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基于ds18b20的蔬菜大棚多點測溫系統(tǒng)設計-閱讀頁

2024-09-20 18:19本頁面
  

【正文】 位字節(jié) 。值得注意的是 :每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 如有必要 ,可通 過對特殊功能寄存器 (SFR)區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位 ,可禁止ALE 操作。此外 ,該引腳會被微弱拉高 ,單片機執(zhí)行外部程序時 ,應設置 ALE 無效。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 ,沒有兩 次有效的 PSEN 信號。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器 ( 地址為0000HFFFFH), EA 端必須保持低電平 (接地 )。 如 EA 端保持高電平 (接 VCC 端 ), CPU 則執(zhí)行內(nèi)部 程序存儲器 中的指令。 XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入 端。 石家莊 鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 8 美國 Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 一線總線 接口的溫度傳感器,在其內(nèi)部使用了在板( ONB0ARD)專利技術。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點,使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡,為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。使你可以充分發(fā)揮 “ 一線總線 ” 的優(yōu)點。 DS18B20 可以程序設定 9~ 12 位的分辨率,精 度為 177。C。分辨率設定,及用戶設定的報警溫度存儲在 EEPROM 中,掉電后依然保存。 DS18B20 使電壓、特性及封裝有更多的選擇,讓我們可以構建適合自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng) [5]。C~ +125176。C范圍內(nèi),精度為 177。C。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量,如:環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。而且新一代產(chǎn)品更便宜,體積更小 [6]。如圖 34 溫度采集模塊所示,這樣在轉(zhuǎn)換期間可以允許在單線總線上進行其他數(shù)據(jù)往來。在溫度轉(zhuǎn)換期間需要對單總線 DQ端提供強上拉,因此 DQ 端上拉 的上拉電阻,注意當加上外部電源時, GND 引腳不能懸空。傳送串行數(shù)據(jù),不需要外部元件。 3) DS18B20 的測溫范圍為: - 55℃ + 125℃ , 在 - 10℃ + 85℃ 時,其測量精度為 177。 4) DS18B20 的測溫結(jié)果的數(shù)字量位數(shù)為 912 位,可編程進行選擇。 5) DS18B20 不需要備份電源,可用數(shù)據(jù)線供電, 也可用外部的電源 ( )供電。 的 外部形狀及 內(nèi)部結(jié)構 1) 圖 35 為 DS18B20 的外部引腳圖,其 引腳定義如下: GND: 1 管腳接地; DQ : 2 管腳為數(shù)字信號輸入 /輸出端; VDD: 3 管腳為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地) 2) 圖 36 的方框圖示出了 DS18B20內(nèi)部結(jié)構的主要部件。 圖 36 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構 光刻 ROM中的 64位序列號(如圖 37所示 )是出廠前被光刻好的,它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。光刻 ROM的作用是使每一個 DS18B20都各不相同,這樣就可以實現(xiàn)一根 總線上掛接多個 DS18B20的目的。當報警功能不使用時, TH和 TL寄存器可以當做普通寄存器使 用。當在單線總線上通訊時,暫存器幫助確保數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)經(jīng)過校驗后,用一個拷貝暫存器命令會 把數(shù)據(jù)傳到非易性 E2PROM 中。 ● 字節(jié) 0 和字節(jié) 1 是測得溫度信息的 LSB(低字節(jié))和 MSB(高字節(jié)),該字節(jié)是只讀的。數(shù)據(jù)時按補碼的格式存儲的,具體的存儲格式還是要根據(jù)配置字的設定而定。 數(shù)據(jù)通過寫暫存器指令 [4Eh]寫入高速暫存器的 4 字節(jié);數(shù)據(jù)必須以字節(jié) 2為最低有效位開始傳送。 E2PROM 寄存器中的數(shù)據(jù)在期間掉電時仍然繼續(xù)保持;上電時,數(shù)據(jù)被載入暫存器。標志位 ( S) 指出溫度值的正負;正 數(shù) S=0,負數(shù) S=1。當報警標識置位時, DS18B20 會對報警搜索命令有反應。 ● 字節(jié) 4存放的是配置寄存器的數(shù)據(jù)如表 310 所示,配置字的低 5位一直都是 “1”;TM 是測試模式位,用于設置 DS18B20 在工作模式還是測試模式,在出廠時該位被設置 為 0,用戶不要改動。 表 310 配置字結(jié)構 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 TM R1 R0 1 1 1 1 1 溫度 LSB 0 溫度 MSB 1 TH/用戶字節(jié) 1 2 TL/用戶字節(jié) 2 3 配置寄存器 4 保留位 FFh 5 保留位 0Ch 6 保留位 10h 7 CRC 8 暫存器 字節(jié) E2PROM TH/用戶字節(jié) 1 TL/用戶字節(jié) 2 圖 38 DS18B20 存儲器圖 石家莊 鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 12 表 311 溫度分辨率設置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 當配置存儲器設定溫度的分辨率為 12 位時,溫度寄存器( LSB、 MSB)存儲格式如表 312 所示。如果測得的溫度大于 0,這5 位為 0,只要將測到的數(shù)值乘以 即 可得到實際溫度;如果溫度小于 0,這 5位為 1,測到的數(shù)值需要取反加 1 再乘以 ,可得到實際溫度(也可以理解為后4 位為小數(shù)位,前面是符號位和整數(shù)位)。 表 313 DS18B20溫度數(shù)據(jù) 關系 表 溫度℃ 數(shù)據(jù)輸出(二進制) 數(shù)據(jù)輸出(十六進制) +125 00000000 11111010 00FA +25 00000000 00110010 0032 +1/2 00000000 00000001 0001 0 00000000 00000000 0000 1/2 11111111 11111111 FFFF 25 11111111 11001110 FFCE 55 11111111 10010010 FF92 ● 字節(jié) 字節(jié) 字節(jié) 7 被器件保留,禁止寫入,默認值均為 1. ● 字節(jié) 8 存放的是前 8 字節(jié)的 CRC 碼,只讀。 LS byte bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 23 22 21 20 21 22 23 24 MS byte bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 S S S S S 26 25 24 石家莊 鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 13 單總線操作流程和操作命令 單總線是指總線控制器 CPU 用兩根線 RX 和 TX 來控制單總線期間,這樣是為了方便描述,實際使用時是用 一個引腳來完成讀寫操作。無論任何理由需要暫停某一執(zhí)行過程時,如果還想恢復執(zhí)行,總線必須停留在空閑狀態(tài)。如果總線停止在低電平超過 480Μs,總線上的所有器件將被復位 [8]。 每一次 DS18B20 的操作都不許滿足以上步驟,若缺少步驟或者順序混亂,器件將不會返回。 通過單總線的所有執(zhí)行操作處理都從一個初始化序列開始。存在脈沖讓總線控制器知道 DS18B20 在總線上且準備好操作。 DS18B20 有關 ROM 的操作指令如表 314 所示。 搜索 ROM 0FOH 用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個數(shù)和識別 64 位 ROM 地址。 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址,直接向 DS18B20 發(fā)溫度變換命令。 告警搜索命令 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。 DS18B20 有關的存儲器指 令如表 315 所示。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中。 復制暫存器 48H 將 RAM 中第 3 、 4 字節(jié)的內(nèi)容復制到EEPROM 中。 讀供電方式 0B4H 讀 DS1B820 的供電模式。 有關 DS18B20 的初始化、讀、寫時序問題請參見軟件部分。在使用 PL/M、 C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設計時,對 DS18B20 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。當單總線上所掛DS18B20 超過 8 個時,就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題,這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設計時要加以注意。這一點在進行 DS18B20 硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。由于蜂鳴器為感性負載,所以并聯(lián)反向二極管,牽引回流。 D4 為續(xù)流二極管,型號為 IN5204。 R R17 為限流電阻 1KΩ。數(shù)碼管為共陰極連接的工作方式,采用 NPN 型三極管(型號為 8050)作為片選控制開關,基極限流電阻為 1KΩ。數(shù)碼管上拉電阻采用直插型排阻, 阻值 為 10K。 主程序流程圖 程序開始執(zhí)行,首先進行初始化 DS18B20,搜索完畢儲存 DS18B20 地點編號及序列號,進行循環(huán)顯示各點的溫度及地點編號,再進行按鍵掃描,看是否有鍵按下,若有鍵按下則跳到處理按鍵子程序,否則繼續(xù)循環(huán)顯示各點溫度及地點編號。首先顯示一通道的地址編號及溫度報警值,隨后多次掃描是 ADD 還是 DEC 鍵按下,相應的報警值加或減, ENTER 鍵確認,繼續(xù)判斷是否是最后一路,如果是最后一路則返回主程序,不是最后一路則繼續(xù)顯示下一路報警溫度值及地點編號,并進行設置,直到最后一路設開始 顯示第一路報警溫度值及地點編號 ADD 鍵按下? 報警值 +1 Y Y N DEC 鍵按下? 報警值 — 1 N ENTER 鍵按下? 顯示下一路報警溫度值及地點編號 Y 是否為最后一路? Y N N 返回 石家莊 鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 19 置完畢。其初始化時序如圖 43 所示。總線由 上拉電阻拉到高電平。具體程序如下: void reset(void) //ds18b20 初始化復位操作 { unsigned char x=0。 //DQ 復位 delay_nus(8)。 //單片機將 DQ 拉低 delay_nus(80)。 //拉高總線 delay_nus(10)。 //稍做延時后 如果 x=0 則初始化成功 x=1 則初始化失敗 delay_nus(5)。 ② DQ 拉低( 置 0),延時 480~960μs。 ④延時等待,如果 DS18B20 初始化成功,會在 15~60μs 內(nèi)返回低電平 0。要注意做超時處理。 寫時序及程序 總線控制器要產(chǎn)生一個寫時序,必須將數(shù)據(jù)線拉到低電平,然后釋放。當總線被釋放時, 5KΩ 的上拉電阻將拉高總線。具體操作時序,如圖 44 所示。 _nop_()。 DQ = datamp。 delay_nus(5)。 } 具體操作流程: ① 數(shù)據(jù)線 DQ 置低電平(置 0),短暫延時。 ④ 重復步驟 ① ~③ ,直到 1 字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完成。 讀時序及程序 所有的讀時序必須最少 60μs,包括兩個讀周期之間至少 1μs 的恢復時間。在總線控制器發(fā)出讀時序后, DS18B20 通過拉高或拉低總線來傳輸 1 或 0。從DS18B20 輸出的數(shù)據(jù)在讀時序的下降沿出現(xiàn)后 15μs 內(nèi)有效??偩€控制器在讀時序開始后必須停止把 I/O 驅(qū)動為低電平 15μs,以讀取 I/O 腳狀態(tài),具體操作如圖 45所示,程序如下: 圖 45 DS18B20 讀時序 石家莊 鐵道大學四方學院畢業(yè)設計 22 ucha
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