【正文】 溫度寄存器的值將加 1，減法計數器 1 的預置將重新被裝入，并重新開始對低溫度系數振蕩器產生的脈沖信號進行計數。圖中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程的非線形性，直到溫度寄存器達 到被測溫度值。根據 DS18B20 的通訊協議，主機控制 DS18B20 完成溫度轉換必須經過三個步驟： 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 (1) 每一次讀寫之前都必須要對 DS18B20 進行復位。 (3) 最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。 DS18B20 使用的注意事項 DS18B20 雖然具有測溫系統簡單、測溫精度高、連接方便、用線少等優(yōu)點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： 1. 較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數據傳送，因此，在對 DS18B20 進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀 /寫時序，否則將無法讀取測溫結果。 2. 在 DS18B20 的有關資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數量 問題，容易使人誤認為可以掛任意多個 DS18B20，在實際應用中并非如此。 3. 連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，當采用每米絞合次數更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。因此，在用 DS18B20 進行長距離測溫系統設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。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。本溫度計大體分三個工作過程。然后，通過 AT89C52 單片機芯片對送來的測量溫度讀數進行計算和轉換，井將此結果送入液晶顯示模塊。其中， DS18B20 溫度傳感器芯片采用“一線制”與單片機相連，它獨立地完成溫度測量以及將溫度測量結果送到單片機的工作。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（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 時鐘電路 單 片 機 允 許 的 振 蕩 晶 體 可 在 ~24MHz 之間選擇，一般為。 復位電路 的設計 計算機每次開始工作， CPU 和系統中的其他部件都必須要有一個確定的初值，即復位狀態(tài)。 C 31 0 u F+ 5 VR 28 . 2 k8 9 C 5 2R S T9 圖 37 復位電路 單片機 RST 引腳是 高電平有效。在單片機工作后，如果還想再次復位，只需按下開關，單片機就能重新變成復位狀態(tài)。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 20 接口電路 的設計 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3 腳接電源。 當 DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 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。每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此，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 為讀寫信號線，高電平 1 時進行讀操作，低電平 0 時進行寫操作。1602LCD 的特性 如下 ： (1) +5V 電壓，對比度可調。 (3) 提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能。 (5) 內建有 160 個 57 點陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 22 表 38 1602 的控制指令 序號 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 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移動 0 0 0 0 0 1 S/C R/L — — 6 預 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 數據存貯器地址 0 0 1 顯示數 據存貯器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 計數器地址 10 寫數到 CGRAM 1 0 讀寫的數據內容 11 從 CGRAM 度數 1 1 讀出的數據內容 指令 1：清零顯示，光標復位到地址 00H 位置。 指令 3：光標和顯示模式設置。高電平表示有效，低電平則無效。 D：控制整體顯示的開與關，高電平表示開，低電平表示關； C：控制光標的開與關，高電平表示有光 標，低電平表示無光標； B：控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 指令 6：功能設置命令。 N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設置，地址：字符地址 *8+字符行數 (將一個字符分成 5*8 點陣，一次寫入一行， 8 行就組成一個字符 )。 指令 9：讀忙信號和光標地址。 指令 10：寫數據。 報警電路 的設計 本設計采用軟件處理報警，利用發(fā)光二級管報警電路， 當溫度 超過設定范圍時 ，則 二極管 發(fā)光報警 。 LEDD28 9 C 5 212P 1 .1P 1 .0 圖 39 報警 電路連接圖洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 24 第 4 章 系統 軟件 的設計 軟件 Proteus 與 Keil Proteus 軟件 1. Proteus 簡介 Proteus 軟件是英國 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、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。 Proteus 軟件 的特點是： (1) 實現了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結合，具有模擬電路仿真、數字電路仿真、各種單片機及其外圍電路組成的系統仿真。如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等，調試非常方便。 (4) 具有強大的原理圖繪制功能。 2. 四大功能模塊 (1) 智能原理圖設計（ ISIS） 豐富的器件庫：超過 27000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件。 智能化的連線功能：自動連線功能使連接導線簡單快捷，大大縮短繪洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 25 圖時間。 可輸出高質量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質量的 BMP 圖紙，可以方便地 供 WORD、 POWERPOINT 等多種文檔使用。 超過 27000 個仿真器件：可以通過內部原型或使用廠家的 SPICE 文件自行設計仿真器件， LABCENTER 也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導入第三方發(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、信號發(fā)生器、直流電壓 /電流表、交流電壓 /電流表、數字圖案發(fā)生器、頻率計 /計數器、邏輯探頭、虛擬終端、 SPI 調試器、 I2C 調試器等。 高級圖形仿真功能（ ASF）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、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。 支持通用外設模型：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點陣、LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進 /伺服電機、 RS232 虛擬終端、電子溫度計等等，其 COMPIM（ COM 口物理接口模型）還可以使仿真電路通過 PC 機 串口和外部電路實現雙向異步串行通信。 編譯及調試：支持單片機匯編語言的編輯 /編譯 /源碼仿真，內帶 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）結合，進行高級語言的源碼仿真和調試。 先進的自動布局 /布線功能：支持器件的自動 /人工布局；支持無網格自動布線或人工布線；支持引腳交換 /門交換功能使 PCB 設計更為合理。無論用戶的要求是快速實現復雜設計的仿真以及 PCB 設計 ，還是設計精美的原理圖 供出版 ， ISIS 都可以很好的完成。這就使得 ISIS 成為制作技術文件，學術論文，項目報告的 理想工具，也是 PCB 設計的一個出色的前端。 4. Proteus 的 簡單應用 圖 41 Proteus 界面圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（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色方框內完成。 (2) 定制自己的元件：有三個個實現 途徑，一是用 PROTEUS VSM SDK 開發(fā)仿真模型，并制作元件；另一個是在已有的元件基礎上進行改造，比如把元件改為 bus 接口的；還有一個是利用已制作好 （ 別人的 ） 的元件，我們可以到網上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫里面。 Keil 軟件 1. Keil 軟件簡介 Keil 軟件是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統，與匯編相比， C 語言在功能上、 結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil 軟件生成的目標代碼效率非常之高，多數語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、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成：μVision IDE 集成開發(fā)環(huán)境 C51 編譯器、 A51 匯編器、 LIB51 庫管理器、 BL51連接 /定位器、 OH51 目標文件生成器以及 Monitor5 RTX51 實時操作系統。工程的建立、設置、編譯 /匯編及連接產生目標文件的方法非常易于掌洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 28 握。這時工程管理窗口的文件頁 （ F iles） 會出現“ Target1”，將其前面 +號展開，接著選擇 Source Group1，右擊鼠標彈出快捷菜單，選擇“ Add File to Group ‘ Source Group1’”，出現一個對話框，要求尋找并加入源文件。緊接著對工程進行設置，選擇工程管理窗口的 Target1，再選擇 ProjectOption for Target‘ Target1’ （ 或點右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項 ）， 打開工程屬性設置對話框 ， 共有 8 個選項卡，主要設置工作包括在 Target 選項卡中設置晶振頻率、在 Debug 選項卡中設置實驗仿真板等，如要寫片，還必須在 Output 選項卡中選中“ Creat Hex Fi”；其它選項卡一 般可取默認值。 成功編譯 /匯編、連接后，選擇菜單 DebugStart/Stop Debug Session（ 或按 Ctrl+F5 鍵 ） 進入程序調試狀態(tài)， Keil 提供對程序的模擬調試功能，內建一個功能強大的仿真 CPU 以模擬執(zhí)行程序。如果發(fā)現程序有錯，可采用在線匯編功能對程序進行在線修改 （ DebugInline Assambly? ）， 不必執(zhí)行先退出調試環(huán) 境、修改源程序、對工程重新進行編譯 /匯編和連接、然后再次進入調試狀態(tài)的步驟。在模擬調試程序后，還須通過編程器將 .hex 目標文件燒寫入單片機中才能觀察目標樣機真實的運行狀況。整個系統的功能是由硬件電路配合軟件來實現的。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。主程序流程如圖 42 所示。 開 始8 9 C 5 1 寄 存 器D S 1 8 B 2 0 存 在 ？溫 度 轉 換 命 令讀 取 溫 度溫 度 數 據 處 理溫 度 顯 示溫 度 比 較 超 出 范 圍 ？報 警YNYN 圖 43 DS18B20 初始化流程圖 溫度轉換命令子程序 溫度轉換命令子程序主要是發(fā)溫度轉換開始命令，當采用 12 位分辨率時，轉換時間約為 750ms。溫度轉換命令子程序流程圖如圖 44 所示。DS18B20 的轉換精度為 9～ 12 位，為了提高精度采用 12 位。 通過觀察表 41 可以發(fā)現，一個十進制與二進制間有很明顯的關系，就是把二進制的高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的高半字節(jié)組成一字節(jié)，這個字節(jié)的二進制化為十進制后，就是溫度值的百、十、個位字節(jié)，所以二進制值范圍是 0~F，轉換成十進制小數就是 的倍數（ 0~15 倍）。洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 32 第 5 章 仿真 仿真 結果 本設計各部分硬件電路連接完成后進行檢查調試，然后運用 Proteus軟件 和 Keil 軟件 進行仿真實驗。 圖 51 正常溫度仿真圖 當溫度小