溫度檢測(cè)自動(dòng)加熱裝置溫度檢測(cè)自動(dòng)加熱裝置

1、課程設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書題 目： 溫度檢測(cè)自動(dòng)加熱裝置 院 （系）： 信息與通信學(xué)院 專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 何 寧 職 稱： 教 授 2012年12月16日摘 要段落格式不對(duì)溫度檢測(cè)自動(dòng)加熱裝置是以AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)核心部分控制電路，通過(guò)制作硬件電路和軟件的綜合設(shè)計(jì)構(gòu)成，在確保硬件電路正確的前提下利用單片機(jī)控制DS18B20溫度傳感器獲得當(dāng)前環(huán)境溫度值，再將溫度值顯示在數(shù)碼管上。加熱電路是以繼電器的來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱電路的接通和斷開，單片機(jī)通過(guò)將當(dāng)前溫度與上下限溫度比較來(lái)控制繼電器；用AT89S52單片機(jī)作為控制器的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單、清晰、成本低。關(guān)鍵詞

2、：溫度檢測(cè)；自動(dòng)加熱；AT8952單片機(jī)； DS18B20；程序；中斷；數(shù)碼管；繼電器；溫度傳感；單片機(jī)；溫度顯示；自動(dòng)加熱；繼電器AbstractTemperature sensing automatic heating device is AT89S52 SCM as a core part of system control circuit, through manufacturing hardware circuit and software of integrated design, to ensure that the hardware circuit is correct und

3、er the premise of using single chip microcomputer DS18B20 temperature sensor to obtain the current ambient temperature value, the temperature value in the digital tube display. The heating circuit is to relay to realize the heating circuit is switched on and off, SCM through the current temperature

4、and minimum temperature compared to control relay; AT89S52 MCU as controller is characterized by simple, clear design, low cost.Key words: Thermal detect; AT8952 single-chip microcomputer; hardware circuit; procedure; reduction; second; interrupt; digitron.引言11 系統(tǒng)概述11.1 題目選擇11.2 系統(tǒng)組成11.3 元件介紹21.3.1

5、單片機(jī)簡(jiǎn)介21.3.2 DS18B20溫度傳感器簡(jiǎn)介61.3.3 繼電器介紹122 設(shè)計(jì)過(guò)程122.1原理圖的設(shè)計(jì)132.1.1 各種驅(qū)動(dòng)電路和輔助電路的選擇132.1.2 原理圖成型142.2 PCB的連接與成型142.3 源程序的編寫153 制作電路板154 調(diào)試164.1檢驗(yàn)電路的正確與否164.2程序的導(dǎo)入與調(diào)試165 結(jié)論17致 謝18參考文獻(xiàn)19附 錄20附錄1：20附錄2：28引言 圖太大，排版緊湊些，段落格式不對(duì)21世紀(jì)，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步

6、提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。檢測(cè)裝置是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和經(jīng)營(yíng)管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，特別收到人們的重視。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)展，它們起著越來(lái)越為重要的作用，因?yàn)橹挥行阅芎谩⒕雀?、質(zhì)量可靠的儀表檢測(cè)到各種有關(guān)的信息，才能實(shí)現(xiàn)高水平的自動(dòng)化。智能自動(dòng)化裝置在人的現(xiàn)代生活中越來(lái)越收到青睞，他們幫助人們完成了許多以前人類不能完成的事情，給人們的生活帶來(lái)了極大的方便和節(jié)省了人們的時(shí)間。所以溫度檢測(cè)自動(dòng)加熱裝置能夠給人帶來(lái)方便，他可以應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)和家居產(chǎn)品中。數(shù)碼管成本低、應(yīng)用簡(jiǎn)單、溫度值得到準(zhǔn)確顯示。本設(shè)計(jì)就是一個(gè)溫度檢測(cè)及自動(dòng)加熱裝置。報(bào)告中第一部分總體介紹了整個(gè)系統(tǒng)的概述，系統(tǒng)設(shè)計(jì)及所選元件的介

7、紹。第二部分介紹了硬件部分設(shè)計(jì)過(guò)程，繪制電路板的原理圖、PCB圖。第三部分是軟件部分的設(shè)計(jì)，通過(guò)程序結(jié)構(gòu)圖弄清楚設(shè)計(jì)程序的目的，然后實(shí)際編程。1 系統(tǒng)概述 1.1 題目選擇 此次題目選擇的相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，在以前也有成熟的成功設(shè)計(jì)，本次課設(shè)主要目的是加強(qiáng)動(dòng)手能力以及將理論與實(shí)際結(jié)合的能力，在經(jīng)過(guò)仔細(xì)的研究比較后，我選擇的題目為：溫度檢測(cè)自動(dòng)加熱裝置。單片機(jī)溫度傳感器數(shù)碼管繼電器按鍵圖1.系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖1.2 系統(tǒng)組成 為了實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)和顯示溫度值功能，我仔細(xì)研究了AT89S52單片機(jī)的功能與相關(guān)電路，尋找與所需功能相符的組合電路。在經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究52功能后，我決定采用DS18B20溫度傳感器和L

8、ED數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)我所要的功能，通過(guò)按鍵輸入設(shè)置上下限溫度并利用繼電器作為控制開關(guān)，確定了設(shè)計(jì)電路、需要的儀器與其他元器件。1.3 元件介紹1.3.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3、3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、大存儲(chǔ)容量、強(qiáng)I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容

9、性方向發(fā)展。其發(fā)展趨勢(shì)不外乎以下幾個(gè)方面：（1）多功能 單片機(jī)中盡可能地把所需要的存儲(chǔ)器和I/O口都集成在一塊芯片上，使得單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。比如A/D、PWM、PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列）、WDT（監(jiān)視定時(shí)器-看家狗）、高速I/O口及計(jì)數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。 有的單片機(jī)針對(duì)某一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，集成了相關(guān)的控制設(shè)備，以減少應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量。例如，有的芯片以51內(nèi)核為核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者I*I*C總線控制器等，LED、LCD或VFD顯示驅(qū)動(dòng)器也開始集成在8位單片機(jī)中。（2）高效率和高性能 為了提高執(zhí)行速度和執(zhí)行效率，單片機(jī)開始使用RIS

10、C、流水線和DSP的設(shè)計(jì)技術(shù)，使單片機(jī)的性能有了明顯的提高，表現(xiàn)為：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘頻率得到提高；同樣頻率的單片機(jī)運(yùn)行效率也有了很大的提升；由于集成度的提高，單片機(jī)的尋址能力、片內(nèi)ROM（FLASH）和RAM的容量都突破了以往的數(shù)量和限制。 由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開始使用高級(jí)語(yǔ)言（如C語(yǔ)言）來(lái)開發(fā)單片機(jī)的程序。使用高級(jí)語(yǔ)言可以降低開發(fā) 難度，縮短開發(fā)周期，增強(qiáng)軟件的可讀性和可移植性，便于改進(jìn)和擴(kuò)充功能。（3）低電壓和低功耗 單片機(jī)的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。由于CMOS等工藝的大量采用，很多單片機(jī)可以在更低的電壓下工作（1.2V或0.9V），功耗已經(jīng)降低到uA級(jí)。這

11、些特性使得單片機(jī)系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長(zhǎng)的時(shí)間。（4）低價(jià)格 單片機(jī)應(yīng)用面廣，使用數(shù)量大，帶來(lái)的直接好處就是成本的降低。目前世界各大公司為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，在提高單片機(jī)性能的同時(shí)，十分注意降低其產(chǎn)品的價(jià)格。下面大致介紹一下單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)。 家用電器領(lǐng)域 用單片機(jī)控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路，使家用電器（如洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機(jī)等）功能更完善，更加智能化和易于使用。 辦公自動(dòng)化領(lǐng)域 單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代辦公設(shè)備，如計(jì)算機(jī)的鍵盤、磁盤驅(qū)動(dòng)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、電話機(jī)和傳真機(jī)等。 商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)部分與家用和辦公應(yīng)用系統(tǒng)相似，但更加注重設(shè)備

12、的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。商用系統(tǒng)中廣泛使用的電子計(jì)量?jī)x器、收款機(jī)、條形碼閱讀器、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)和冷凍保鮮系統(tǒng)等，都采用了單片機(jī)構(gòu)成的專用系統(tǒng)。與通用計(jì)算機(jī)相比，這些系統(tǒng)由于比較封閉，可以更有效地防止病毒和電磁干擾等，可靠性更高。 工業(yè)自動(dòng)化 在工業(yè)控制和機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，除了采用工控計(jì)算機(jī)外，很多都是以單片機(jī)為核心的單片機(jī)和多機(jī)系統(tǒng)。 智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測(cè)量?jī)x表中普遍采用了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)，使得測(cè)量系統(tǒng)具有存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。將單片機(jī)和傳感器相結(jié)合，可以構(gòu)成新一代的智能傳感器。它將傳感器變換后的物理量作進(jìn)一步的變化和處

13、理，使其成為數(shù)字信號(hào)，可以遠(yuǎn)距離傳輸并與計(jì)算機(jī)接口。 現(xiàn)代交通與航空航天領(lǐng)域 通常應(yīng)用于電子綜合顯示系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)等。這些領(lǐng)域?qū)w積、功耗、穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的要求往往比商用系統(tǒng)還要高，因此采用單片機(jī)系統(tǒng)更加重要。（5）單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) MCS-52單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)8052單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：中央處理器：中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼

14、，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)8052內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。圖圖2 單片機(jī)8052的內(nèi)部結(jié)構(gòu)程序存儲(chǔ)器(ROM)：8052共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：8052有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。并行輸入輸

15、出(I/O)口：8052共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8052內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：8052具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。時(shí)鐘電路：8052內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8052單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通

16、用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。INTEL的MCS-52系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。下圖是MCS-52系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。MCS-52的引腳說(shuō)明：圖3系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS-52系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明：MCS-51的引腳說(shuō)明：MCS-

17、52系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位共32個(gè)I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明： 圖4 單片機(jī)的引腳圖Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8052通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行

18、程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0-R7）的狀態(tài)，8052的初始態(tài)。圖5復(fù)位電路8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見下圖4。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電后，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 Pin30:ALE/當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。 如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程

19、脈沖。Pin29:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。Pin31:EA/Vpp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過(guò)4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯然，對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的8031,EA端必須接地。1.3.2 DS18B20溫度傳感器簡(jiǎn)介（1）DS18B20的特點(diǎn)DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器

20、件”，其具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： 采用單總線的接口方式 與微處理器連接時(shí) 僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 測(cè)量溫度范圍寬，測(cè)量精度高 DS18B20 的測(cè)量范圍為 -55 + 125 ； 在 -10+ 85C 范圍內(nèi)，精度為 0.5C 。 在使用中不需要任何外圍元件。 持多點(diǎn)組網(wǎng)功能 多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的單線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。 供電方式靈活 DS18B20 可以通過(guò)內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上

21、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。 測(cè)量參數(shù)可配置 DS18B20 的測(cè)量分辨率可通過(guò)程序設(shè)定 912 位。 負(fù)壓特性 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。 掉電保護(hù)功能 DS18B20 內(nèi)部含有 EEPROM ，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存辨率及報(bào)警溫度的設(shè)定值。 DS18B20具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構(gòu)建自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)，因此也就被設(shè)計(jì)者們所青睞。（2）DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示圖6 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖主要由4部分組成：64 位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)

22、的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。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，每個(gè)DS18B20的64位序列號(hào)均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8X5X41）。 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。（3）DS18B20封裝 GND為電源 地； DQ為數(shù)字信號(hào)輸入輸出端； VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。圖2-7 DS18B20封裝圖（4）DS18B20內(nèi)部構(gòu)成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、

23、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 、配置寄存器。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。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（地址： 28H ）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，并且每個(gè) DS18B20 的序列號(hào)都不相同，因此它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼；最后 8 位則是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。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(guò)單總線對(duì)多個(gè) DS18B20 進(jìn)行尋址，從而實(shí)現(xiàn)一根總線

24、上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。圖8（a）圖8（b）DS18B20中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量，用16位二進(jìn)制形式提供，形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。例 如125的數(shù)字輸出為07D0H （正溫度 直接吧16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成10進(jìn)制即得到溫度值 ）-55的數(shù)字輸出為 FC90H。 （負(fù)溫度 把得到的16進(jìn)制數(shù) 取反后 加1 再轉(zhuǎn)成10進(jìn)制數(shù)）圖9其中配置寄存器的格式如下：低五位一直都是1，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來(lái)設(shè)置分辨率，如下圖所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）圖10圖11配置寄

25、存器與分辨率關(guān)系表（5）DS18B20的工作時(shí)序DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化ROM操作指令存儲(chǔ)器操作指令數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括：初始化時(shí)序、寫時(shí)序、讀時(shí)序。 初始化時(shí)序圖12 初始化時(shí)序圖主機(jī)首先發(fā)出一個(gè)480960微秒的低電平脈沖，然后釋放總線變?yōu)楦唠娖?，并在隨后的480微秒時(shí)間內(nèi)對(duì)總線進(jìn)行檢測(cè)，如果有低電平出現(xiàn)說(shuō)明總線上有器件已做出應(yīng)答。若無(wú)低電平出現(xiàn)一直都是高電平說(shuō)明總線上無(wú)器件應(yīng)答。做為從器件的DS18B20在一上電后就一直在檢測(cè)總線上是否有480960微秒的低電平出現(xiàn)，如果有，在總線轉(zhuǎn)為高電平后等待1560微秒后將總線電平拉低60240微秒做出響應(yīng)存在脈沖，告訴主機(jī)本

26、器件已做好準(zhǔn)備。若沒(méi)有檢測(cè)到就一直在檢測(cè)等待。 對(duì)DS18B20的寫和讀操作圖13接下來(lái)就是主機(jī)發(fā)出各種操作命令，但各種操作命令都是向DS18B20寫0寫1組成的命令字節(jié)，接收數(shù)據(jù)時(shí)也是從DS18B20讀取0或1的過(guò)程。因此首先搞清主機(jī)是如何進(jìn)行寫0、寫1、讀0和讀1的。寫周期最少為60微秒，最長(zhǎng)不超過(guò)120微秒。寫周期一開始做為主機(jī)先把總線拉低1微秒表示寫周期開始。隨后若主機(jī)想寫0，則繼續(xù)拉低電平最少60微秒直至寫周期結(jié)束，然后釋放總線為高電平。若主機(jī)想寫1，在一開始拉低總線電平1微秒后就釋放總線為高電平，一直到寫周期結(jié)束。而做為從機(jī)的DS18B20則在檢測(cè)到總線被拉底后等待15微秒然后從1

27、5us到45us開始對(duì)總線采樣，在采樣期內(nèi)總線為高電平則為1，若采樣期內(nèi)總線為低電平則為0。圖14 寫時(shí)序圖對(duì)于讀數(shù)據(jù)操作時(shí)序也分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在1微秒之后就得釋放單總線為高電平，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在檢測(cè)到總線被拉低1微秒后，便開始送出數(shù)據(jù)，若是要送出0就把總線拉為低電平直到讀周期結(jié)束。若要送出1則釋放總線為高電平。主機(jī)在一開始拉低總線1微秒后釋放總線，然后在包括前面的拉低總線電平1微秒在內(nèi)的15微秒時(shí)間內(nèi)完成對(duì)總線進(jìn)行采樣檢測(cè)，采樣期內(nèi)總線為低電平則確認(rèn)為0。采樣期內(nèi)總線為高電平則確認(rèn)為1。完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程

28、，至少需要60us才能完成DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，如果出現(xiàn)序列混亂， 1-WIRE 器件將不響應(yīng)主機(jī)，因此讀寫時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì) DS18B20 的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。根據(jù) DS18B20 的協(xié)議規(guī)定，微控制器控制 DS18B20 完成溫度的轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)以下 4 個(gè)步驟 ：（） 每次讀寫前對(duì) DS18B20 進(jìn)行復(fù)位初始化。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500us ，然后釋放， DS18B20 收到信號(hào)后等待 16us60us 左右，然后發(fā)出 60us240us 的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)后表示復(fù)位成功。（） 發(fā)送一條 ROM 指令（）

29、發(fā)送存儲(chǔ)器指令圖15 DS18B20 的存儲(chǔ)器指令集1.3.3 繼電器介紹繼電器實(shí)際上是用低電壓、小電流去控制高電壓、大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用電磁繼電器的工作原理和特性：電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。圖16 繼電器結(jié)構(gòu)圖常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。2 設(shè)計(jì)過(guò)程 做好了各種準(zhǔn)備后，正式開始設(shè)計(jì)過(guò)程，先是設(shè)計(jì)原理圖，然后畫PCB，最后編寫源程序，仿真結(jié)果。2.1原理圖的設(shè)計(jì) 因?yàn)橛星叭顺墒斓碾娐反嬖?/p>

30、，因此對(duì)于這種簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，已經(jīng)有很多成熟的輔助電路，只要正確選擇，這個(gè)原理圖的設(shè)計(jì)不是難題。首先，對(duì)于52單片機(jī)來(lái)說(shuō)，需要合適的驅(qū)動(dòng)電路；其次，對(duì)于一些其它元器件的連接，也需要合適的驅(qū)動(dòng)電路和輔助電路；最后，什么樣的電路都需要有電源，要有合適的電源電路。2.1.1 各種驅(qū)動(dòng)電路和輔助電路的選擇 對(duì)于52單片機(jī)和數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路和以及晶振的輔助電路，前人的成熟設(shè)計(jì)是可以利用的，因此不必費(fèi)心再去自己設(shè)計(jì)。 這三個(gè)電路是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證，是所能選的最合適的電路，而且適合數(shù)字電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，因此不用改動(dòng)，只要注意將它們連接到正確的管腳上。 圖17 單片機(jī)原理圖下面我列舉下單片機(jī)最小系統(tǒng)的原理圖如上圖：

31、對(duì)于數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路，是比較成熟的，在這里不做贅述。數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)碼管電路如下：2.1.2 原理圖成型 其中的接口和2.1.1中的都相同，至于DS18B20電路和電器電路位于原理圖左邊，。（注：本次設(shè)計(jì)所用的軟件為Protel DXP）圖18 原理圖2.2 PCB的連接與成型 PCB的生成過(guò)程和更新方法，這里就不再講述了，這隸屬于Protel DXP的應(yīng)用問(wèn)題。通過(guò)EDA實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，我對(duì)Protel DXP的應(yīng)用已經(jīng)基本掌握，而布線的過(guò)程已經(jīng)不屬于對(duì)軟件掌握程度的考察了，布線考察的是一個(gè)人的思維能力與全局能力，當(dāng)然，曾經(jīng)布線的經(jīng)驗(yàn)也是十分重要的。PCB原理圖如下：圖19 PCB圖2.3

32、源程序的編寫 在這次的程序編寫中，我借鑒了以往的經(jīng)驗(yàn)，在原有的基本程序中進(jìn)行了擴(kuò)展，并經(jīng)過(guò)多次的仿真和調(diào)試，最終取得了預(yù)期的結(jié)果。程序結(jié)構(gòu)如圖21，程序代碼見附錄1。3 制作電路板 做板的過(guò)程，是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果的過(guò)程。電路板的好壞，決定它的性能。做空板的步驟分為：打印PCB印板腐蝕打孔涂松香圖20 實(shí)物圖當(dāng)空板做好后，將所需元器件焊接到板子上，然后就可以調(diào)試了。制作好的電路板如圖20所示。開始初始化DS18B20讀取溫度值顯示溫度值比較溫度值閉合繼電器（加熱）繼電器保持原本狀態(tài)斷開繼電器（不加熱）小于下限值大于下限且小于上限值 大于上限值循環(huán)外中斷設(shè)置溫度上下限值圖21程序結(jié)構(gòu)圖4 調(diào)試 調(diào)試過(guò)

33、程分兩步：一是檢驗(yàn)板子電路的正確與否；二是進(jìn)行程序的導(dǎo)入與調(diào)試檢驗(yàn)是否得出理想的結(jié)果。4.1檢驗(yàn)電路的正確與否然后經(jīng)過(guò)理論分析加上萬(wàn)用表的檢驗(yàn)，驗(yàn)證得電路是正確的。4.2程序的導(dǎo)入與調(diào)試程序的導(dǎo)入很簡(jiǎn)單，由于我設(shè)計(jì)的電路沒(méi)有導(dǎo)入接口，因此我的程序通過(guò)芯片單獨(dú)導(dǎo)入，再倒入后，接上電源，查看了實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我的程序設(shè)計(jì)與接口不相對(duì)應(yīng)，左右數(shù)碼管的接口設(shè)計(jì)相反了。經(jīng)過(guò)程序的改動(dòng)，重新燒進(jìn)程序，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行結(jié)果符合要求。5 結(jié)論通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)高制作電路板和單片機(jī)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然遇到了一些問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露

34、出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過(guò)親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。過(guò)而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過(guò)而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，最后在同學(xué)的幫助下，終于游刃而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程中，一定要不懈努力，不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他

35、人對(duì)你的認(rèn)可！回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。此次設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時(shí)請(qǐng)教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng)手實(shí)踐，就沒(méi)有弄不懂的

36、知識(shí)，收獲頗豐。致 謝本課題在選題及進(jìn)行過(guò)程中得到何寧老師的悉心指導(dǎo)。論文行文過(guò)程中，何老師多次幫助我分析思路，開拓視角，在我遇到困難想放棄的時(shí)候給予我最大的支持和鼓勵(lì)。何老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，踏實(shí)堅(jiān)韌的工作精神，將使我終生受益。再多華麗的言語(yǔ)也顯蒼白。在此，謹(jǐn)向何老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。感謝大學(xué)三年來(lái)，信息與通信學(xué)院所有老師對(duì)我學(xué)習(xí)上的幫助和生活上的關(guān)懷，正是您們的辛勤工作，才使我得以順利地走到了這一步。 感謝我的室友們，我們一起經(jīng)歷過(guò)的聚散喜悲，一起走過(guò)的每一段路，我一生都不會(huì)忘記。友情的無(wú)私為我們的大學(xué)時(shí)光重重地寫下了無(wú)悔。 感謝我的家人，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)。我將用自己最大的努

37、力給你們欣慰。 最后，我感謝大學(xué)三年以來(lái)給過(guò)我?guī)椭完P(guān)注的所有人，更加感謝給過(guò)我挫折的所有人。你們用不同的方式給了我成長(zhǎng)，也是你們促使我在走過(guò)的大學(xué)時(shí)光里一直努力，感謝你們！參考文獻(xiàn)1 李群芳.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)（第3版）.北京：電子工業(yè)出版社，2008:116130.2 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第三版）.北京：清華出版社，2005：:113129.3 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）.北京：高等教育出版社， 2005:386440.4 王衛(wèi)東.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第二版）.北京：電子工業(yè)出版社. 2010.5:2970.5 黃冰.微機(jī)原理及應(yīng)用（第二版）.重慶：重慶大學(xué)出版社.2003.1:

38、62125.6 徐惠民.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)（第3版）.北京：北京郵電大學(xué)出版社， 2007:207231.附 錄附錄1：源程序：本設(shè)計(jì)源程序采用C語(yǔ)言編寫，程序如下：/DS18B20溫度檢測(cè)及其液晶顯示20#include /包含單片機(jī)寄存器的頭文件#include /包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件unsigned char code s810=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;unsigned char flag,tltemp;/負(fù)溫度標(biāo)志 和臨時(shí)暫存變量unsigned char dot=(17);unsigned

39、 char state;unsigned char up_temp, up_temp_ge, up_temp_shi, down_temp, down_temp_ge, down_temp_shi, full, time, val;sbit P35=P35;sbit P37=P37;sbit P32=P32;/*函數(shù)功能：延時(shí)1ms(3j+2)*i=(333+2)10=1010(微秒)，可以認(rèn)為是1毫秒*/void delay1ms() unsigned char i,j; for(i=0;i4;i+) for(j=0;j33;j+) ; /*函數(shù)功能：延時(shí)若干毫秒入口參數(shù)：n*/ void

40、delaynms(unsigned char n) unsigned char i;for(i=0;in;i+) delay1ms(); /*以下是DS18B20的操作程序 */ sbit DQ=P36;unsigned char time; /設(shè)置全局變量，專門用于嚴(yán)格延時(shí)/*函數(shù)功能：將DS18B20傳感器初始化，讀取應(yīng)答信號(hào)出口參數(shù)：flag */bit Init_DS18B20(void) bit flag; /儲(chǔ)存DS18B20是否存在的標(biāo)志，flag=0，表示存在；flag=1，表示不存在 DQ = 1; /先將數(shù)據(jù)線拉高 for(time=0;time2;time+) /略微延時(shí)

41、約6微秒 ; DQ = 0; /再將數(shù)據(jù)線從高拉低，要求保持480960us for(time=0;time200;time+) /略微延時(shí)約600微秒 ; /以向DS18B20發(fā)出一持續(xù)480960us的低電平復(fù)位脈沖 DQ = 1; /釋放數(shù)據(jù)線（將數(shù)據(jù)線拉高） for(time=0;time10;time+) ; /延時(shí)約30us（釋放總線后需等待1560us讓DS18B20輸出存在脈沖） flag=DQ; /讓單片機(jī)檢測(cè)是否輸出了存在脈沖（DQ=0表示存在） for(time=0;time200;time+) /延時(shí)足夠長(zhǎng)時(shí)間，等待存在脈沖輸出完畢 ; return (flag); /

42、返回檢測(cè)成功標(biāo)志/*函數(shù)功能：從DS18B20讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)出口參數(shù)：dat*/ unsigned char ReadOneChar(void) unsigned char i=0;unsigned char dat; /儲(chǔ)存讀出的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)for (i=0;i8;i+) DQ =1; / 先將數(shù)據(jù)線拉高 _nop_(); /等待一個(gè)機(jī)器周期 DQ = 0; /單片機(jī)從DS18B20讀書據(jù)時(shí),將數(shù)據(jù)線從高拉低即啟動(dòng)讀時(shí)序 _nop_(); /等待一個(gè)機(jī)器周期 DQ = 1; /將數(shù)據(jù)線人為拉高,為單片機(jī)檢測(cè)DS18B20的輸出電平作準(zhǔn)備 for(time=0;time=1; if(DQ=1

43、) dat|=0x80; /如果讀到的數(shù)據(jù)是1，則將1存入datelsedat|=0x00;/如果讀到的數(shù)據(jù)是0，則將0存入dat /將單片機(jī)檢測(cè)到的電平信號(hào)DQ存入ri for(time=0;time8;time+) ; /延時(shí)3us,兩個(gè)讀時(shí)序之間必須有大于1us的恢復(fù)期 return(dat); /返回讀出的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)/*函數(shù)功能：向DS18B20寫入一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)入口參數(shù)：dat*/ WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for (i=0; i8; i+) DQ =1; / 先將數(shù)據(jù)線拉高 _nop_(); /等待一個(gè)機(jī)器周期

44、 DQ=0; /將數(shù)據(jù)線從高拉低時(shí)即啟動(dòng)寫時(shí)序 DQ=dat&0x01; /利用與運(yùn)算取出要寫的某位二進(jìn)制數(shù)據(jù), /并將其送到數(shù)據(jù)線上等待DS18B20采樣 for(time=0;time10;time+) ;/延時(shí)約30us，DS18B20在拉低后的約1560us期間從數(shù)據(jù)線上采樣 DQ=1; /釋放數(shù)據(jù)線 for(time=0;time=1; /將dat中的各二進(jìn)制位數(shù)據(jù)右移1位 for(time=0;time255) TH+; /如果低8位大于255，向高8位進(jìn)1 TN=TH*16+TL/16; /實(shí)際溫度值=(TH*256+TL)/16,即：TH*16+TL/16 /這樣得出的是溫度的整數(shù)部分