基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-閱讀頁(yè)
2025-07-03 18:20本頁(yè)面
【正文】 數(shù)值。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶要去改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。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。第9字節(jié)讀出前面所有8字節(jié)的CRC碼，可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第2字節(jié)。低字節(jié)84211\21\41\81\16高字節(jié) SSSSS643216圖39 溫度數(shù)據(jù)值格式圖39中，S表示符號(hào)位。表32是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。若Ｔ＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。4．DS18B20的測(cè)溫原理DS18B20的測(cè)溫原理是這樣的,器件中低溫度系數(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)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，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(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)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１、溫度寄存器中，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。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)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。 5．DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路DS18B20有兩種供電方式：（1）寄生電源供電方式在寄生電源供電方式下，DS18B20從單線信號(hào)線上汲取能量，在信號(hào)線DQ處于高電平期間把能量?jī)?chǔ)存在內(nèi)部電容里，在信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來(lái)再給寄生電源（電容）充電,如圖310所示。注意：在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85℃。本次數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)采用的就是外部電源供電方式，其連接方式如圖311所示。數(shù)碼管分為共陽(yáng)型和共陰型，共陽(yáng)極型就是發(fā)光管的正極都連在一起 ，作為一條引線，負(fù)極分開(kāi)。8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極并接在一起，8個(gè)陰極分開(kāi)，因此稱為共陽(yáng)八段數(shù)碼管。 圖312 四位一體共陽(yáng)數(shù)碼管圖形數(shù)碼管的管腳分配如圖313。從STC89C51的P1口輸出段碼。如圖314所示。這種方式可以使傳感器工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡(jiǎn)單。圖316 傳感器DS18B20與單片機(jī)的接口電路DS18B20與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸原理：由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。圖317 DS18B20的復(fù)位時(shí)序圖（2）DS18B20的讀時(shí)序?qū)τ贒S18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要60us才能完成，如圖318所示 。 對(duì)于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣I/O總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線，如圖319所示。無(wú)論是在單片機(jī)剛開(kāi)始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位，所以我們必須弄清楚MCS51型單片機(jī)復(fù)位的條件、復(fù)位電路和復(fù)位后狀態(tài)。單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST/Vpd或RST引腳(9)加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期(即24個(gè)振蕩周期)的高電平。復(fù)位電路分為上電自動(dòng)復(fù)位電路和按鍵復(fù)位電路。在接電瞬間，RESET端的電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RESET的電位逐漸下降。單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE信號(hào)，即ALE＝1，表明單片機(jī)復(fù)位期間不會(huì)有任何取指操作。圖320 復(fù)位電路4 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。溫度測(cè)量每1s一次。在讀出時(shí)須進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。當(dāng)采用12位分辨率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms。計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。5 調(diào)試 軟件調(diào)試本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)的調(diào)試以程序的調(diào)試為主。由于DS18B20與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對(duì)DS18B20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(wú)法讀取測(cè)量結(jié)果。軟件調(diào)試到數(shù)碼管能顯示溫度值，而且在有溫度變化時(shí)（例如改變傳感器的溫度值）顯示溫度能改變。用手去碰觸溫度傳感器，溫度顯示值出現(xiàn)變化，顯示當(dāng)前手的溫度值。假如數(shù)碼管可以工作但是不能正常顯示，則要檢查數(shù)碼管的位選端和段選端是否與單片機(jī)的連接有誤，或是買錯(cuò)數(shù)碼管的型號(hào)。但是只要能夠?qū)崿F(xiàn)正常顯示溫度值，那么本次設(shè)計(jì)基本成功。將溫度傳感器與冰水混合物接觸，等待顯示穩(wěn)定以后讀出溫度值，并且記錄，看是否能夠顯示零度以下溫度。采用水銀溫度計(jì)作檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)設(shè)計(jì)的溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果表明能達(dá)到該精度要求。在這次設(shè)計(jì)中，熟悉了制作一個(gè)產(chǎn)品的總體流程，能熟練使用一些必要的設(shè)計(jì)工具和仿真工具。由于時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)的不足，本次設(shè)計(jì)成果并不盡如人意，還有一些需要改進(jìn)的地方，在今后的學(xué)習(xí)和工作中再進(jìn)行完善。接口及應(yīng)用學(xué)習(xí)參考．南京：南京大學(xué)出版社，2003 6 阮忠等．基于STC89C51 單片機(jī)的單總線數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)．廣西輕工業(yè)，20087 耿長(zhǎng)清. 編著,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),化學(xué)工業(yè)出版社，2002
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