數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)

學(xué)科分類號(hào)：0809湖南人文科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文題目：數(shù)顯式電子溫度計(jì)的設(shè)計(jì)TheDesignofCountsExplicitThermotron學(xué)生姓名：盧明學(xué)號(hào)：08417320系部：物理與信息工程系專業(yè)年級(jí)：信息科學(xué)與技術(shù)08級(jí)電子指導(dǎo)教師：李銘華職稱：副教授輔導(dǎo)教師：黃雪蓮李雙桂湖南人文科技學(xué)院教務(wù)處制本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的設(shè)計(jì)做出重要奉獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承當(dāng)目錄摘要 1Abstract 11引言 21.1選題的根據(jù) 21.2研究?jī)?nèi)容 21.3擬到達(dá)目標(biāo) 2第2章數(shù)字溫度計(jì)總體詳細(xì)設(shè)計(jì) 3數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案論證 3方案一：熱敏電阻 32.1.2方案二：溫度傳感器DS18B20 32.1.3方案三：控制內(nèi)核不用單片機(jī)，用DSP 4第3章數(shù)字溫度計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì) 43.1主控制器AT89C2051 43.1.1AT89C2051的主要性能 43.1.2引腳說明 5溫度傳感器DS18B20 63.2.1DS18B20的測(cè)溫原理 103.2.2溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法 113.3DS18B20與單片機(jī)的接口電路 12第四章硬件電路的設(shè)計(jì) 134.1電路仿真圖 13第五章系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 135.1主程序 145.2讀出溫度子程序 145.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 145.4計(jì)算溫度子程序 155.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 15參考文獻(xiàn) 16致謝 17附錄一 18附錄二 20數(shù)顯式電子溫度計(jì)的設(shè)計(jì)摘要：數(shù)顯式電子溫度計(jì)可以準(zhǔn)確的判斷和測(cè)量溫度,以數(shù)字顯示，而非指針或水銀顯示。故稱數(shù)字溫度計(jì)。數(shù)字溫度表與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示。本文綜述了利用單片機(jī)和溫度傳感器DS18B20、數(shù)碼管的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)原理與制作過程。關(guān)鍵詞：溫度傳感器單片機(jī)數(shù)碼管.TheDesignofCountsExplicitThermotronAbstract:igitaltypeelectronicthermometercanaccuratelyjudgeandmeasuretemperature,withdigitaldisplay,ratherthanapointerormercury.Socalleddigitalthermometer.Comparedwiththetraditionalthermometer,Digitalthermometerwithareadingofconvenience,awiderangeoftemperaturemeasurement,accuratetemperaturemeasurement,theoutputofthetemperaturedigitaldisplay.ThisarticlereviewstheuseofMCUandthetemperaturesensorDS18B20,digitaltubedigitalthermometerdesignprincipleandfabricationprocessKeyWords：MCUTemperaturesensorDigitaltube1引言選題的根據(jù)溫度是我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中實(shí)時(shí)能接觸到的物理量，但是它是看不到的，僅憑感覺只能感覺到大概的溫度值，傳統(tǒng)的溫度計(jì)雖然能指示溫度，但是精度低，使用不夠方便，顯示不夠直觀，數(shù)字溫度計(jì)的出現(xiàn)可以讓人們直觀的了解自己想知道的溫度到底是多少度。數(shù)顯溫度計(jì)應(yīng)用非常廣泛。它既可以用在人們的日常生活中，也可以用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，還可以是一個(gè)電子產(chǎn)品的一局部。數(shù)顯溫度計(jì)電路的種類非常多，既可以用專用集成電路實(shí)現(xiàn)，又可以用通用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，還能用單片機(jī)來控制。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷開展，單片機(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，溫度傳感器DS18B20具有性能穩(wěn)定、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冰箱、空調(diào)器、糧倉(cāng)等日常生活中溫度的測(cè)量和控制。又隨著電子技術(shù)的開展，人們的生活日趨數(shù)字化，多功能的數(shù)字溫度計(jì)可以給我們的生活帶來很大的方便；支持“一線總線〞接口的溫度傳感器簡(jiǎn)化了數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，降低了本錢；以美國(guó)MAXIM/DALLAS半導(dǎo)體公司的單總線溫度傳感器DS18B20為核心，以ATMEL公司的AT89S52為控制器設(shè)計(jì)的DS18B20溫度控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確、具有一定控制功能的智能溫度控制器研究?jī)?nèi)容采用數(shù)字式溫度傳感器為檢測(cè)器件，進(jìn)行單點(diǎn)溫度檢測(cè)。用單片機(jī)作為數(shù)字溫度計(jì)的控制系統(tǒng)，用數(shù)碼管直接顯示溫度值?！?〕檢測(cè)的溫度范圍：0℃～100℃℃?！?〕用4位數(shù)碼管來顯示溫度值。擬到達(dá)目標(biāo)設(shè)計(jì)出來的電子溫度計(jì)能夠精確的測(cè)量出溫度值，能夠顯示0℃～100℃的溫度.第2章數(shù)字溫度計(jì)總體詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案論證方案一：熱敏電阻由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)[1]，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后[2]，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比擬麻煩[3]。感溫元件如圖1：圖1熱敏電阻方案二：溫度傳感器DS18B20(1).進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中，溫度的檢測(cè)大都是使用傳感器，這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比擬簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比擬簡(jiǎn)單，故采用了方案二。(2).方案二的總體設(shè)計(jì)框圖溫度計(jì)電路總體框圖設(shè)計(jì)思路如圖2所示，其中，主控制器采用AT89C2051，溫度采集模塊為DS18B20，溫度顯示用4位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)的方式實(shí)現(xiàn)[4]。DS18B20DS18B20AT89C2051主控制器顯示電路掃描驅(qū)動(dòng)圖2總體設(shè)計(jì)方框圖方案三：控制內(nèi)核不用單片機(jī)，用DSP主控制器LED顯示溫度傳感器單片機(jī)復(fù)位主控制器LED顯示溫度傳感器單片機(jī)復(fù)位時(shí)鐘振蕩報(bào)警點(diǎn)按鍵調(diào)整第3章數(shù)字溫度計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1主控制器AT89C20513.1.1AT89C2051的主要性能1、含可重編程的2KBFLASH存儲(chǔ)器〔10000次〕；2、電壓適應(yīng)范圍寬，2.7-6V電壓范圍；3、15條可編程I/O線；4、128*8位內(nèi)部RAM；5、和MCS-51產(chǎn)品兼容；6、全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz；7、2級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定；8、可編程串行通道；9、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；10、6個(gè)中斷源；11、可直接驅(qū)動(dòng)LED的輸出端口；12、高精度電壓比擬器；引腳說明AT89C2051PDIP/SOICAT89C2051RST/VPP VCCXTAL2XTAL1(INT0)P3〔INT1〕(TO)P3.4P1.1(AIN1)(T1)P3.5P1.0(AIN0)GNDAT89C2051圖3AT89C2051的引腳圖AT89C205的引腳圖如圖3所示,各引腳功能如下：1、VCC：電源電壓。2、GND：地。3、P3口：P3口的P3.0~P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個(gè)雙向I/O口引腳。P3.6用于固定輸入片內(nèi)比擬器的輸出信號(hào)并且它作為一通用I/O引腳而不可訪問。P3口緩沖器可吸收20mA電流。當(dāng)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時(shí)，被外部拉低的P3口腳將用上拉電阻而流出電流。P3口還用于實(shí)現(xiàn)AT89C2051的各種第二功能，如表1所列：表1AT89C2051P3口的各種第二功能引腳口功能RXD串行輸入端口P3.1TXD串行輸出端口P3.2INT0外中斷0P3.3INT1外中斷1P3.4T0定時(shí)器0外部輸入P3.5T1定時(shí)器1外部輸入P3口還接收一些用于閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。4、P1口：P1口是一個(gè)8位雙向I/O口?？谝_P1.2~P1.7提供內(nèi)部上拉電阻，P1.和還分別作為片內(nèi)精密模擬比擬器的反相輸入和(AIN1)同相輸〔ANI0)。P1口作為輸出緩沖器可吸收20mA電流并能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示。當(dāng)P!口引腳寫入“1〞時(shí)，他可作為輸入端，當(dāng)引腳P1.2~P1.7用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們將因內(nèi)部的寫入“1〞時(shí)，其可用作輸入端。當(dāng)引腳P1.2~P1.7用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流[5]。5、XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。6、RST：復(fù)位輸入。RST一旦變成高電平所有的I/O引腳就復(fù)位到“1〞。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí)，持續(xù)給出RST引腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個(gè)機(jī)器周期需12個(gè)振蕩器或時(shí)鐘周期。7、XTAL1：振蕩器反相器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。DS18B20溫度傳感器是美國(guó)推出的第一片支持“一線總線〞接口的溫度傳感器它具有微型化、低功耗、高抗性、易配處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)９～１２位的數(shù)字值讀數(shù)方式[6]。TO－92封裝的DS18B20的引腳排列見圖4，其引腳功能描述見表2。圖4〔底視圖〕DS18B20表2DS18B20詳細(xì)引腳功能描述序號(hào)名稱引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：●接口為獨(dú)特的單線方式，它與微機(jī)處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微機(jī)處理器與DS18B20的雙向通信●支持多網(wǎng)點(diǎn)測(cè)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)點(diǎn)測(cè)溫；●在使用中無(wú)需任何外圍元件，全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三級(jí)管的集成電路內(nèi)；●適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍為3.0~5.5Ｖ；●可編程分辨率為9~12；●；●負(fù)電壓特性，當(dāng)電源接負(fù)極性時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能完成溫度的測(cè)量；DS18B20采用3腳PR－35封裝或8腳SOIC封裝，SOIC是指一類封裝的集合，其包含了SOP、SSOP、TSSOP等封裝。SOIC是外表貼裝集成電路封裝形式中的一種，它比同等的DIP封裝減少約30-50%的空間，厚度方面減少約70%。與對(duì)應(yīng)的DIP封裝有相同的插腳引線。對(duì)這類封裝的命名約定是在SOIC或SO后面加引腳數(shù)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。CC64位ROM和單線接口高速緩存存儲(chǔ)器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置存放器8位CRC發(fā)生器VddI/OI/O圖5DS1DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)64位ROM的結(jié)構(gòu)起始的８位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接下來就是每一個(gè)器件單獨(dú)對(duì)應(yīng)的序號(hào)，一起有48位，最后的８位是前面各位的循環(huán)冗余度檢測(cè)碼，這是DS18B20可以進(jìn)行單線通信的原理。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存ＲＡＭ和一個(gè)非易失性的可電擦除的EERAM[7]。其中，高速暫存RAM為一個(gè)八字節(jié)的存儲(chǔ)器，結(jié)構(gòu)如圖5所示[8]。首位的２個(gè)字節(jié)中的數(shù)據(jù)是測(cè)得的溫度值，第３和第４字節(jié)ＴＨ和ＴＬ的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第５個(gè)字節(jié)，為配置存放器，它的信息主要包含溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)存放器中的主要信息是分辨率，它可以轉(zhuǎn)換成與分辨率對(duì)應(yīng)的精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖6所示。低５位一直為１，工作模式由ＴＭ確定，它的主要功能是設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，R1和Ｒ0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，用來設(shè)置分辨率。溫度LSB溫度MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置存放器保存保存保存CRC

圖6DS18B20字節(jié)定義由表3可見，DS18B20中需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行溫度的轉(zhuǎn)換，并且當(dāng)分辨率越高，溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng)。所以，在實(shí)際的情況中當(dāng)中必須綜合考慮分辨率和溫度的轉(zhuǎn)換時(shí)間。高速暫存ＲＡＭ的第６、７、８字節(jié)沒有應(yīng)用，全部置１。根據(jù)第９字節(jié)可讀出前面所有８字節(jié)的循環(huán)冗余度碼，由此檢驗(yàn)數(shù)值，用來確定數(shù)值的正確性。當(dāng)DS18B20接收到有主控制器傳送的溫度轉(zhuǎn)換命令后，便立即開始轉(zhuǎn)化。完成轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)值值就以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１、２字節(jié)。讀出該數(shù)據(jù)單片機(jī)通過單線接口讀取，讀數(shù)據(jù)時(shí)高位在后，℃／LSB形式表示。當(dāng)符號(hào)位Ｓ＝１時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼[9]，當(dāng)符號(hào)位Ｓ＝０時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值?？梢灾苯訉⒍M(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表4是一局部溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。表3DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表R1R0分辨率/位溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間/ms009011010113751112750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〕。主機(jī)ROM的前56位是用來計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20的循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼值作比擬，以確認(rèn)主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。3.2.1DS18B20的測(cè)溫原理DS18B20的測(cè)溫具體步驟為,由于高溫度系數(shù)晶振的震蕩頻率隨溫度變化很大，它產(chǎn)生的脈沖信號(hào)作可作為減法計(jì)數(shù)器２的脈沖輸入；元器件中的低溫度系數(shù)晶振隨著溫度的變化的振蕩頻率的變化比擬小，所以它可以發(fā)出固定頻率的脈沖信號(hào)傳給減法計(jì)數(shù)器１。斜率累加器斜率累加器預(yù)置預(yù)置比擬比擬預(yù)置低溫度系數(shù)晶振計(jì)數(shù)器1預(yù)置低溫度系數(shù)晶振計(jì)數(shù)器1溫度存放器=0加1溫度存放器=0高溫度系數(shù)晶振計(jì)數(shù)器2高溫度系數(shù)晶振計(jì)數(shù)器2=0停止=0圖7DS18B20測(cè)溫原理器件中還存在有單個(gè)的計(jì)數(shù)門，計(jì)數(shù)門翻開時(shí)間的長(zhǎng)短決定于高溫度系數(shù)振蕩器，當(dāng)計(jì)數(shù)門開啟時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。而每次測(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、溫度存放器中，計(jì)數(shù)器１和溫度存放器被預(yù)置在－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器１對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置值減到０時(shí)，溫度存放器的值將加１，減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器１重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到０時(shí)，停止溫度存放器的累加，此時(shí)溫度存放器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。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)上述過程，直到溫度存放器值大致被測(cè)溫度值。表4一局部溫度對(duì)應(yīng)值表溫度/℃二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H00000001100100000191H000000001010000100A2H00000000000000100008H000000000000010000000H1111111111110000FFF8H1111111101011110FF5EH1111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H3.2.2溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法從DS18B20讀出的二進(jìn)制值必須先轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制值[10],表4中列出了一些局部十進(jìn)制溫度值轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制和十六進(jìn)制的溫度值。DS18B20可選的換位精度有9到12位的換位精度，為了使數(shù)值更加的精確，一般采用12位的精度。在計(jì)算實(shí)際的十進(jìn)制溫度時(shí)，必須把溫度存放器里的實(shí)際溫度乘以0，0625。這是由于在使用12位的轉(zhuǎn)換精度時(shí)，溫度存放器里的數(shù)是采用的0.0625的步進(jìn)方式。一個(gè)十進(jìn)制的數(shù)和二進(jìn)制的數(shù)存在著固定的轉(zhuǎn)換關(guān)系，就是把二進(jìn)制的低字節(jié)的高半字節(jié)和高字節(jié)的低半字節(jié)組成一字節(jié)，把這個(gè)2進(jìn)制的數(shù)值轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制的數(shù)后，該數(shù)值就是就是溫度的十進(jìn)制數(shù)值，剩下的字節(jié)轉(zhuǎn)變成十進(jìn)制的數(shù)后，就是該溫度十進(jìn)制輸?shù)男?shù)局部。因?yàn)樾?shù)局部是半字節(jié)，所以二進(jìn)制值范圍是0-F，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制小數(shù)值就是0，0625的倍數(shù)〔0-15倍〕。表5中列出了一些二進(jìn)制與十進(jìn)制的近似對(duì)應(yīng)關(guān)系。實(shí)際應(yīng)用不必有這么高的精度，只要用1個(gè)LED數(shù)碼管顯示小數(shù)局部就行℃。表5就是二進(jìn)制與十進(jìn)制的近似對(duì)應(yīng)關(guān)系表小數(shù)局部二進(jìn)制值0123456789ABCDEF十進(jìn)制值0011233455667889另外，由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，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。操作協(xié)議為：初始化DS18B20〔發(fā)復(fù)位脈沖〕——發(fā)ROM功能命令——發(fā)存儲(chǔ)器操作命令——處理數(shù)據(jù)。3.3DS18B20與單片機(jī)的接口電路DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是寄生電源供電方式，如圖8所示單片機(jī)端口接單線總線，這是一種獨(dú)特的連線方式，電源線和信號(hào)線連接在一起，每一個(gè)芯片可單獨(dú)進(jìn)行編碼，這樣就能節(jié)省大量的連線和各種邏輯電路，使占用的微機(jī)處理器端口更少。另一種方法是使用電源直接供電，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳直接與單片機(jī)相連，作為通信線，3腳連接電源。DS18B20DS18B20DS18B20DS18B20單片機(jī)VCCVCC圖8DS18B20與單片機(jī)的接口電路圖當(dāng)DS18B20處于寫存儲(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10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。第四章硬件電路的設(shè)計(jì)4.1電路仿真圖圖4.1電路仿真圖第五章系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序主要包括主程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序、讀出溫度子程序、計(jì)算溫度子程序等。5.1主程序主程序的主要功能是把測(cè)出的溫度顯示出來，并且能讀出DS18B20的所測(cè)量到的溫度數(shù)值，溫度測(cè)量的時(shí)間為1S，這樣就可以每隔一定的時(shí)間測(cè)量一次溫度。Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗(yàn)9字節(jié)完？CRC校驗(yàn)正確？移入溫度暫存器結(jié)束NNYN初始化調(diào)用顯示子程序1s到？初次上電？讀出溫度值溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYY圖9主程序流程圖圖10讀出溫度子程序流程圖5.2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是通過發(fā)出DS18B20復(fù)位命令后，發(fā)出讀取命令后來讀RAM中的9字節(jié)，并在讀數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行循環(huán)冗余度檢驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)檢驗(yàn)錯(cuò)誤，不能改寫溫度的數(shù)據(jù)。其程序流程圖如圖10所示。5.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。在這次設(shè)計(jì)中，使用的方法是1S的延時(shí)程序，使溫度轉(zhuǎn)換程序有充足的時(shí)間得以完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖11所示。發(fā)DS18B20復(fù)位命發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令結(jié)束圖11溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖5.4計(jì)算溫度子程序計(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，其程序流程圖如圖12所示。5.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序的功能是對(duì)顯示緩沖器數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。程序流程圖如圖13所示。YNYNY溫度數(shù)據(jù)移入顯示存放器十位數(shù)0？百位數(shù)0？十位數(shù)顯示符號(hào)百位數(shù)不顯示百位數(shù)顯示數(shù)據(jù)〔不顯示符號(hào)〕結(jié)束NY開始溫度零下？溫度值取補(bǔ)碼置“-〞標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值結(jié)束置“+〞標(biāo)志N圖12計(jì)算溫度子程序流程圖圖13顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖參考文獻(xiàn)：[1]、康華光主編.電子技術(shù)根底模擬局部[M].第五版.北京：高等教育出版社，2005[2]、康華光主編.電子技術(shù)根底數(shù)字局部[M].第五版.北京：高等教育出版社，2005[3]、WilliamKeith.DigitalElectronics,--APracticalApproach.6thEd.NewJersey:Prentice-HallUpperSaddleRiver,2002[4]、吳景邀.單片機(jī)的鍵盤及LED數(shù)碼管顯示接口[J][5]、黃苑虹，梁惠冰.基于AT89C52的溫度測(cè)控系統(tǒng)[J][6]、GJiangMZhang,XXie,SLi.ApplicationontemperaturecontrolofDS18B20[J].ControlEngineeringofChina,2003[7][J].現(xiàn)代電子技術(shù).2003[8]、張毅剛主編?單片機(jī)原理及應(yīng)用?[M].北京：高等教育出版社，2003[9]、王志力主編?C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)?[M]。天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2021[10]、BrianW.Kernighan,?TheCprogrammingLanguage2?[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社2006致謝：經(jīng)過幾個(gè)月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有導(dǎo)師的催促指導(dǎo)，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里要感謝李銘華老師，他循導(dǎo)善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪；他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，一絲不茍的作風(fēng)一直是我們工作.學(xué)習(xí)中的典范；并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。然后要感謝大學(xué)4年來的所有老師，為我們打下了電子專業(yè)知識(shí)的根底；同時(shí)還要感謝08電科所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛心銈兊闹С趾凸膭?lì)。我才能在溫暖的環(huán)境中茁壯成長(zhǎng)并順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。附錄一DS18B20的各條ROM命令ReadROM[33H]。這條命令允許總線控制器讀到DS18B20的8位系列編碼、唯一的序列號(hào)和8位CRC碼。只有在總線上存在單只DS18B20時(shí)，才能使用該命令。

如果總線上有不止一個(gè)從機(jī)，那么當(dāng)所有從機(jī)試圖同時(shí)傳送信號(hào)時(shí)就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突〔漏極開路連在一起形成相“與〞的效果〕。

2.MatchROM[55H]。這是一條匹配ROM命令，后跟64位ROM序列，讓總線控制器在多點(diǎn)總線上定位一只特定的DS18B20。只有與64位ROM序列完全匹配的DS18B20才能響應(yīng)隨后的存儲(chǔ)器操作。所有與64位ROM序列不匹配的從機(jī)都將等待復(fù)位脈沖。這條命令在總線上有單個(gè)或多個(gè)器件時(shí)都可以使用。

3.SkipROM[0CCh=H]。這條命令允許總線控制器不用提供64位ROM編碼就使用存儲(chǔ)器操作命令，在單點(diǎn)總線情況下，可以節(jié)省時(shí)間。如果總線上不止一個(gè)從機(jī)，那么在SkipROM命令之后跟著發(fā)一條讀命令。由于多個(gè)從機(jī)同時(shí)傳送信號(hào)，所以總線上就會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突〔漏極開路下拉效果相當(dāng)于相“與〞〕。

4.SearchROM[0F0H]。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)初次啟動(dòng)時(shí)，總線控制器可能并不知道單線總線上有多少器件或它們的64位ROM編碼。搜索ROM命令允許總線控制器用排除法識(shí)別總線上的所有從機(jī)的64位編碼。

5.AlarmSearch[0ECH]。這條命令的流程與SearchROM相同。然而，只有在最近一次測(cè)溫后遇到符合報(bào)警條件的情況下，DS18B20才會(huì)響應(yīng)這條命令。報(bào)警條件定義為溫度高于TH或低于TL。只要DS18B20不掉電，報(bào)警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測(cè)得的溫度值達(dá)不到報(bào)警條件。

6.WriteScratchpad[4EH]。這條命令向DS18B20的暫存器TH和TL中寫入數(shù)據(jù)?？梢栽谌魏螘r(shí)刻發(fā)出復(fù)位命令來中止寫入。

7.Readscratchpad[0BEH]。這條命令讀取暫存器的內(nèi)容。讀取將從第一字節(jié)開始，一直進(jìn)行下去，直到第九字節(jié)(CRC)讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，那么控制器可以在任何時(shí)間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。

8.Copyscratchpad[48H]。這條命令把暫存器的內(nèi)容拷貝到DS18B20的E2PROM存儲(chǔ)器里，即把溫度報(bào)警觸發(fā)字節(jié)存入非易失性存儲(chǔ)器里。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時(shí)間隙，而DS18B20又忙于把暫存器拷貝到E2PROM存儲(chǔ)器，那么DS18B20就會(huì)輸出一個(gè)0，如果拷貝結(jié)束那么DS18B20輸出1。如果使用寄生電源，那么總線控制器必須在這條命令發(fā)出后立即啟動(dòng)強(qiáng)上拉，并最少保持10ms。

9.Convert[44H]。這條命令啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換而無(wú)需其他數(shù)據(jù)。溫度轉(zhuǎn)換命令被執(zhí)行后DS18B20保持等待狀態(tài)。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時(shí)間隙，而DS18B20又忙于做時(shí)間轉(zhuǎn)換，那么DS18B20將在總線上輸出0；如果溫度轉(zhuǎn)換完成，那么輸出1.如果使用寄生電源，那么總線控制器必須在發(fā)出這條命令后立即啟動(dòng)強(qiáng)上拉，并保持500ms以上時(shí)間。

10.RecallE2[0B80H]。這條命令把報(bào)警觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。這種拷貝操作在DS18B20上電時(shí)自動(dòng)執(zhí)行，這樣器件一上電暫存器里馬上就存在有效的數(shù)據(jù)了。假設(shè)在這條命令發(fā)出之后讀數(shù)據(jù)隙，器件會(huì)輸出溫度轉(zhuǎn)換忙的標(biāo)識(shí)：0表示忙；1表示完成。

11.ReadPowerSupply[0B4H]。假設(shè)把這條命令發(fā)給DS18B20后發(fā)出讀時(shí)間隙，器件會(huì)返回它的電源模式：0表示寄生電源；1表示外部電源。附錄二/*********************************************************************/////DS18B20溫度計(jì)C程序///*********************************************************************///使用AT89C2051單片機(jī)，12MHZ晶振，用共陽(yáng)LED數(shù)碼管//P1口輸出段碼，P3口掃描//#pragmasrc(d:\aa.asm)#include"reg51.h"#include"intrins.h"http://_nop_();延時(shí)函數(shù)用#defineDisdataP1//段碼輸出口#definediscanP3//掃描口#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDQ=P3^7;//溫度輸入口sbitDIN=P1^7;//LED小數(shù)點(diǎn)控制uinth;//////*******溫度小數(shù)局部用查表法**********//ucharcodeditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};//ucharcodedis_7[12]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff,0xbf};/*共陽(yáng)LED段碼表"0""1""2""3""4""5""6""7""8""9""不亮""-"*/ucharcodescan_con[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};//列掃描控制字uchardatatemp_data[2]={0x00,0x00};//讀出溫度暫放uchardatadisplay[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//顯示單元數(shù)據(jù),共4個(gè)數(shù)據(jù),一個(gè)運(yùn)算暫存用///////***********11微秒延時(shí)函數(shù)**********///voiddelay(uintt){for(;t>0;t--);}///***********顯示掃描函數(shù)**********/scan(){chark;for(k=0;k<4;k++)//四位LED掃描控制{Disdata=dis_7[display[k]];if(k==1){DIN=0;}discan=scan_con[k];delay(90);discan=0xff;}}/////***********18B20復(fù)位函數(shù)**********/ow_reset(void){charpresence=1;while(presence){while(presence){ DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ=0;// delay(50);//550us DQ=1;// delay(6);//66us presence=DQ;//presence=0繼續(xù)下一步}delay(45);//延時(shí)500uspresence=~DQ;}DQ=1;}/////**********18B20寫命令函數(shù)*********///向1-WIRE總線上寫一個(gè)字節(jié)voidwrite_byte(ucharval){uchari;for(i=8;i>0;i--)//{DQ=1;_nop_();_nop_();DQ=0