【正文】 5℃，精度為177。分辨率為12 位時(shí)，其轉(zhuǎn)換時(shí)間在 750ms 內(nèi)； （ 8）輸出為數(shù)字溫度信號(hào)，提升了其抗干擾糾錯(cuò)能力； （ 9）電源接反時(shí)不會(huì)損壞芯片，但是不能正常工作。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 14 圖 7： DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 3. DS18B20 工作原理 該元件的工作原理如下圖 8 所示。它們的不同在于前者受溫度的影響不大，后者則影響很明顯。加 1 到溫度寄存器內(nèi)，這個(gè)時(shí)候預(yù)置會(huì)開(kāi)始新的一輪被讀取，開(kāi)始對(duì)計(jì)數(shù)器 1 的循環(huán)計(jì)數(shù)。這個(gè)時(shí)候算得的數(shù)值就是檢測(cè)的溫度。 DS18B20 對(duì)溫度的檢測(cè)，拿 12 位轉(zhuǎn)化來(lái)說(shuō)。表達(dá)方式： ℃ /LSB， S 為符號(hào)位。 如果測(cè)得的溫度 ＞ 0℃ ， 二進(jìn)制中的前 5 位為 0、計(jì)算方法就是將所測(cè)值 ，結(jié)果則為轉(zhuǎn)換后的實(shí)際值 。 5. DS18B20 使用中的注意事項(xiàng) DS18B20 雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，也要注意下面一些問(wèn)題： ① 必須保證檢測(cè)到溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字的時(shí)間，否則容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤的情況，輸出會(huì)一直顯示 85℃。如果發(fā)證電源電壓過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的溫度大于實(shí)際溫度。任何時(shí)序讀寫(xiě)的不正確，都會(huì)容易導(dǎo)致測(cè)得數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。如圖 9 所示，器件的 1腳接 GND， 2 腳引出線來(lái)作為信號(hào)源， 3 引腳接 VDD。 VDD 引腳連線接到 GND 的時(shí)候，則該小系統(tǒng)使用著內(nèi)部的寄生電源。 有源供電方式會(huì)使得測(cè)量溫度會(huì)有誤差，因?yàn)槠渥陨淼哪芰坎粔虺渥悖诠ぷ髦杏钟泻膿p，大大降低其工作效率。因?yàn)槠涓叻€(wěn)定性，不擔(dān)心外部提供電壓的耗損，也能正常地精準(zhǔn)測(cè)溫。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 17 顯示電路模塊 顯示模塊設(shè)計(jì)方案的選擇 方案一：直接聲光報(bào)警，不用顯示溫度。并不能直接顯示出測(cè)得溫度的數(shù)值?？赡茉谡姘l(fā)生需要報(bào)警的時(shí)候沒(méi)能及時(shí)報(bào)警，將會(huì)帶來(lái)不可估量的損失，所以此方案不可行。 LED 的顯示給人感覺(jué)更為直接明了，對(duì) LED 的顯 示編程有動(dòng)態(tài)顯示、靜態(tài)顯示兩種。會(huì)占用單片機(jī)較多的接口，使單片機(jī)的接口造成浪費(fèi)。要使之正常的顯示，在編程的時(shí)候正常定義就可以實(shí)現(xiàn)。并且彌補(bǔ)了方案一、二的不足之處。 液晶顯示器 LCD1602 1602 是顯示的內(nèi)容為 16x2，即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符的液晶模塊。其中 內(nèi)部每個(gè)點(diǎn)陣都可以通過(guò)高低電平的設(shè)置來(lái)顯示出相應(yīng)的字符功能。 (一 ) 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接 口及特征和應(yīng)用： 表 12：接口特征及應(yīng)用 第 1 腳 VSS 為地電源。 第 3 腳 VL：對(duì)比度調(diào)整端。 第 4 腳 RS 為寄存器選擇 。 第 5 腳 R/W 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 18 第 6 腳 E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令 。 第 15～ 16 腳 15 腳 ： 背光正極 。 特性 對(duì)比度 能適當(dāng) 調(diào) 整；元件內(nèi)部自帶 復(fù)位 ；有許多功能和控制命令； 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 DDRAM； 8 個(gè)可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM。 (二 ) 液晶顯示器 LCD1602 指令 清屏指令（表 13） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 清屏 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 功能：清屏；光標(biāo)回到最初的位置。 進(jìn)入模式設(shè)置指令（表 15） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 進(jìn)入模式設(shè)置 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 40 功能：設(shè)定光標(biāo)的移位方向以及字符的移動(dòng)。 S: 0=顯示屏不移動(dòng)； 1=顯示屏整體右移 1個(gè)字符。 參數(shù)設(shè)定： D 為 0 時(shí)，顯示關(guān)閉；為 1 時(shí)，顯示打開(kāi)。 B為 0時(shí)，光標(biāo)閃爍；為 1 時(shí)，不閃爍。 S/C 和 R/L設(shè)定光標(biāo)情況： 00的時(shí)候，左移 1格， AC 值減 1； 01 的時(shí)候，右移 1 格， AC 值加 1； 10 的時(shí)候，光標(biāo)不動(dòng)顯，字符都向左移動(dòng)一格； 11的時(shí)候，光標(biāo)不動(dòng)顯，字符都向右移動(dòng)一格。 DL 為 1 的時(shí)候，數(shù)據(jù)總線為 8 位，為 0 的時(shí)候?yàn)?4位； N為 1的時(shí)候，屏幕顯示 2行，為 0的時(shí)候，則顯示 1行。 CGRAM 地址指令（表 19） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 設(shè)定 CGRAM地址 0 0 0 1 CGRAM的地址（ 6位） 40 功能：設(shè)定下個(gè)存入數(shù)據(jù)地址。 讀忙信號(hào)指令（表 21） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 讀取忙信號(hào) 0 1 FB AC內(nèi)容（ 7位） 40 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 20 功能：讀取 AC、 BF 的內(nèi)容。 數(shù)據(jù)寫(xiě)入指令（表 22） 指 令 功 能 指令編碼 執(zhí)行時(shí)間 /ms RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 數(shù)據(jù)寫(xiě)入 DDRAM或 CGRAM 0 1 要寫(xiě)入的數(shù)據(jù) D7~D0 40 功能：顯示出相對(duì)應(yīng)的字符；把另外設(shè)計(jì)的圖形存 入 CGRAM。 液晶顯示接口電路 按照表 12 對(duì) LCD1602 引腳功能相對(duì)應(yīng)地對(duì)接電路， 1 腳接地， 2 腳接正極電源， 3 腳 通過(guò)一個(gè)接一個(gè) 10K 的電位器來(lái)調(diào)整對(duì)比度，讓液晶屏的亮度可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。由于已經(jīng)提供了和單片機(jī)完備的接口，所以只需要把 D0~D7 和單片機(jī)的 ~ 依次相連接，~ 依次與控制 LCD1602 引腳的 RS、 RW、 E 相連接即可。 圖 10： 液晶 顯示接口電路 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 21 報(bào)警電路及溫度控制模塊 報(bào)警設(shè)備的選擇 方案一：采用 LED 燈發(fā)光報(bào)警。但是并不完美，倘若相關(guān)人員在忙碌狀態(tài)下，忽略正處于報(bào)警 狀態(tài)下的燈在發(fā)光，因?yàn)橹饔^的原因?qū)е虏荒鼙患皶r(shí)發(fā)現(xiàn)報(bào)警的狀態(tài)，也將給來(lái)一定程度上的損失。這種方案只有在報(bào)警的時(shí)候，才會(huì)有效果發(fā)生。這種方案和之前討論的顯示模塊很類(lèi)似，就是并不能知道該系統(tǒng)在正常情況下在正常工作。這種報(bào)警方式含有上面兩個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)，效果達(dá)到最好。 對(duì)比以上三個(gè)方案，方案三最為合適，使用聲光同時(shí)報(bào)警。具有不易破損、壽命長(zhǎng)、開(kāi)關(guān)速度高 等優(yōu)點(diǎn)。 LED 一般用的是低壓電源，其工作電壓的 區(qū)間一般在直流 3~24V能正常運(yùn)行。特別適合廣泛運(yùn)用到生活中。分別用紅、黃、綠的 LED 燈代表高于、低于、正常溫度的狀態(tài)。所以 必須保證阻值大小適當(dāng)，則這里設(shè)置 R4=R5=R6=1kΩ。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 22 圖 11： 光報(bào)警 聲報(bào)警 當(dāng)檢測(cè)到溫度異常的時(shí)候，系統(tǒng)反饋發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。這個(gè)報(bào)警系統(tǒng)電路由：三極管、蜂鳴器和限流電阻組成，然后和單片機(jī)連接。 因?yàn)榉澍Q器只需要 10mA的電流就能驅(qū)動(dòng)，只靠單片機(jī)的輸出信號(hào)不足以直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的正常運(yùn)行的。 PNP三極管的基極由 I/O口控制，當(dāng) ， PNP導(dǎo)通的時(shí)候，蜂鳴器與電源的通路接通，此事發(fā)出報(bào)警聲音實(shí)現(xiàn)報(bào)警。其中電阻 R1是為限流電阻，設(shè)置為 1kΩ。從軟件實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)分類(lèi)，可以分成為：監(jiān)控和執(zhí)行 2個(gè)部分。執(zhí)行則為子程序部分，則是讓各個(gè)模塊能自己有效正常的運(yùn)行工作。其中任何功能的運(yùn)行，都需要給相關(guān)的運(yùn)行指令以及定義。然后檢測(cè)溫度、判定處理溫度，分為三個(gè)部分：溫度大于 35℃；溫度低于 25℃；溫度在 25~35℃之間，其不同情況時(shí)候的功能顯示及蜂鳴器的鳴響現(xiàn)象也分別不同。對(duì) DS18B20 進(jìn)行初始化。通過(guò)數(shù)據(jù)之間的處理，將數(shù)據(jù)傳送到液晶顯示器中顯示出來(lái)。 流程圖： 主程序流程圖 15 DS18B20 復(fù)位子程序流程圖 16 讀溫度值子程序圖 17 寫(xiě) DS18B20 命令子程序圖 18 圖 15： DS18B20初始化 圖 16： DS18B20復(fù)位子程序 C 5 1 寄 存 器 初 始 化 溫 度 轉(zhuǎn) 換 命 令 1 8 B 2 0 存 在 ？ 讀 取 溫 度 溫 度 數(shù) 據(jù) 處 理 溫 度 顯 示 報(bào) 警 溫 度 比 較 超 出 范 圍 ？ 開(kāi) 始 Y N Y N DQ 置 1 DQ 置 0 延時(shí)最少 573us DQ 置 1 DQ 置 1 DQ=0？？ FLAG1 置 1 延時(shí) FLAG1 置 0 返回 短延時(shí)，等待 DS18B20回應(yīng) Y N 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 26 圖 17：讀溫度值子程序 圖 18：寫(xiě)命令子程序 系統(tǒng)完整程序 詳見(jiàn)附錄 2 DQ 置 0 寫(xiě)入數(shù)據(jù)右移 1 位 DQ 置 1 寫(xiě)入數(shù)據(jù)的最低一位 循環(huán)次數(shù) i=8次 短延時(shí) 短延時(shí) 返回 i=i1。i=0？ Y N 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 27 第四章 系統(tǒng)功能測(cè)試 功能測(cè)試說(shuō)明 設(shè)置報(bào)警溫度上限為 35℃，超過(guò)溫度時(shí)，亮紅燈且蜂鳴報(bào)警。在 25℃ ~35℃之間時(shí)，亮綠燈不蜂鳴報(bào)警。查看在不同溫度下的 仿真結(jié)果，并做相應(yīng)的仿真記錄。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，重新的學(xué)習(xí)了 52 單片機(jī)，對(duì)其單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都有了更深的了解。利用了 proteus 及 keil等仿真軟件，學(xué)習(xí)了 proteus 的仿真方法、步驟和在 keil的編程方法，再次接觸熟悉個(gè)軟件的使用，使仿真實(shí)驗(yàn)成功順利地實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容，達(dá)到預(yù)期的效果。給我們樹(shù)立著一個(gè)學(xué)習(xí)中的好榜樣，在生活上也成為能交心的朋友，給予我們無(wú)限的啟迪。當(dāng)我們遇到問(wèn)題時(shí)候，也是細(xì)心地指導(dǎo)，分析論文上不足之處和疑惑的地方。 感謝同組的李洋同學(xué)。還必須感謝的就是已經(jīng)考上北郵的金立強(qiáng)學(xué)長(zhǎng)，在專(zhuān)業(yè)上不懂或者忽略的問(wèn)題，他也能一語(yǔ)道破，給我極大的鼓勵(lì)與幫助，告訴我那么一句話“工作可以慢慢找，畢業(yè)設(shè)計(jì)就這么一次。 感謝陪伴我大學(xué)四年的室友們。住在一個(gè)宿舍里，共同生活、學(xué)習(xí)。但是這些也僅僅是我們眾多開(kāi) 心中的一些略微帶過(guò)的片段不值一提，更多的回憶是歡聲笑語(yǔ)。 感謝我的父母，永遠(yuǎn)不消弱的關(guān)心。有今天的成績(jī)，最大的功勞一定是你們，愿能一生平安如意。對(duì)老師們的感覺(jué)，對(duì)同學(xué)的不舍，對(duì)校園的滿是留戀。非常感謝，曾經(jīng)陪伴在我身邊的人們！ 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 31 參考文獻(xiàn) [1] 朱兆優(yōu) .陳堅(jiān) .鄧文娟 .單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M].基礎(chǔ)篇 .北京：電子工業(yè)出版社 ,. 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