【正文】 .................................................................................................. 9 .......................................................................................................................... 11 軟件設(shè)計(jì)流程 ................................................................................................................ 11 DS18B20 讀取數(shù)據(jù)流程 .................................................................................................12 、測(cè)試及結(jié)果分析 ...........................................................................................................13 結(jié) 論 ........................................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................16 附錄 A ......................................................................................................................................17 附錄 B ......................................................................................................................................26 通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì) Ⅲ 1 現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各種信息參數(shù)的準(zhǔn)確度和精確度的要求都有了幾何級(jí)的增長(zhǎng)，而如何準(zhǔn)確而又迅速的獲得這些參數(shù)就需要受制于現(xiàn)代信息基礎(chǔ)的發(fā)展水平。 測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段： ①傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 ②模擬集成溫度傳感器 ③智能集成溫度傳感器。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展，本文將介紹智能集成溫度傳感器 DS18B20 的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，并對(duì)以此傳感器，89S51 單片機(jī)為控制器構(gòu)成的數(shù)字溫度測(cè)量裝置的工作原理及程序設(shè) 計(jì)作了詳細(xì)的介紹。 通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì) Ⅲ 2 2 總體設(shè)計(jì)方案 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由溫度采集、按鍵設(shè)置、溫度報(bào)警、溫度顯示四部分電路組成。 采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè) 溫元件，此元件線形較好。 DS18B20 的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì) DS18B20 和微控制器 AT89C51 構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置 ,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào) ,可直接與計(jì)算機(jī)連接。采用 51 單片機(jī)控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。另外 AT89S51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。該系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，它可以在設(shè)計(jì)中加入時(shí)鐘芯片 DS1302 以獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時(shí)顯示時(shí)間，并可以利用 AT24C16 芯片作為存儲(chǔ)器件，以此來對(duì)某些時(shí)間點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，利用鍵盤來進(jìn)行調(diào)時(shí)和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可以通過 MAX232 芯片與計(jì)算機(jī)的RS232 接口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。按下確定鍵后，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍時(shí)，紅色 Led發(fā)光進(jìn)行報(bào)警。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C51 主要特性： ? 與 MCS51 兼容； ? 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器； ? 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán)； ? 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年； ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz； ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定； ? 128 8 位內(nèi)部 RAM； ? 32 可編程 I/O 線； ? 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù) 器； ? 5 個(gè)中斷源。 GND：接地。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口 ： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口 ： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 ? 獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 ? DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 ℃。 ? 在 9 位分辨率時(shí)最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 ? 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS1820 有三個(gè)主要數(shù)字部件： 1） 64 位激光 ROM， 2）溫度傳感器， 3）非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL。 DS1820 也可用外部 5V 電源供電源供電。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。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)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，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，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。 通 信 工 程 專 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì) Ⅲ 8 DS18B20 硬件連接圖如下所示 : 圖 34 DS18B20 硬件連接圖 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 單片 機(jī)的復(fù)位電路如圖 35 所示。當(dāng)按下按鍵 S1 時(shí)， VCC 通過 R2 電阻給復(fù)位輸入端口一個(gè)高電平，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，即手動(dòng)復(fù)位。 圖 35 單片機(jī)的復(fù)位電路 功能鍵 上電后 ,進(jìn)入上限值設(shè)置 ,此時(shí) D4 燈發(fā)光，通過加減、切換位和負(fù)號(hào)鍵可以設(shè)置溫度值，設(shè)置好后按確定鍵進(jìn)入下限設(shè)置，下限 設(shè)置好之后按下確定鍵進(jìn)入溫度采集部分，并顯示當(dāng)前溫度，此過程中，再次按下確定鍵可進(jìn)入設(shè)置環(huán)境。方式 0 的輸出是 8 位串行數(shù)據(jù)，通過移位寄存器可將 8 位串行數(shù)據(jù)變成 8 位并行數(shù)據(jù)輸出，引腳 RXD[P3． 0]和 TXD[P3． 1]分別作 74ls164 的數(shù)據(jù)輸入端和同步時(shí)鐘脈沖輸入端。 使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開銷小。需要幾個(gè)數(shù)碼管就擴(kuò)展幾個(gè)并行接口， 74L164 的 13（ Q7）接下一位移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端即可。 對(duì)于單片機(jī)，當(dāng)發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后， TI 會(huì)置位，開始發(fā)送下一個(gè)字節(jié)必須將 TI清零。 Num=0。0x7f。 while (!TI)。TI=0。 TI=0。具體流程圖如圖 41 所示： 圖 41 軟件設(shè)計(jì)流程圖 通