【正文】 .................. 10 DS18B20 寄生電源供電方式 .................................................................................... 13 DS18B20 改進的寄生電源供電方式 ...................................................................... 14 DS18B20 外部電源供電方式 .................................................................................... 15 DS18B20 寄生電源供電方式 .................................................................................... 16 第 3 章 系統(tǒng)軟件設計 18 鍵盤輸入的程序 ..................................................................................... 18 DS18B20 溫度傳感器設計 ........................................................................ 18 主函數的分析 ......................................................................................... 21 顯示函數的分析 ..................................................................................... 22 中斷加熱子函數的 分析 ........................................................................... 26 第 4 章 功能簡介 28 智能熱水器具的功能 .............................................................................. 28 第 5 章 總結 29 附錄 程序 錯誤 !未定義書簽。單片機主要由中央處理器、內存、輸入 /輸出設備組成，它就好像是一臺小型電腦，它能夠執(zhí)行人們對它編寫的程序，從而發(fā)出各種不同的控制命令，與外部電路結合后，便可以完成各種各樣的功能。 家用電熱水器的現狀 目前市場上熱水器品種主要有電熱水器、太陽能熱水器、燃氣熱水器。 市場上傳統(tǒng)的機械式電熱水器控制精度低、可靠性差， 甚至存在一定的危險隱患。而智能化家用 電熱水器正是適應現代化智能家用電器趨勢而出現。 TX1C 單片機實驗開發(fā)板簡介 XT1C 單片機開發(fā)板是哈爾濱市天祥電子綜合多年開發(fā)經驗，在原 TX1B 基礎上，經過精心設計開發(fā)出的多功能 51 單片機開發(fā)平臺。 TX 系列單片機開發(fā)板可完全作為各種 51 單片機的開發(fā)板，用匯編語言或者 C 語言對其 進行編程。 本文將使用 TX1C 開發(fā)板完成數字化電熱水器的設計。系統(tǒng)以高性價比的 AT89C51 單片機為核心，由鍵盤輸入、DS18B20 溫度采集、數碼管顯示電路、電源時鐘復位電路、雙向可控硅驅動電路 MOC304雙向可控硅 TLC336A 組成加熱器控制電路。 單片機的 P0 口連接 74HC573 鎖存器 ，這樣可以節(jié)約單片機端口 ， 即可 多次操作 P0 口，使其既能控制數碼管的片選，又能控制數碼管的位選，從而節(jié)省的單片機的外部接口，擴展了功能。 時鐘復位電路見圖 所示， RET 連接單片機的 RESET 接口，主要完成單片機的復位功能。 加熱模塊見圖 所示， MOC3041 芯片的 2 號接口連接 單片機的 P2^2 口 。 圖 加熱模塊 數碼管顯示 數碼管簡介 單片機系統(tǒng)中常用的顯示器有： 發(fā)光二極管 LED(Light Emitting Diode)顯示器、 液晶 CD(Liquid Crystal Display)顯示器、 CRT 顯示器等。 使用 LED 顯示器時，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。七段數碼管加上一個小數點，共計 8 段。本設計采用的 TXC1 實驗板是采用共陰 LED 顯示器，根據電路連接圖顯示十六進制數的編碼見 表 所示 。 有兩點 需要 注意，第一點是要哪一個數碼管亮，第二 點 是亮的數碼管顯示什么數字。 段選在程序中由 duan 表示，單片機上是 P2^6 端口 ，與位選相同，操作時使 P2^6 呈現高電平，這時 P0 的八個端口對數碼管的操作決定了亮的幾個數碼管顯示什么數字， P0 操作完成后使 P2^6 呈現低電平，這樣段選就已鎖定。 圖 單片機與數碼管的硬件連接 首先選擇位選，再選擇段選。 可以直接設置數碼管顯示 各 數字 的十六進制 ， 即 P0 口應賦的十六進制，以便操作。 選擇位選與選擇片選的過程 相當 快時，顯示在人眼中就是一排易于識別的十進制數字 ，這就是數碼管的動態(tài)顯示。 P2^7 賦低電平時 , 74HC573芯片將記住最近一次 L 端口是高電平時芯片輸入 端的 8 位，并將其輸出，當輸入端變化時，輸出端不變化。 圖 74HC573 芯片的連接 以下數碼管顯示部分程序。 wei=1。//wein 打開后 是低電平亮 wei=0。 P0=0x00。 P0=table[dis[i]]。 6 delay(1)。 P0=0x00。 要注意的是位選（程序中的 wei 變量） ，位選 是低電平時選擇該數碼管亮。 鍵盤輸入設計 鍵盤輸入方法 本設計中使用的是矩陣式鍵盤，見圖 所示。 S20 代表確認數字，按下后即可確認要輸入數字的某一位。因此可以如此操作，對圖中第二行、第三行、第四行諸行進行掃描。依次循環(huán)掃描三行 即可 時時檢測是否有鍵按下。 圖 抖動示意圖 如果不去除抖動的話， 人們 手指按下的瞬間單片機已經開始檢測，這時電壓還未降到穩(wěn)定閉合狀態(tài)所以不能檢測到按下，同理不管是按下，還是是松手都會有這樣的情況出現，不利于 操作，所以 應該加入去抖操作，圖中右側是硬件去除抖動，除了硬件去抖以外還可以利用軟件去抖。具體程序如下： while(temp!=0xf0) { delay(5)。 temp=P3。0xf0。具體按下后的操作可以在后一個 while 循環(huán)中書寫。 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20 的雙向通訊。支持多點組網功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián) 8 個，如果數量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸的不穩(wěn)定，實現多 點測溫。在使用中不需要任何外圍元件，測量結果以 9~12 位數字量方式串行傳送。 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 DS18B20 的外形及管腳排列見圖 所示。 DS18B20 的初始化與讀寫操作 1. DS18B20 的初始化 （ 1） 先將數據線置高電平 “1”； （ 2） 延時（該時間要求的不是很嚴格，但是盡可能的短一點） ； （ 3） 數據線拉到低電平 “0”； （ 4） 延時 750 微秒（該時間的時間范圍可以從 480 到 960 微秒） ； （ 5） 數據線拉到高電平 “1”； （ 6） 延時等待（如果初始化成功則在 15 到 60 毫秒時間之內產生一個由 DS18B20 所返回的低電平 “0”。 DS18B20 的的初始化見圖 所示。 在這里要注意的是（ 3），寫數據時時 1bit 單獨傳送，這里有兩種情況。 當需要傳送 “0”時，單片機應該給 DS18B20 芯片的 DQ 接口賦低電平，并且持續(xù)拉低最少60 微妙，然后將 DQ 釋放為高電平，再延時約 15 秒即可。 10 圖 DS18B20 的寫操作時序圖 3. DS18B20 的讀操作 （ 1）將數據線拉高 “1”； （ 2）延時 2 微秒 ； （ 3）將數據線拉低 “0”； （ 4）延時 15 微秒 ； （ 5）將數據線拉高 “1”； （ 6）延時 15 微秒 ； （ 7）讀數據線的狀態(tài)得到一個狀態(tài)位，并進行數據處理 ； （ 8）延時 30 微秒 ； 這里只要按以上操作將狀態(tài)位的各各 bit 按順序儲存好即可 。 圖 DS18B20 的 讀 操作時序圖 DS18B20 的指令與格式 DS18B20 溫度格式圖見圖 所示。 例如 +125℃ 的數字輸出為 07D0H， +℃ 的數字輸出為 0191H， ℃ 的數字輸出為 FE6FH， 55℃ 的數字輸出為 FC90H 。配置寄存器，該字節(jié)各位的意義見 表 所示。 其分配見表 所示， 當溫度轉換命令發(fā)布后，經轉換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1 個字節(jié)。對應的溫度計算：當符號位 S=0 時，直接將二進制位轉換為十進制；當 S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進制值。 表 DS18B20 暫存寄存器分布 寄存器內容 字節(jié)地址 溫度值低位 （ LS Byte） 0 溫度值高位 （ MS Byte） 1 12 高溫限值（ TH） 2 低溫限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 CRC 校驗值 8 根據 DS18B20 的通訊協(xié)議，主機（單片機）控制 DS18B20 完成溫度轉換必須經過三個步驟：每一次讀寫之前 都要對 DS18B20 進行復位操作，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。 ROM 指令表見表 所示， RAM 指令表見表 所示。 搜索 ROM 0FOH 用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個數和識別 64 位 ROM 地址。 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。 警告搜索命令 0ECH 執(zhí)行后只有溫度超過設定值上限或下限的片子才做出響應。結果存入內部 9 字節(jié) RAM 中。 復制暫存器 48H 將 RAM 中第 3 、 4 字節(jié)的內容復制到 EEPROM 中。 讀供電方式 0B4H 讀 DS1820 的供電模式。 DS18B20 寄生電源供電方式 14 DS18B20 測溫系統(tǒng)具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點。 獨特的寄生電源方式有三個好處： 1. 進行遠距離測溫時，無需本地電源 ； 2. 可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取 ROM； 3. 電路更加簡潔，僅用一根 I/O 口實現測溫。 因此， 這種 電路只適應于單一溫度傳感器測 溫情況下使用，不適宜采用供電系統(tǒng)中。 圖 DS18B20 寄生電源供電方式 DS18B20 改進的