【正文】 B 溫度 MSB TH 用戶字節(jié) 1 TL用戶字節(jié) 2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 23 R0R1000101119101112分辨率/位 溫度最大轉(zhuǎn)向時間/ms93 .7518 37 575 0.... DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TＬ字節(jié)內(nèi)容作比較。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行報警搜索。主機 ROM 的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機收到的ROM 數(shù)據(jù)是否正確。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。 減法計數(shù)器１對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器１的預(yù)置值減到０時，溫度寄存器的值將加１，減法計數(shù)器１的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器１重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到０時，停止溫度寄存器的累加，此時 溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。 表 32 一部分溫度對應(yīng)值表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0550H 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 24 0101 0000 + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。操作協(xié)議為：初使化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。另一種是寄生電源供電方式，如圖33 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。 本章小結(jié) 本章主要講述的是 DS18B20 溫度傳感器的性能特點，內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及與單片機的接口電路。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。通常會共陽極接高電平 ，則該數(shù)碼管導(dǎo)通并點亮。公共陰無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 26 極接低電平（一般接地）當(dāng)某個陽極接高電平，則該數(shù)碼管并點亮。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨立，公共端恒定接地（共陰極）獲接正電源（共陽極）每個數(shù)碼管的 8 個字段分別與一個 8 位 I/O 地址相連， I/O 口只要有斷碼輸出，相應(yīng)字符即顯示出來并保持不變直動 I/O 口輸出新的端碼采用靜態(tài)顯示方式。且占用 CPU 時間少編程簡單，顯示，便于檢測和控制，但其占用的口線多，硬件電路復(fù)雜、成本高，只適合于顯示位數(shù)較少的場合。這種逐位 點亮顯示的方式稱為位掃描。各位的位選線（公共陰極或陽極）有另外的 I/O 口線控制。并送出相應(yīng)的端碼，在另一位數(shù)碼管并送出相應(yīng)的端碼。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應(yīng)，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。當(dāng)所測溫度超過獲低于所預(yù)設(shè)的溫度時，數(shù)據(jù)口相應(yīng)拉高電平，報警輸出。 蜂鳴器用 CS9013 三極管驅(qū)動，蜂鳴器用 5V 的無源蜂鳴器，同時在三極管基極串接個限流電阻 ,數(shù)據(jù)端口接 P1^7（由單片機的 P1^7 直接輸出驅(qū)動）。 方案的總體設(shè)計框圖 溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如 51 所示，控制器采用單片機 AT89C51，溫度傳感器采用 DS18B20，用 2 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。 單片機 AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 當(dāng) RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期的高電平時，單片機復(fù)位。 引腳內(nèi)部接有上拉電阻。P1 口輸出緩沖器可吸收 20mA 電流并能直接驅(qū)動 LED 顯示。當(dāng)引腳 用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流（ II1 ）。 用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸入信號并且它作為一通用 I/O 引腳而不能訪問。當(dāng) P3 口鎖存器寫入“ 1”時，它們被上拉電阻拉高并可作為輸入端。 P3 口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。從元器件的成本，電路板的面積和加密性來看，使用 89C2051 都是合算的。 由于 PIC 芯片中無標(biāo)準(zhǔn)串等口，所以在單片機的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上面， PIC 不太適合。 在 應(yīng)用 方面 就目前中國市場的情況來看， 89C2051 有很大的市場。 89C51 適合于家用電器控制，分布式測控網(wǎng)絡(luò)， I/O 量不足不是很大的應(yīng)用系統(tǒng)。圖中還隱含著計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時， DS18B20 對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成溫度測量。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 31 圖 53 DS18B20 測溫原理圖 減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。 另外，由于 DS18B20 單 線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時很重要。操作協(xié)議為：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖） → 發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→ 處理數(shù)據(jù)。 圖 54 中有三個獨立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計的上下限報警設(shè)置，圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時 LED 數(shù) 碼管將沒有被測溫度值顯示，這時可以調(diào)整報警上下限，從而測出被測的溫度值。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 32 顯示電路 顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點就是使用口資源比較少，只用 p3 口的 RXD,和 TXD,串口的發(fā)送和接收，四只數(shù)碼管采用 74LS164 右移寄存器驅(qū)動，顯示比較清晰。每個模塊執(zhí)行其相應(yīng)的功能，共同組成了一個有序，協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。 調(diào)試及性能分析 系統(tǒng)調(diào)試以程序為主。軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進行硬件正確性檢驗，然后分別進行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序、顯示刷新等子程序的編程及調(diào)試，由于 DS18B20 與單片機采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對 DS18B20 進行讀寫編程時必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測量結(jié)果。軟件調(diào)試到能顯示溫度值，而且在有溫度變化時（例如用手去接觸）顯示溫度能改變就基本完成。圖 61 為它的暫存器操作命令流程圖。存取低位 TEMPER_H EQU 28H FLAG EQU 38H FLAG1 BIT 00H DISP_SET EQU 37H H_TEM EQU 50H L_TEM EQU 51H 。傳感器工作檢測燈 SHEWEN BIT 。關(guān)閉響聲 CLOSE2 BIT 01H SET1_A BIT 02H ORG 0000H SJMP START ORG 0050H START: MOV SP,70H SETB CLOSE2 CLR SET1_A MOV LED_0,00H MOV LED_1,00H 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 39 CLR SOUND MOV H_TEM,60 MOV L_TEM,55 MAIN:LCALL GET_TEMPER MOV A,TEMPER_L MOV C,40H 。讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 MOV A,99 MOV R7,WENDU SUBB A,R7 JC OUT CLR C MOV A,H_TEM DEC A MOV R0,WENDU 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 40 SUBB A,R0 。判斷是否低于下限 JC LALM NOP LJMP MAIN LALM: 。高溫報警 JNB CLOSE2,CL 。置計數(shù)值 SETB SOUND DV: LCALL DELY500 LCALL DELY500 。標(biāo)志位取反 SJMP CL CL2: CLR CLOSE2 CL: LJMP MAIN OUT: 。將 28H 中的最低位移入 C RRC A 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 41 MOV C,41H RRC A MOV C,42H RRC A MOV C,43H RRC A MOV TEMPER_L,A SETB CLOSE2 LJMP WAIT SET1: JB SET1_A,SET1_1 MOV LED_0,00H MOV LED_1,00H SET1_1: MOV A,LED_1 MOV B,10 MUL AB ADD A,LED_0 MOV DISP_SET,A MOV H_TEM,DISP_SET MOV A,H_TEM SUBB A,05H MOV L_TEM,A CLR C SETB CLOSE2 JNB ,SER1 JNB ,SER2 LCALL DISP_3 LJMP WAIT SER1: JNB ,SER1 。若按下，則延時 10ms 左右 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 42 JNB ,SER1 SETB SET1_A INC LED_0 MOV A,9 SUBB A,LED_0 JNC CLR1 MOV LED_0,00H CLR1: JNB ,$ AJMP SET1 SER2: JNB ,SER2 。若按下 ，則延時 10ms 左右 JNB ,SER2 SETB SET1_A INC LED_1 MOV A,9 SUBB A,LED_1 JNC CLR2 MOV LED_1,00H CLR2: JNB ,$ AJMP SET1 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 43 附錄 4： 元器件清單 89C52 單片機一片 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器一個， +5V 無源蜂鳴器 1 個 12MHZ 晶振一個 四個按鍵開關(guān) 數(shù)碼管兩個 常用電容電阻，連接線，三極管，二極管若干 參考文獻 [1] 李朝青 .單片機原理及接口技術(shù)（簡明 修訂版） .杭州：北京航空航天大學(xué)出版社， 1998 [2] 李廣弟 .單片機基礎(chǔ) ［Ｍ］ .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1994 [3] 閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版） . 北京：高等教育出版社， 1989 [4] 廖常初 .現(xiàn)場總線概述 ［ J］ .電工技術(shù)， 1999 [5] 李道華 ,李玲 ,朱艷編著 .傳感器電路分析與設(shè)計 [M].武漢 :武漢大學(xué)出版社 ,2021 [6] 沙占友編著 .智能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021 [7] 方佩敏編著 .新編傳感器原理 電路詳解 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,1993