【正文】 1) ,從而提高稻谷碾磨的整米率 ,同時(shí)減少儲(chǔ)糧水分減量損失。對(duì)于 10000 噸的糧食儲(chǔ)量 ,在 15 %的水分下儲(chǔ)藏 ,可減少儲(chǔ)糧單位水分減量損失 116～ 173 噸。 C 時(shí)糧食水分與安全儲(chǔ)藏期的關(guān)系 糧食水分 ( %) 糧食安全儲(chǔ)藏期 (月 ) 12. 0 15. 5 8 12 15. 5 17. 5 6 10 17. 5 18. 5 4 6 18. 5 20. 0 1 4 20. 0 23. 0 0. 5 2 23. 0 25. 0 0. 25 0. 5 四 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作原理綜述 基于單片機(jī)的單總線多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以 AT89C51 為中心期間，以 KEIL 為系統(tǒng)程序開發(fā)平臺(tái)，以匯編語言進(jìn)行 程序設(shè)計(jì)，以 PROTEUS 作為仿真軟件設(shè)計(jì)而成的。 DS1820 是智能溫度傳感器，它的輸入、輸出采用數(shù)字量，通過單總線，接收主機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù) DS1820 內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)值以串口形式發(fā)給主機(jī)，主機(jī)按照通訊協(xié)議用一個(gè) IO 口模擬 DS1820 時(shí)序，發(fā)送命令（初始化命令、 ROM 命令、功能命令）給 DS1820，并讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，用字符型液晶顯示模塊顯示各點(diǎn)的溫度值。 每個(gè) DS1820有自己的序列號(hào)，因此本系統(tǒng)可以在一根總線上接了 4個(gè) DS1820， 東北 大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 通過 CRC 校驗(yàn)，對(duì)各個(gè) DS1820 的 ROM 進(jìn)行尋址，地址符合的 DS1820 才作出響應(yīng)，接收足跡命令，向主機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)換的溫度。 DS1820 雖然有測(cè)溫簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，單在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意一下幾點(diǎn)： (1)較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于 DS1820 與微處理器間采 用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì) DS1820 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測(cè)溫結(jié)果。 (2) 在 DS1820 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS1820 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。 (3) 連接 DS1820 的總線電纜是有長度限 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。因此，在用 DS1820 進(jìn)行長距離測(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題。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。另一種是寄生電源方式，如圖 42所示。 東北 大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 當(dāng) DS18B20 處于些存儲(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，上拉開啟時(shí)間最大為 10μs 。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送端接口必須是三態(tài)的。由于它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，故又叫單片控制器 (Single Chip Microcontroller)。它們通過地址總線 (AB),數(shù)據(jù)總線 (DB)和控制總線 (CB)連接起來。 CPU中配置有指令系統(tǒng)。由于單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要集成在一塊芯片上，故可以把單片機(jī)看成一個(gè)不帶外部設(shè)備的微計(jì)算機(jī)。其結(jié)構(gòu)如 圖 43所示 : 圖 43微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)圖 單片 該系統(tǒng)所用單片機(jī)為 MCS51系列單片機(jī)，其管腳分類及引腳功能分類如圖44所示： 178。 178。 I/ O口線不能都用作用戶 I/O口線。 178。 178。 三總線結(jié)構(gòu) : 單片機(jī)和管腳除了電源復(fù)位，時(shí)鐘接入，用戶 1/O口外，其余管腳都是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。 地址總線寬度為 16位，因此其外部存儲(chǔ)器直接尋址范圍為 64K字節(jié)。 (2) 數(shù)據(jù)總線 (DB )。 (3) 控制總線 ( CB )。 東北 大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁 AT89C51是 ATMEL公司的 8位 Flash單片機(jī)系列，這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有 Flash存儲(chǔ)器，因此，在應(yīng)用中有廣泛的前景和用途，特別是在便攜式，省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用 。 (3) 靜態(tài)時(shí)鐘方式 ， 8 9系列單片機(jī)采用靜態(tài)的時(shí)鐘方式所以可以節(jié)省電能 ， 這對(duì)于 降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。 (5) 可進(jìn)行反復(fù)系統(tǒng)試驗(yàn)，用 89系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)，每次試驗(yàn)可以編入不同的程序，這樣保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)，而且，隨用戶的需要和發(fā)展，還可以修改，使系 統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。內(nèi)部有 4K可重復(fù)編程的 Flash memory，可進(jìn)行 1000次擦寫操作，全靜態(tài)工作為033MHZ，有三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密鎖定，有內(nèi)部含 128256字節(jié)的 RAM, 32條可編程的 110端口，有 2個(gè) 16位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器，有通用串行接口，有低電壓空閑及電源下降方式。 中央處理器 AT89C51 簡(jiǎn)介 （ 1） AT89C51 具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： AT89C51與 MCS51系列單片機(jī)在 指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容； 片內(nèi)有 4K字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ)器； 全靜態(tài)工作，工作范圍 :OHz~~24MHz； 三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密； 128 X 8 位內(nèi)部 RAM； 東北 大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 32 位雙向輸入輸出線； 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 五個(gè)中斷源 ，兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)； 一個(gè)全雙工的異步串行口； 間歇和掉電工作方式。在物理上它對(duì)應(yīng)兩個(gè)寄存器，一個(gè)發(fā)送寄存器和一個(gè)接收寄存器 .CPU寫 SBUF就是修改發(fā)送寄存器 。接收器是雙緩沖的，以防出現(xiàn)兩幀數(shù)據(jù)重疊。 2)串行口控制寄存器 SCON 串行口控制寄存器 SCON格式如 表 41: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 T1 R1 表 41 串行口控制寄存器 SCON格式 AT89C51是一種低損耗、高性能、 CMOS八位微處理器，片內(nèi)有 4K字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入 /擦除 100。它與 MCS51系列單片機(jī)在引腳和指令系統(tǒng)上完全兼容，不僅可以完全代替 MCS51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具備許多 MCS51系列產(chǎn)品沒有的功能。只要程序長度小于 4K，四個(gè) 1/O口全部提供給用戶。工作電壓范圍寬 ()，全靜態(tài)工作，工作頻率寬，在 OHz24Hz內(nèi)，比 8751/87C51等 51系列的 6MHz12MHz更具靈活性，系統(tǒng)能快能慢。 （ 3）時(shí)鐘設(shè)置與 CPU 時(shí)序 東北 大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁 ○1振蕩器 51系列單片機(jī)片內(nèi)含有一個(gè)高增益的反向放大器，通過 XTAL XTAL2 外接反饋元件的晶體便成為自激振蕩器，接法如圖 45，晶體成感性，與 C C2 構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。 圖 45 外接晶體接法 ○ 時(shí)序 振蕩器輸出的震蕩脈沖經(jīng) 2分頻成為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，用作單片機(jī)內(nèi)部各功能不見按時(shí)序協(xié)調(diào)工作的控制信號(hào)。 6個(gè)時(shí)鐘周期 構(gòu)成一個(gè)機(jī)器周期。若采用 6MHz晶振，則單指令周期和雙指令周期執(zhí)行時(shí)間分別為 2μ s和 4μ s， ALE引腳輸出的脈沖周期為 1μ s。復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng) VCC 超過 以及晶休振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)撤除，微機(jī)電路開始工作。此時(shí)復(fù)位信號(hào)有效，使微機(jī)系統(tǒng)重新恢復(fù)正常運(yùn)行。 51系列單片機(jī)的復(fù)位（ RST）引腳只要出現(xiàn) 10ms以上的高電平，單片機(jī)就會(huì)實(shí)現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后程序的入口地址為 0000H，單片機(jī)工作在寄存器 0組，堆棧在片內(nèi)RAM的 08H單元建立， P0~P3口輸出全為 1，中斷系統(tǒng)禁止工作。所謂上電復(fù)位，是指計(jì)算機(jī)上電瞬間，要在 RST引腳上出現(xiàn)寬度大于 10ms三萬正 脈沖，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn)，常見的復(fù)位電路如圖 46所示。按鈕按下同樣使 RST實(shí)現(xiàn)高電平，實(shí)現(xiàn)了操作復(fù)位。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三級(jí)管的集成電路內(nèi)。現(xiàn)在，新一代的 DS18BZO 體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。 東北 大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 DS18B20 的性能特點(diǎn) （ 1） 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊； （ 2） 在 DS18B20 中的每個(gè)器件上偶有獨(dú)一無二的序列號(hào)，因此多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能； （ 3） 實(shí)際應(yīng)用中不需要任何外部器件即可實(shí) 現(xiàn) （ 4） 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； （ 5） 零待機(jī)功耗 （ 6） 數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9位到 12位選擇 （ 7） 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 （ 8） 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件 （ 9） 負(fù)溫度特性，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 的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 東北 大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁 圖 47 DS18B20 的管腳排列 圖 DS18B20 采用 3 角 PR35 封裝或 8 角 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 48 所示： 圖 48 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1）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。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 表 42 DS18B20 溫度值格式表 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。 （ 3） DS18B20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。在 DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第 0 和第 1 個(gè)字節(jié)。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。第九個(gè)字節(jié)是冗余檢驗(yàn)字節(jié)。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放， DS18B20 收到信號(hào)后等待 16～ 60 微秒左右，后發(fā)出 60～ 240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信 號(hào)表示復(fù)位成功。 搜索 ROM 0F0H 用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個(gè)數(shù)和識(shí)別64 位 ROM 地址。 跳過 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 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(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。結(jié)果存入內(nèi)部 9 字節(jié) RAM 中。 復(fù)制暫存 器 48H 將 RAM 中第 4 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM 中。 讀供電方式 0B4H 讀 DS1820 的供電模式。 DS18B20 單總線 (1 一 Wire)的基本原理 單總線 (l— Wire)[均是 Maxim 全資子公司 Dallas 的一項(xiàng)專有技術(shù)。 1一 Wire 單總線適用于單個(gè)主機(jī)系統(tǒng)，能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備。而當(dāng)多個(gè)從機(jī)位于總線上時(shí)，則系統(tǒng)按照多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作。 DS18B20 的測(cè)溫原理圖 如圖 49 所示 ： 圖 49 DS18B20測(cè)溫原理圖 圖 49 中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給 減法計(jì)數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其晶振頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。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)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 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