腳接地， 2腳作為信號(hào)線， 3腳接電源。 本設(shè)計(jì) 采用電源供電方式， 口接單線總線為保證在有效的DS18B20 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè) MOSFET 管和 89S51 的 來(lái)完成對(duì)總線的上拉。采用寄生電源供電方式是 VDD和 GND 端均接地。主機(jī)控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)3個(gè)步驟：初始化、 ROM 操作指令、存儲(chǔ)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(jī)的輸出端口，便于程序的編寫(xiě)。 (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(jì) 13 (5) 繼電器電路 圖中 引腳控制加熱器繼電器 ， 引腳控制電風(fēng)扇繼電器。 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 溫室 溫度控制系統(tǒng) 14 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì)的整體思想 一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)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(shí)會(huì)變得很簡(jiǎn)單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有三種：機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。 高級(jí)語(yǔ)言是面向問(wèn)題和計(jì)算過(guò)程的語(yǔ)言，它可通過(guò)于各種不同的計(jì)算機(jī)，用戶(hù)編程時(shí)不必仔細(xì)了解所用的計(jì)算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語(yǔ)句的功能強(qiáng)，常常一個(gè)語(yǔ)句已相當(dāng)于很多條計(jì)算機(jī)指令，于是用高級(jí)語(yǔ)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(yǔ)言 。同時(shí)，本系統(tǒng)對(duì)位處理要求很高，需要解決大量的邏輯控制問(wèn)題。而且 MCS— 51 指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱(chēng)位處理）指令，可以形成一個(gè)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(diǎn)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(xiě)入 子程序、以及有關(guān) DS18B20 的程序（初始化子程序、寫(xiě)程序和讀程序）等。當(dāng)測(cè)得溫度大于設(shè)定值，則進(jìn)入降溫階段，則置 為低電平，這期間繼續(xù)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直到溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，置 為高電平斷開(kāi)，關(guān)閉風(fēng)扇，等待下一次的啟動(dòng)命。 1） 主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理 DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每 1s進(jìn)行一次。 通過(guò) 調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲(chǔ)中的整數(shù)部分與小數(shù)部分分開(kāi)存放在 不同的兩個(gè)單元中，然后通過(guò)調(diào)用顯示子程序顯示出來(lái)。 溫室 溫度控制系統(tǒng) 16 圖 20 讀 出溫度子程序 DS18B20 的各個(gè)命令對(duì)時(shí)序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所要求的時(shí)序才能達(dá)到預(yù)期的目的，