【正文】 ............................. 15 主程序流程圖 ........................................................................................................................ 16 DS18B20 的軟件設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 16 5 Proteus 系統(tǒng)仿真 ...................................................................................................................... 18 Proteus 仿真軟件的介紹 ....................................................................................................... 18 Keil 軟件的介紹 ..................................................................................................................... 19 Keil 軟件調(diào)試程序的過程 ..................................................................................................... 20 工程的建立 ......................................................................................................................... 20 軟件的調(diào)試過程 ................................................................................................................. 21 Proteus 仿真軟件仿真的過程 ............................................................................................... 21 6 總結(jié) ............................................................................................................................................ 26 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 27 附 錄 ........................................................................................................................................... 28 附 1 源程序代碼 .......................................................................................................................... 28 附 2 系統(tǒng)原理圖 .......................................................................................................................... 36 致 謝 ........................................................................................................................................... 37 1 1 概述 數(shù)字溫度計(jì) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 該數(shù)字溫度計(jì)由電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、下載電路、單片機(jī)、數(shù)字顯示電路、溫度測量電路 和 報(bào)警電路組成。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示 。 在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場合時(shí)，其自身的優(yōu)勢使其在眾多同類產(chǎn)品中脫穎而出。所以 DS18B20 多應(yīng)用與 HVAC（ Heating, Ventilation and Air Conditioning） 環(huán)境控制，建筑物、設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測，以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。 工作電壓范圍為 ~，工作電壓范圍寬。 并且在 10℃ ~+85℃ 范圍內(nèi) ，所檢測到的溫度精確范圍是 177。 DS18B20 采用 單總線接口方式，與微處理器連接時(shí) ，僅 僅需要一條線 ，就 可實(shí)現(xiàn)與微處理器 進(jìn)行 雙向通訊。 PR35 封裝 SOIC 封裝 圖 21 DS18B20 管腳分布圖 DS18B20 管腳功能 管腳功能描述見表 21。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳；當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 DS18B20 在工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值，其各位定義如表 23 所示。 TM 為測試 模式標(biāo)志位， 因 出廠時(shí)被寫入“ 0”，所以不能改變。 表 23 配置寄存器與分辨率關(guān)系表 R0 R1 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 溫度計(jì)分辨率 0 0 ms 9 bit 0 1 ms 10 bit 1 0 375 ms 11 bit 1 1 750 ms 12 bit 溫度信息的低位、高位字節(jié)內(nèi)容還包括了符號位 s（是正溫度還是負(fù)溫度）和二進(jìn)制小數(shù)，其具體形式如圖。 在 DS18B20 完成溫度變換之后， 此時(shí)實(shí)際 溫度值與存儲在 TH 和 TL內(nèi)的告警 觸 發(fā)值相比較。只要告警標(biāo)志 位 置位，DS18B20 就將響應(yīng)告警搜索命令，這也就允許 在 單線上 應(yīng)用 多個 DS18B20 同時(shí)進(jìn)行溫度測量， 因此 即使某 個別 處溫度 大于上限或者低于下限 ， 都 可以識別出正在告警的 是哪個 器件。圖中低溫度系數(shù)晶振用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計(jì)數(shù)器 1，且 振蕩頻率受溫度影響很小 。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃ 所對應(yīng)的一個基數(shù)值 內(nèi) 。 下圖 中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。因此，必須采用軟件的方法來模擬單線的協(xié)議時(shí)序 。 單線總線上的所有操作均從初始化開始。 在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高 。 至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下來將會是 單片機(jī) 與DS18B20 之 間的數(shù)據(jù)通信。 圖 25 DS18B20 復(fù)位計(jì)應(yīng)答關(guān)系示意圖 操作命令 一旦單片機(jī)檢測到總線的存在脈沖，便可以發(fā)起 ROM 操作命令。如表 24 所示。 Search ROM （搜索芯片） F0H 用于確定掛接在同一線上 DS18B20 的個數(shù)和識別 ROM 地址。 在成功執(zhí)行了 ROM 操作命令之后，才可以使用 內(nèi) 存操作命令。如表 25 所示 。 在 寫入 的過程中可以 通過 復(fù)位信號中止寫入。在讀的 過程中 可以 用復(fù)位信號中止讀取，即可以 省略 不需要 讀取的 字節(jié)以減少讀取時(shí)間。此后芯片忙于EEPROM 儲存處理，當(dāng)控制 器發(fā)一個讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出 “0”，當(dāng)儲存工作完成時(shí)，總線將輸出 “1”。 Convert T 44H 收到此指令后芯片將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將溫度值放入 RAM 的第 2 地址。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻用強(qiáng)上拉并至少保持 500ms，來維持芯片工作。此后 芯片忙于復(fù)制處理，當(dāng)控制器發(fā)一個讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出 “0”，當(dāng)儲存工作完成時(shí)，總線將輸出 “1”。這樣 RAM 中的兩個報(bào)警字 位將始終為 EEPROM 中數(shù)據(jù)的鏡像。 DS18B20 要求有嚴(yán)格的時(shí)序來保證數(shù)據(jù)的完整。其中，除了存在脈沖之外，均由單片機(jī)產(chǎn)生。 ○ 1 寫時(shí) 隙 寫時(shí)間隙分為寫“ 0”和寫“ 1”，時(shí)序如圖 36。每發(fā)送 一位數(shù)據(jù)， 都 至少 應(yīng)該有一個 15us 的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù)“ 0”或“ 1” 應(yīng)該在45us 內(nèi)完成。 圖 36 寫時(shí)隙示意圖 ○ 2 讀時(shí)隙 讀時(shí)間隙必須先由主機(jī)產(chǎn)生至少 1us 的低電平 來 表示讀時(shí)間的起始。每一位 在 讀取之前都由控制器加一個起始信號。在通信時(shí)以 8 位 “0”或 “1”為一個字節(jié)，字節(jié)的讀或?qū)?9 從 A7 到 A0。該 字符型液晶模塊是用 57 點(diǎn)陣圖形來顯示字符 ，可以顯示 2 行 16 個字。因此，我們只要寫入顯示字符的 ASCII 碼 即 可，這種標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)給使 用帶來 了 很大的方便 。 圖 31 LCD1602 液晶顯示器管腳圖 10 LCD1602 管腳功能 LCD1602 管腳功能如表 31 所示。 ：輸入 時(shí) RS=H， RW=L， D0~D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 時(shí)沒有。 表 32 LCD1602 狀態(tài)字說明 STA7 STA6 STA5 STA4 STA3 STA2 STA1 STA0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 STA0~6 為當(dāng)前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值； STA7 為讀寫使能操作，其為 1 時(shí)禁止，為 0 時(shí)允許。 L C D 1 6 字 X 2 行0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 A 0 B 0 C 0 D 0 E 0 F 1 0? ?2 74 0 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 4 A 4 B 4 C 4 D 4 E 4 F 5 0? ?6 7 圖 32 LCD1602RAM地址映射圖 12 LCD1602 指令說明 1 初始化設(shè)置 LCD1602開始 使用時(shí) 必須進(jìn)行初始化 ,否則模塊無法正常顯示 ,下面介紹兩種初始化方法 。 清屏 (DISPLAY CLEAR)。 DL = 1: 8Bit 接口數(shù)據(jù) 。 F = 0:57dot 字形 。 C = 0: 光標(biāo)關(guān) 。 表 33 顯示模式設(shè)置指令 指令碼 功能 0 0 1 1 1 0 0 0 設(shè)置 162 顯示， 57 點(diǎn)陣， 8 位數(shù)據(jù)接口 3 顯示開 /關(guān)及光標(biāo)設(shè)置 顯示模式設(shè)計(jì)指令及功能如表 34 所示。 C 為光標(biāo)顯示位，為 1 時(shí)顯示光標(biāo)，為 0時(shí)不顯示光標(biāo) 。 0 0 0 0 0 1 N S N 為指針控制位，為 1 時(shí)，讀或者寫一個字符后地址指針自動加一，且光標(biāo)也加一。 S 為移動位，為 1 時(shí)，每寫入一個字符，并且當(dāng) N 為 1 時(shí)整個顯示屏幕左移，為 0 時(shí)整個顯示屏幕右移。 15 4 數(shù)據(jù)控制 控制器內(nèi)部設(shè)有一個 固定的 數(shù)據(jù)地址指針， 因此 用戶可通過它來訪問 RAM內(nèi)部的全部 80 字節(jié)。 表 35 數(shù)據(jù)指針指令 指令碼 功能 80H+地 址碼（ 027H， 4067H） 設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針 其他指令設(shè)置如表 36 所示。 以后每次寫指令，讀數(shù)據(jù)，寫數(shù)據(jù)之前都需要檢測忙信號 。 接下來寫指令06H，顯示清屏，再寫指令 06H，顯示移動光標(biāo)的設(shè)置，最后寫指令 0CH，打開顯示和光標(biāo)設(shè)置。 主程序的功能為： 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 的測量的當(dāng)前溫度值， 每 1s 進(jìn)行一次 溫度測量。 主程序流程圖 DS18B20 的軟件設(shè)計(jì) DS18B20 器件要求采用嚴(yán)格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。 單片機(jī) 與 DS18B20 的通信，是通過操作時(shí)隙 在 單總線上 完成 數(shù)據(jù)傳輸。 的初始化 先將數(shù)據(jù)線 位 置 為 高電平 “ 1”，然后將 數(shù)據(jù)線 位 拉到低電平 “ 0”， 延時(shí)750us 后，再將 數(shù)據(jù)線 位 拉到高電 平“ 1” 。 最后 將數(shù)據(jù)線 位 再次拉到高電平 “ 1” 后結(jié)束。 DQ = 1。 //稍做延時(shí) DQ = 0。 //精確延時(shí)，大于 480us DQ = 1。 x = DQ。 的寫操作 先將 數(shù)據(jù)線 位 置低電平 “ 0”， 確定 的延時(shí) 時(shí)間為 15us。延時(shí) 45us 后，將數(shù)據(jù)線位拉到高電平，重復(fù)上述操作直到所