【正文】 門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫 系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(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)振蕩器產(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，并重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程的非線形性，直到溫度寄存器達(dá) 到被測(cè)溫度值。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： 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 (1) 每一次讀寫(xiě)之前都必須要對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位。 (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。 DS18B20 使用的注意事項(xiàng) DS18B20 雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、用線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題： 1. 較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀 /寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。 2. 在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù)量 問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。 3. 連接 DS18B20 的總線電纜是有長(zhǎng)度限制的。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá) 150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長(zhǎng)。因此，在用 DS18B20 進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。本溫度計(jì)大體分三個(gè)工作過(guò)程。然后，通過(guò) AT89C52 單片機(jī)芯片對(duì)送來(lái)的測(cè)量溫度讀數(shù)進(jìn)行計(jì)算和轉(zhuǎn)換，井將此結(jié)果送入液晶顯示模塊。其中， DS18B20 溫度傳感器芯片采用“一線制”與單片機(jī)相連，它獨(dú)立地完成溫度測(cè)量以及將溫度測(cè)量結(jié)果送到單片機(jī)的工作。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 C 13 0 p FC 23 0 p FX 1C R Y S T A L8 9 C 5 2 X T A L 1X T A L 21 91 8 圖 36 時(shí)鐘電路 單片機(jī)允許的振蕩晶體可在 ~24MHz 之間選擇，一般為。 復(fù)位電路 的設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)每次開(kāi)始工作， CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都必須要有一個(gè)確定的初值，即復(fù)位狀態(tài)。 C 31 0 u F+ 5 VR 28 . 2 k8 9 C 5 2R S T9 圖 37 復(fù)位電路 單片機(jī) RST 引腳是 高電平有效。在單片機(jī)工作后，如果還想再次復(fù)位，只需按下開(kāi)關(guān)，單片機(jī)就能重新變成復(fù)位狀態(tài)。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 接口電路 的設(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。 當(dāng) DS18B20 處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為 10us。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱?，所以它不能顯示圖形。 1602LCD 引腳與功能如下表 37 所示。 5 R/W R/W 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平 1 時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 0 時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。1602LCD 的特性 如下 ： (1) +5V 電壓，對(duì)比度可調(diào)。 (3) 提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。 (5) 內(nèi)建有 160 個(gè) 57 點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 表 38 1602 的控制指令 序號(hào) 指令 RS /RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清 零 顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 — 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 先是開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移動(dòng) 0 0 0 0 0 1 S/C R/L — — 6 預(yù) 置功能 0 0 0 0 1 DL N F — — 7 字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù) 據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 計(jì)數(shù)器地址 10 寫(xiě)數(shù)到 CGRAM 1 0 讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM 度數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 指令 1：清零顯示，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。高電平表示有效，低電平則無(wú)效。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)，低電平表示關(guān)； C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光 標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)； B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令。 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置，地址：字符地址 *8+字符行數(shù) (將一個(gè)字符分成 5*8 點(diǎn)陣，一次寫(xiě)入一行， 8 行就組成一個(gè)字符 )。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址。 指令 10：寫(xiě)數(shù)據(jù)。 報(bào)警電路 的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用軟件處理報(bào)警，利用發(fā)光二級(jí)管報(bào)警電路， 當(dāng)溫度 超過(guò)設(shè)定范圍時(shí) ，則 二極管 發(fā)光報(bào)警 。 LEDD28 9 C 5 212P 1 .1P 1 .0 圖 39 報(bào)警 電路連接圖洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 4 章 系統(tǒng) 軟件 的設(shè)計(jì) 軟件 Proteus 與 Keil Proteus 軟件 1. Proteus 簡(jiǎn)介 Proteus 軟件是英國(guó) LABCENTER electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 （ 仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。 Proteus 軟件 的特點(diǎn)是： (1) 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合，具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、各種單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)仿真。如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等，調(diào)試非常方便。 (4) 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。 2. 四大功能模塊 (1) 智能原理圖設(shè)計(jì)（ ISIS） 豐富的器件庫(kù)：超過(guò) 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件。 智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖時(shí)間。 可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的 BMP 圖紙，可以方便地 供 WORD、 POWERPOINT 等多種文檔使用。 超過(guò) 27000 個(gè)仿真器件：可以通過(guò)內(nèi)部原型或使用廠家的 SPICE 文件自行設(shè)計(jì)仿真器件， LABCENTER 也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。 豐富的虛 擬儀器： 13 種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓 /電流表、交流電壓 /電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì) /計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、 SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器等。 高級(jí)圖形仿真功能（ ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等。 支持通用外設(shè)模型：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點(diǎn)陣、LED 七段顯示模塊、鍵盤(pán) /按鍵、直流 /步進(jìn) /伺服電機(jī)、 RS232 虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其 COMPIM（ COM 口物理接口模型）還可以使仿真電路通過(guò) PC 機(jī) 串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信。 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語(yǔ)言的編輯 /編譯 /源碼仿真，內(nèi)帶 805AVR、 PIC 的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如 IAR、 KEIL和 HITECH）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的源碼仿真和調(diào)試。 先進(jìn)的自動(dòng)布局 /布線功能：支持器件的自動(dòng) /人工布局；支持無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換 /門(mén)交換功能使 PCB 設(shè)計(jì)更為合理。無(wú)論用戶的要求是快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜設(shè)計(jì)的仿真以及 PCB 設(shè)計(jì) ，還是設(shè)計(jì)精美的原理圖 供出版 ， ISIS 都可以很好的完成。這就使得 ISIS 成為制作技術(shù)文件，學(xué)術(shù)論文，項(xiàng)目報(bào)告的 理想工具，也是 PCB 設(shè)計(jì)的一個(gè)出色的前端。 4. Proteus 的 簡(jiǎn)單應(yīng)用 圖 41 Proteus 界面圖 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 (1) 繪制原理圖：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)完成。 (2) 定制自己的元件：有三個(gè)個(gè)實(shí)現(xiàn) 途徑，一是用 PROTEUS VSM SDK 開(kāi)發(fā)仿真模型，并制作元件；另一個(gè)是在已有的元件基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，比如把元件改為 bus 接口的；還有一個(gè)是利用已制作好 （ 別人的 ） 的元件，我們可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫(kù)里面。 Keil 軟件 1. Keil 軟件簡(jiǎn)介 Keil 軟件是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、 結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil 軟件生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 Keil 提供包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，由以下幾部分組成：μVision IDE 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 C51 編譯器、 A51 匯編器、 LIB51 庫(kù)管理器、 BL51連接 /定位器、 OH51 目標(biāo)文件生成器以及 Monitor5 RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。工程的建立、設(shè)置、編譯 /匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 握。這時(shí)工程管理窗口的文件頁(yè) （ Files） 會(huì)出現(xiàn)“ Target1”，將其前面 +號(hào)展開(kāi)，接著選擇 Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇“ Add File to Group ‘ Source Group1’”，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求尋找并加入源文件。緊接著對(duì)工程進(jìn)行設(shè)置，選擇工程管理窗口的 Target1，再選擇 ProjectOption for Target‘ Target1’ （ 或點(diǎn)右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項(xiàng) ）， 打開(kāi)工程屬性設(shè)置對(duì)話框 ， 共有 8 個(gè)選項(xiàng)卡，主要設(shè)置工作包括在 Target 選項(xiàng)卡中設(shè)置晶振頻率、在 Debug 選項(xiàng)卡中設(shè)置實(shí)驗(yàn)仿真板等，如要寫(xiě)片，還必須在 Output 選項(xiàng)卡中選中“ Creat Hex Fi”；其它選項(xiàng)卡一 般可取默認(rèn)值。 成功編譯 /匯編、連接后，選擇菜單 DebugStart/Stop Debug Session（ 或按 Ctrl+F5 鍵 ） 進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)， Keil 提供對(duì)程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真 CPU 以模擬執(zhí)行程序。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，可采用在線匯編功能對(duì)程序進(jìn)行在線修改 （ DebugInline Assambly? ）， 不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對(duì)工程重新進(jìn)行編譯 /匯編和連接、然后再次進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)的步驟。在模擬調(diào)試程序后，還須通過(guò)編程器將 .hex 目標(biāo)文件燒寫(xiě)入單片機(jī)中才能觀察目標(biāo)樣機(jī)真實(shí)的運(yùn)行狀況。整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來(lái)完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測(cè)量、計(jì)算、顯示、通訊等。主程序流程如圖 42 所示。 開(kāi) 始8 9 C 5 1 寄 存 器D S 1 8 B 2 0 存 在 ？溫 度 轉(zhuǎn) 換 命 令讀 取 溫 度溫 度 數(shù) 據(jù) 處 理溫 度 顯 示溫 度 比 較 超 出 范 圍 ？報(bào) 警YNYN 圖 43 DS18B20 初始化流程圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令，當(dāng)采用 12 位分辨率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為 750ms。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖 44 所示。DS18B20 的轉(zhuǎn)換精度為 9～ 12 位，為了提高精度采用 12 位。 通過(guò)觀察表 41 可以發(fā)現(xiàn)，一個(gè)十進(jìn)制與二進(jìn)制間有很明顯的關(guān)系，就是把二進(jìn)制的高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的高半字節(jié)組成一字節(jié)，這個(gè)字節(jié)的二進(jìn)制化為十進(jìn)制后，就是溫度值的百、十、個(gè)位字節(jié)，所以二進(jìn)制值范圍是 0~F，轉(zhuǎn) 換成十進(jìn)制小數(shù)就是 的倍數(shù)（ 0~15 倍）。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 第 5 章 仿真 仿真 結(jié)果