【正文】 穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，在近年來價(jià)格不斷下跌的吸引下，逐漸取代 CRT 之主流地位，顯示器明日之星架勢(shì)十足。 液晶顯示器 (LCD)英文全稱為 Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。由于通過控制是否透光來控制亮和暗，當(dāng)色彩不變時(shí)，液晶也保持不變，這樣就無須考慮刷新率的問題。本系統(tǒng)顯示部分用的是 LCD 液晶模塊，采用一個(gè) 16 1 的字符型液晶顯示模塊 。一個(gè)字符由 6 8 或 8 8 點(diǎn)陣組成，即要找到和屏上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 個(gè)字節(jié)，并且要使每個(gè)字節(jié)的不同的位為‘ 1’，其它的為‘ 0’，為‘ 1’的點(diǎn)亮，為‘ 0’的點(diǎn)暗，這樣一來就組成某個(gè)字符。 1602 液晶模塊簡(jiǎn)介微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 16 腳：背光源負(fù)極。這里采用靜態(tài)顯示，系統(tǒng)通過單片機(jī)的串行口來實(shí)現(xiàn)靜態(tài)顯示。當(dāng)器件執(zhí)行任何一條將 SBUF 作為目的寄存器的命令時(shí)，數(shù)據(jù)便開始從 RXD 端發(fā)送。 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 20 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 簡(jiǎn)介 DS18B20 概述 由 dallas 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 ds18b20 型單線智能溫度傳感器 ,屬于新一代適配微處理器的智能溫 度傳感器 ,可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。 [6] DS18B20 的性能特點(diǎn) （ 1）采用單總線的接口方式。 （ 2）測(cè)量溫度范圍寬。 C 范圍內(nèi)，精度為 177。 C 。 （ 4）持多點(diǎn)組網(wǎng)功能。 （ 5）供電方式靈活。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時(shí)序滿足一定的要求時(shí)，可以不接外部電源，從而 使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。 DS18B20 的測(cè)量分辨率可通過程序設(shè)定 9～ 12 位。電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 內(nèi)部含有 EEPROM，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報(bào)警溫度的設(shè)定值。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與管腳 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：溫度傳感器， 64 位光刻 ROM，非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL，高速暫存器。主要包括：寄生電源，溫度傳感器， 64位 ROM 和單總線接口，存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器 RAM，用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定溫度上下限值的 TH 和 TL觸發(fā)器，存儲(chǔ)與控制邏輯 ， 8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）發(fā)生器等 7部分 [7] 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 21 6 4位R O M和單線接口高速緩存存 儲(chǔ) 器 與 控 制 邏 輯溫 度 傳 感 器低 溫 觸 發(fā) 器 T L8 位 C R C 發(fā) 生 器高 溫 觸 發(fā) 器 T H配 置 寄 存 器V d d 圖 46 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 管腳排列 DS1820 采用 3 腳 PR35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，管腳排列如圖 47 所示。 VDD 是外部 +5V 電源端，不用時(shí)應(yīng)接地。 圖 47 DS18B20 的管腳排列圖 DS18B20 測(cè)溫原理 DS18B20 的內(nèi)部測(cè)溫電路 框圖如圖 48 所示，其內(nèi)部含有兩個(gè)溫度系數(shù)不同的溫敏振蕩器，其中低溫度系數(shù)振蕩器相當(dāng)于標(biāo)尺，高溫度系數(shù)振蕩器相當(dāng)于測(cè)溫元件，通過不斷比較兩個(gè)溫敏振蕩器的振蕩周期得到兩個(gè)溫敏振蕩器在信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 22 測(cè)量溫度下的振蕩頻率比值。這種方式避免了測(cè)溫過程中的 A/D 轉(zhuǎn)換，提高了溫度測(cè)量的精度。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，很敏感的振蕩器，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，為計(jì)數(shù)器 2 提供一個(gè)頻率隨溫度變化的計(jì)數(shù)脈沖。 計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將 55 ℃ 所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55 ℃ 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。由于每一個(gè) DS18B20 的 ROM 數(shù)據(jù)都各不相同，因此微控制器就可以通過單總線對(duì)多個(gè) DS18B20 進(jìn)行尋址，從而實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 。溫度傳感器在測(cè)量完成后將測(cè)量的結(jié)果存儲(chǔ)在 DS18B20 的兩個(gè) 8BIT 的 RAM 中，單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式如圖 49 所示（以 12 位轉(zhuǎn)化為例 )： 圖 49 溫度信號(hào)寄存器格式 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0 ，這 5 位為 0 ，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0 ，這 5 位為 1 ，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與 TH ， TL 作比較，若 TTH 或 TTL, 則將該器件內(nèi)的告警標(biāo)志置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的告警搜索命令作出響應(yīng)。 溫度采集電路 設(shè)計(jì)的溫度采集電路如圖 411 所示。 2. 在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)使電源電壓保持在 5V 左右，若電源 電壓過低，會(huì)使所測(cè)得的溫度精度降低。在使用 PL/M、 C等高級(jí)語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì) DS1820操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。 5. 在 DS18B20測(cè)溫程序設(shè)計(jì)中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待 DS18B20的返回信號(hào)，一旦某個(gè) DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20 時(shí)，將沒有返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)，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。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是 監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。主程序流程見圖 51。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程如 51所示： DS18b20 的讀寫操作 DS18B20 的讀操作 DSl8B20 的主要數(shù)據(jù)元件有： 64 位激光 Lasered ROM，溫度靈敏元件和非易失性溫度告警觸發(fā)器 TH 和 TL。此外，還可外接 5 V 電源，給 DSl8B20 供電。 DS18B20 讀寫時(shí)序如圖 5 5 53： [8] 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 26 圖 51 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序圖 圖 52 DS18B20 的寫數(shù)據(jù)時(shí)序圖 圖 53 DS18B20 的讀數(shù)據(jù)時(shí)序圖 由時(shí)序圖可知， DS18B20 在復(fù)位時(shí)需要 480us 的低電平，等待 15us 后 MCU將總線拉高，等待 DS18B20 的響應(yīng)信號(hào)； DS18B20 在寫數(shù)據(jù)時(shí)分為寫“ 0”和寫“ 1”操作，寫“ 0”操作時(shí)， DS18B20 需要至少 60us 的總線被拉低，然后在60us 內(nèi)將“ 0”寫入 DS18B20 中，持續(xù)時(shí)間至少 1us，寫“ 1”操作是只需將寫入的“ 0”改為“ 1”即可； DS18B20 讀操作也分為讀“ 0”和讀“ 1”操作，讀“ 0”操作時(shí)，總線需要 15us 被拉低，再拉高 45us，然后再 15us 內(nèi)將數(shù)據(jù)讀走，讀“ 1”操作同讀“ 0”操作。所以先將數(shù)據(jù)提取出來，分為三個(gè)部分：小數(shù)部分、整數(shù)部分和符號(hào)部分。當(dāng)數(shù)據(jù)是個(gè)負(fù)數(shù)的時(shí)候，顯示之前要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，將其整數(shù)部分取反加一。圖 54 為溫度數(shù)據(jù)處理程序的流程圖。由于 T 為實(shí)際溫度的絕對(duì)值， TH、 TL 也是溫度的絕對(duì)值，因此判斷大小關(guān)系時(shí)要通過其正負(fù)符號(hào)來確定。將溫度傳感器與冰水混合物接觸，顯示讀數(shù)為 ℃，；把溫度傳感器放入沸水中，顯示器顯示 100℃，讀數(shù)精度為 ℃。 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 32 總結(jié) 本文重點(diǎn)介紹了單片機(jī)和數(shù)字傳感器 DS18B20 的原理和功能，并用DS18B20 與 STC89C52 單片機(jī)、 LCD1602 組成數(shù)字溫度計(jì)，有超溫報(bào)警功能。因其體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，可大規(guī)模的采用，成本低廉。 由于本人的知識(shí)有限，在本設(shè)計(jì)中不可避免存在一些不足之處，我會(huì)在后的學(xué)習(xí)生活中不斷加以完善。在此，我要衷心感謝我的導(dǎo)師。在選題和搜集資料的時(shí)候，老師給了很多有用的建議，每個(gè)星期老師都抽出時(shí)間關(guān)心我的設(shè)計(jì)進(jìn)度，督促我抓緊時(shí)間完成設(shè)計(jì)，在我遇到困難的時(shí)候給予我悉心的關(guān)懷、鼓勵(lì)與指導(dǎo)，盡心盡力。同時(shí) 也要感謝我的舍友，他們給我提供了很多資料也給了我不少建設(shè)性的建議。 閔烊塵 二 O一五年六月 于重慶 信息工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 單片機(jī)電子溫度計(jì)設(shè)計(jì) 34 參 考 文 獻(xiàn)郭天祥 . 51 單片機(jī) c 語言教程 [M]. 北京 ： 電子工業(yè)出版社 , 2021.[2] 戴永成等 .基于 DS18B20 的數(shù)字溫度測(cè)量?jī)x [J]. 北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2021 [3] 于永 .51 單片機(jī) C 語言常用模塊與綜合系統(tǒng) 設(shè)計(jì)實(shí)例精講 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2021 何立明 . 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