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1、 畢畢業(yè)業(yè)論論文文 ( (設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)) ) 題目名稱：題目名稱： 基于單片機(jī)的溫度檢測設(shè)計(jì)探討基于單片機(jī)的溫度檢測設(shè)計(jì)探討 題目來源：題目來源： 院院 ( (系系) )： 電子信息學(xué)院電子信息學(xué)院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 自動化自動化 1090310903 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 呂騰飛呂騰飛 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 陳英芝陳英芝 輔導(dǎo)教師：輔導(dǎo)教師： 陳英芝陳英芝 畢業(yè)設(shè)計(jì)日期畢業(yè)設(shè)計(jì)日期2013 年年 2 月月 27 日日2013 年年 6 6 月月 10 基于單片機(jī)的溫度檢測設(shè)計(jì)探討基于單片機(jī)的溫度檢測設(shè)計(jì)探討 摘摘 要要 單片機(jī)在檢測和控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用,溫度則是系統(tǒng)常需要測量、控制和

2、保持的一個量。這篇論文從硬件和軟件兩方面完成了 AT89C51 單片機(jī)溫度控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)，對硬件原理圖和程序框圖作了簡潔的描述。在硬件方面主要介紹了以 MCS- 51 系列單片機(jī) 8051、溫度傳感器 DS18B20、數(shù)碼管的動態(tài)顯示等芯片組成的溫度測 量電路。本文結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，完成了 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器在單片機(jī)下的硬 件連接及軟件編程，并給出了軟件流程圖。本設(shè)計(jì)有效的提高了控制系統(tǒng)的實(shí)時性 改善了溫度測量的自動化程度,具有較高的實(shí)用價(jià)值。該系統(tǒng)可應(yīng)用于倉庫測溫、樓 宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過程監(jiān)控等領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 單片機(jī)；單片機(jī)；溫度測量；單總線；數(shù)字溫度傳感器溫度測量；單總

3、線；數(shù)字溫度傳感器 MCS-51 SINGLE-CHIP TEMPERATURE CONTROL SYSTEM School Of Yangtze University Abstract The single chip microcomputer is required extensively in measurement and control systems,and the temperature need to be surveyed,controlled and maintained by a system frequently.This artical from both hardw

4、are and software completing the desigh of at89c51 single-chip temperature control system,brief describing the hardware shematic diagram and program diagram.In the aspect of hardware mainly introduced MCS-51、Digital thermometer sensor DS18B20、digital control of the dynamic display,which composed temp

5、erature measurement;The artical conbined with pratical exprience,completing the DS18B20 digital thermometer sensor under the single chips hardware conection and software progame,whats more,giving the flow chart of software.This system enhances real-time character of control system effectively,improv

6、es the automatic degree of temperature and higher practice value.This system is applied in such domains as warehouse detecting temperature；air- conditioner controlling system in building and supervisory productive process etc. Keywords Single chip processor; Temperature measure；Single bus；Digital th

7、ermometer sensor； 目目 錄錄 1 前言 1 1.1 課題背景 .1 1.2 課題研究的目和意義 .1 1.3 課題完成的功能 .1 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 2 2.1 系統(tǒng)概述 .2 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 .2 2.3 系統(tǒng)工作原理 .3 3 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 3.1 AT89C51 單片機(jī) 5 3.2 傳感器的基本特性 .8 3.3 DS18B20 簡介 8 3.4 顯示器及其接口 13 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 15 4.1 DS18B20 的軟件設(shè)計(jì)15 4.2 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)17 4.3 主程序流程圖 18 5 結(jié) 論 .20 參考文獻(xiàn) 21 附錄 A 軟件仿真圖22

8、 附錄 B 系統(tǒng)程序23 致謝 29 前言前言 1 引言 1.1 課題背景 溫度作為一種最基本的環(huán)境參數(shù)，與人民的生活有著密切關(guān)系。溫度的測 量和控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療等各個領(lǐng)域中應(yīng)用普遍。采用51單片機(jī) 來對溫度進(jìn)行控制,具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn),單片機(jī)以其功能強(qiáng)、 體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn),為自動化和各個測控領(lǐng)域中廣泛應(yīng) 用的器件,在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件,尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越 來越大。本論文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了溫度實(shí)時測量、顯示系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)方案具有較高的測量 精度,適合對溫度精度要求較高的化工生產(chǎn)、電力工程等行業(yè)。 1.2 課題研究的目和意義

9、 單片機(jī)在檢測和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,溫度是一個系統(tǒng)經(jīng)常需要測量、 控制和保持的量, 對單片機(jī)溫度測量系統(tǒng)的研究有重要目的和意義。溫度檢測在工 業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用廣泛，通?？衫脺囟葌鞲衅骱蛦纹瑱C(jī)來實(shí)現(xiàn)。集成溫度 傳感器內(nèi)部集成有感溫元件、補(bǔ)償和放大電路等，具有誤差小、體積小、使用方便 等優(yōu)點(diǎn)，如 DSl8B20。本文使用 AT89C51 單片機(jī)、溫度傳感器 DSl8B20 設(shè)計(jì)一個溫 度測量系統(tǒng)，以掌握溫度傳感器在單片機(jī)系統(tǒng)中的使用方法。 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含有 4K bytes 的可反復(fù)擦 寫的只讀程序存儲器和

10、 128 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用 AEMEL 公司的高密度， 非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 FLASH 存儲單元，功能強(qiáng)大 AT89C51 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合， 可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 1.3 課題完成的功能 基于單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)，這是一種低成本的利用單片機(jī)多余I/O口實(shí)現(xiàn)的溫 度檢測電路, 該電路非常簡單，易于實(shí)現(xiàn), 并且適用于幾乎所有類型的單片機(jī), 本 文采用單總線(也稱為1WIRE)集成數(shù)字溫度傳感器DSl8B20直接測得溫度，單片機(jī) 要構(gòu)造適當(dāng)?shù)臅r序，以便從DSl8B20中取得數(shù)據(jù)。溫度的測量

11、值用數(shù)碼管顯示 。 2 課題的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)概述 單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，并且在很多電子產(chǎn)品中也將其用 到溫度檢測和溫度控制。為此在本文中作者設(shè)計(jì)了基于ATMEL公司AT89C51 的溫度測 量系統(tǒng)。這是一種低成本的利用單片機(jī)多余I/O口實(shí)現(xiàn)的溫度檢測電路，該電路非常 簡單，易于實(shí)現(xiàn)，并且適用于幾乎所有類型的單片機(jī)。 本系統(tǒng)硬件電路可分為三個 部分:一傳感器部分；二單片機(jī)部分；三數(shù)碼動態(tài)顯示部分。 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集由溫度傳感器 DS18B20 采集被測對象的實(shí)時溫度，提供 AT89C51 的 P3.7 口作為數(shù)據(jù)輸入。傳感器感受環(huán)境溫度，輸送溫度信號，而單片機(jī) 部分是本系

12、統(tǒng)的核心、中樞，數(shù)碼動態(tài)顯示部分可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示。 本課題硬件電路設(shè)計(jì)的較為簡要，在電路的調(diào)試方面不算困難，而系統(tǒng)的程序 應(yīng)該是核心的核心。其簡單框圖如下： 圖 1 設(shè)計(jì)總體框圖 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 要求單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)具有可靠性高、操作維護(hù)方便、性價(jià)比高等特點(diǎn)。 高可靠性是單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的前提，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的每一個環(huán)節(jié)，都應(yīng)該將可靠 性作為首要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個方面考慮:使用可靠性高 的元器件;設(shè)計(jì)電路板時布線和接地要合理;對供電電源采用抗干擾措施。 單片機(jī)除體積小、功耗低等特點(diǎn)外，最大的優(yōu)勢在于高性能價(jià)格比。一個單片 機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)能否被廣泛使用，性價(jià)比是其中一個關(guān)鍵

13、因素。因此，在設(shè)計(jì)時，除了 保持高性能外，盡可能降低成本，如簡化外圍硬件電路，在系統(tǒng)性能和速度允許的 情況下盡可能用軟件功能取代硬件功能等。 2.3 系統(tǒng)工作原理 電路圖如下： 圖 2 系統(tǒng)電路 系統(tǒng)的硬件電路連線如下 （1） 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0P0.7用8芯排線連接到“動態(tài)數(shù)碼顯示” 區(qū)域中的ABCDEFGDP端子上。 （2） 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0P2.7用8芯排線連接到“動態(tài)數(shù)碼顯示” 區(qū)域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。 （3） 把DS18B20芯片插入“四路單總線”區(qū)域中的任一個插座中，注意電源與 地信號不要接反。 （4） 把“四路單總線”區(qū)域中的

14、對應(yīng)的 DQ 端子連接到“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中 的 P3.7/RD 端子上。 本電路由 5V 的外部穩(wěn)壓源提供工作電壓，外部有一個晶振電路，構(gòu)成單片機(jī) 的內(nèi)部晶振電路，為單片機(jī)提供所需要的時鐘頻率，可獲得較高的刷新頻率，頻率 為 12MHz，可以滿足整個電路對頻率的要求。溫度傳感器感受到外部環(huán)境的溫度， 通過“串行通訊”方式，把溫度信號直接以數(shù)字信號的形式傳送到單片機(jī) AT89C51 的 P3.7 端口，P3.7 口內(nèi)部具有上拉電阻，可以方便的使用單總線接口。單片機(jī)的 P2.0P2.7 端口分別和數(shù)碼管的控制腳相連，即數(shù)碼管的 3、8 端。同時數(shù)碼管的其 他接口和單片機(jī)的 P0 口相連。然后單片

15、機(jī)工作， （運(yùn)行一系列程序）經(jīng)過寫，讀， 轉(zhuǎn)換，顯示等一系列的運(yùn)行,顯示結(jié)果送到數(shù)碼管，四個數(shù)碼管采用動態(tài)顯示技術(shù)， 最后準(zhǔn)確的顯示環(huán)境溫度。同時本設(shè)計(jì)中采用了復(fù)位電路，在正常狀態(tài)下本復(fù)位電 路用處不大，但當(dāng)出現(xiàn)死機(jī)等狀態(tài)時，復(fù)位鍵可以在 CPU 不需要重起的情況下，復(fù) 位成功。 3 溫度控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力(如算術(shù)運(yùn) 算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理)的微處理器(CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)， 只讀程序存儲器(ROM)，輸入輸出電路(I/O 口)，可能還包括定時計(jì)數(shù)器，串行通信 口(SCI)，顯示驅(qū)動電路(LCD 或 LE

16、D 驅(qū)動電路)，脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路 轉(zhuǎn)換器及 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個最小、而完善的計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定 的任務(wù)。 3.1 AT89C51 單片機(jī) AT89C51 是一個低功耗，高性能 CMOS8 位單片機(jī)片內(nèi)含 4kBytes ISP 的可反 復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失 性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS -51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通 用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元。AT89C51

17、 具有如下特點(diǎn)：40 個引腳，4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器，128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM), 32 個外部雙 向輸入/輸出(I/O)口，5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷，2 個 16 位可編程定時計(jì)數(shù) 器，2 個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩器。 3.1.1 單片機(jī)引腳 單片機(jī)有 4 個 I/0 端口，每個端口都是 8 位雙向口，共占 32 根引腳。每個端口 都包括一個鎖存器(即專用寄存器 PO-P3)、一個輸入驅(qū)動器和輸入緩沖器。通常把 4 個端口稱為 PO-P3。見圖 3。在無片外擴(kuò)展的存儲器的系統(tǒng)中，這 4 個端口的每一 位都可以作為雙向通用 I/

18、0 端口使用。在具有片外擴(kuò)展存儲器的系統(tǒng)中，P2 口作為 高 8 位地址線，PO 口分時作為低 8 位地址線和雙向數(shù)據(jù)總線。各自特點(diǎn)如下: (1) PO 口為雙向 8 位三態(tài) I/0 口，它既可作為通用 I/O 口，又可作為外部擴(kuò)展 時的數(shù)據(jù)總線及低 8 位地址總線的分時復(fù)用口。作為通用 1/0 口時，輸出數(shù)據(jù)可以 得到鎖存，不需外接專用鎖存器;輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性。 每個引腳可驅(qū)動 8 個 TTL 負(fù)載。 (2) PI 口為 8 位準(zhǔn)雙向 1/0 口，內(nèi)部具有上拉電阻，一般作通用 1/0 口使用， 它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線，作為輸入時，鎖存器必須置 1

19、。每 個引腳可驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載。 (3) P2 口為 8 位準(zhǔn)雙向 1/0 口，內(nèi)部具有上拉電阻，可直接連接外部 1/0 設(shè)備。 它與地址總線高 8 位復(fù)用，可驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載。一般作為外部擴(kuò)展時的高 8 位地 址總線使用。 (4) P3 口為 8 位準(zhǔn)雙向 1/0 口，內(nèi)部具有上拉電阻，它是雙功能復(fù)用口，每個 引腳可驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載。作為通用 1/0 口時，功能與 P1 口相同，常用第二功能。 控制線一共有 6 條: (1) ALE/:地址鎖存允許/編程線，配合 PO 口引腳的第二功能使用。在訪PROG 問片外存儲器時，89C51 CPU 在 P0.7-P0.0

20、 引腳上輸出片外存儲器低 8 位地址的同 時在 ALE/上輸出一個高電位脈沖，用于把這個片外存儲器低 8 位地址鎖存到PROG 外部專用地址鎖存器，以便空出 P0.7- P0.0 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器讀 寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲器時，89C51 自動在 ALE/上輸出頻率為 fosc/6 的PROG 脈沖序列。該脈沖序列可用作外部時鐘源或作為定時脈沖源使用。 (2) /Vpp:允許訪問片外存儲器/編程電源線，可以控制 89C51 使用片內(nèi) R0MEA 還是使用片外 R0M。若=0，則允許使用片內(nèi) R0M;若=1 則允許使用片外 ROM.EAEA (3) :片外 ROM 選通線，在執(zhí)

21、行訪問片外 R0M 的指令 M0VC 時，89C51 自動PSEN 在 PSEN 上產(chǎn)生一個負(fù)脈沖，用于為片外 R0M 芯片的選通。其他情況下 PSEN 線均為 高電平封鎖狀態(tài)。 (4) RST/VPD:復(fù)位/備用電源線，可以使 89C51 處于復(fù)位工作狀態(tài)。 圖 3 AT89C51 引腳圖 3.1.2 時鐘晶振電路和復(fù)位電路 時鐘電路用于產(chǎn)生時鐘信號，時鐘信號是單片機(jī)內(nèi)部各種微操作的時間基準(zhǔn)，在 此基礎(chǔ)上，控制器按照指令的功能產(chǎn)生一系列在時間上有一定次序的信號，控制相 關(guān)的邏輯電路工作，實(shí)現(xiàn)指令的功能。復(fù)位對單片機(jī)來說，是程序還沒有開始執(zhí)行， 是在做準(zhǔn)備工作。時鐘晶振電路和復(fù)位電路見圖 42

22、。 XTAL1 XTAL2 RES C1 30p C2 30p Y 12MHZ R1 10k C3 10uF 圖 4 時鐘晶振電路和復(fù)位電路 3.2 傳感器的基本特性 在監(jiān)控系統(tǒng)中有各種不同的物理量需要監(jiān)測和控制，這就要求傳感器能感受被 測非電量并將其轉(zhuǎn)換成與被測量有一定函數(shù)關(guān)系的電量。傳感器所測量的非電量是 處在不斷的變化之中，傳感器能否將這些非電量的變化不失真地轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電量， 取決于傳感器的輸入一輸出特性。傳感器這一基本特性可用靜態(tài)特性和動態(tài)特性來 描述。 傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)下，傳感器的輸入與輸出值之間 的關(guān)系。傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有:線性度、靈敏度、遲滯

23、和重復(fù)性等。 傳感器的動態(tài)特性是指傳感器測量靜態(tài)信號時，由于被測量不隨時間變化，測 量和記錄過程不受時間限制。而實(shí)際中大量的被測量是隨時間變化的動態(tài)信號，傳 感器的輸出不僅需要精確地顯示被測量的大小，還要顯示被測量隨時間變化的規(guī)律， 即被測量的波形。傳感器能測量動態(tài)信號的能力用動態(tài)特性表示。動態(tài)特性是指傳 感器測量動態(tài)信號時，輸出對輸入的響應(yīng)特性。傳感器動態(tài)特性的性能指標(biāo)可以通 過時域、頻域以及試驗(yàn)分析的方法確定，其動態(tài)特性參數(shù)如:最大超調(diào)量、上升時間、 調(diào)整時間、頻率響應(yīng)范圍、臨界頻率等。 動態(tài)特性好的傳感器，其輸出量隨時間的變化規(guī)律將再現(xiàn)輸入量隨時間的變化 規(guī)律，即它們具有同一時間函數(shù)。但

24、是，除了理想情況以外，實(shí)際傳感器的輸出信 號與輸入信號不會具有相同的時間函數(shù)，由此引起動態(tài)誤差3。 3.3 DS18B20 簡介 3.3.1 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器概述 美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，可以直接將被測溫度轉(zhuǎn) 化為串行數(shù)字信號供微機(jī)處理，通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9 位的溫度讀數(shù)。并且多個 DS18B20 可以并接到多個地址線上與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。由于每一個 DS18B20 出廠 時都刻有唯一的一個序列號并存入其 ROM 中，因此 CPU 可用簡單的通信協(xié)議就可 以識別，從而節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 與其它溫度傳感器相比，DS18B20 具有以下

25、特性: （1）全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。 （2）先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。 （3）最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土 0.5C。 （4）12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒。 （5）檢測溫度范圍為55C +125C (67F +257F) （6）內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能。 （7）多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 DS18B20 常用的封裝有 TO-92 和 8 引腳的 SOIC 封裝，如圖 5 所示: 圖 5 DS18B20 的封裝和引腳 對圖 5 中 DS18B20 的引腳功能說明如下: NC:空引腳，不連接外部信號。 VDD:接電源引腳，電源供電 3.0-5.5V. GND:接地。

26、 DQ:數(shù)據(jù)的輸入和輸出引腳。 DQ 引腳的 1/O 為數(shù)據(jù)輸入/輸出端(即單線總線)，常態(tài)下呈高電平4。 3.3.2 1-wire 技術(shù) 單線總線，即 1-wire 技術(shù)是 DS18B20 的一個特點(diǎn)。該技術(shù)采用單根信號線，既 可傳輸時鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單總線技術(shù)有線路 簡單，硬件開銷少，成本低廉，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。單總線適用于單主機(jī) 系統(tǒng)，能夠控制一個或多個從機(jī)設(shè)備。主機(jī)可以是微控制器，從機(jī)可以是單總線器 件，它們之間的數(shù)據(jù)交換只通過一條信號線。當(dāng)只有一個從機(jī)設(shè)備時，系統(tǒng)可按單 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作;當(dāng)有多個從設(shè)備時，系統(tǒng)則按多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)操作。 單總線即只有一根

27、數(shù)據(jù)線，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。主機(jī)或 者從機(jī)通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能 夠釋放總線，而讓其他設(shè)備使用總線，其內(nèi)部等效電路如圖 6 所示。單總線通常要 求外接一個約為 4.7 歐的上拉電阻，這樣，當(dāng)總線閑置時，其狀態(tài)為高電平5。 圖 6 DS18B20 內(nèi)部等效電路圖 3.3.3 DS18B20 的使用方法 由于DS18B20 采用的是1Wire 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，而對AT89S51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采 用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對DS18B20 芯片的訪問。由

28、于 DS18B20 是在一根I/O 線上讀數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。 DS18B20 有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了 幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機(jī)作為主設(shè)備， 單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動啟動寫時序開 始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動讀時序完成數(shù)據(jù) 接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 3.3.4 DS18B20 的讀寫時序 對DS18B20的使用，多采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。處理時，將DS18B20信號線與單 片機(jī)一位口線相連，單片機(jī)可掛接多片DS1

29、8B20,從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。 其工 作過程為:主機(jī)發(fā)出一個脈沖，待”0”電平大于480s后，復(fù)位DS18B20，在 DS18B20所發(fā)響應(yīng)脈沖由主機(jī)接收后，主機(jī)再發(fā)讀ROM命令代碼33H，然后發(fā)一個脈沖 (15s)，并接著讀取DS18B20序列號的一位。另外，由于DS18B20單線通信功能是分 時完成的，遵循嚴(yán)格的時隙概念，因此，系統(tǒng)對DS18B20和各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行， 即初始化DS18B20(發(fā)復(fù)位脈沖) 發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲器操作命令處理數(shù)據(jù)。 DS18B20格的協(xié)定來確保數(shù)據(jù)的完整性。協(xié)議由幾種單線上信號類別型組成:復(fù) 位脈沖，存在脈沖，寫0，寫1，讀0，和讀l所有這些信

30、號除了存在脈沖之外均由總 線主機(jī)產(chǎn)生。開始先對DS18B20初始化，后繼以存在脈沖的復(fù)位脈沖表示DS 18B20已 經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收給出正確的ROM命令和存貯器操作命令的數(shù)據(jù)?？偩€主機(jī)發(fā)送 TX-復(fù)位脈沖(最短為480s的低電平信號)。接著總線主機(jī)便釋放此線并進(jìn)入接收方 式(Rx)。單線總線經(jīng)過5k的上拉電阻被拉至高電平狀態(tài)。在檢測到1/0引腳上的上升 沿之后，DS18B20等待15-60s并且接著發(fā)送存在脈沖(60-240s的低電平信號)3。 3.3.5 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的內(nèi)部框圖如圖 7 所示，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64 位激 光 ROM 單線接口、

31、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器、用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值、 觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8 位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼發(fā)生器等 7 部分。 圖7 DS18B20的內(nèi)部框圖 圖8 DS18B20測溫原理圖 DS18B20的測溫原理如圖8所示。低溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率隨溫度變化 很小的振蕩器，為計(jì)數(shù)器1提供一頻率穩(wěn)定的計(jì)數(shù)脈沖。高溫度系數(shù)振蕩器是一個振 蕩頻率對溫度很敏感的振蕩器，為計(jì)數(shù)器2提供一個頻率隨溫度變化的計(jì)數(shù)脈沖。初 始時，溫度寄存器被預(yù)置成-55C，每當(dāng)計(jì)數(shù)器1從預(yù)置數(shù)開始減計(jì)數(shù)到0時，溫度寄 存器中寄存的溫度值就增加1C，這個過程重復(fù)進(jìn)行直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時便停止。 初始時，計(jì)數(shù)器1預(yù)置的是

32、與-55C像對應(yīng)的一個預(yù)置值。以后計(jì)數(shù)器1每一個循 環(huán)的預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供。為了補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加 器提供的預(yù)置數(shù)也隨溫度相應(yīng)變化。計(jì)數(shù)器1的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度外使溫度寄 存器存值增加1C計(jì)數(shù)器所需的計(jì)數(shù)個數(shù)。圖中比較器的作用是以四舍五入的量化方 式確定溫度寄存器的最低有效位。在計(jì)數(shù)器2停止計(jì)數(shù)后，比較器將計(jì)數(shù)器1中的計(jì) 數(shù)剩余值轉(zhuǎn)換為溫度值后與0.25C進(jìn)行比較，若低于0.25C ,溫度寄存器的最低位就 置0;若高于0.25C，就置1，若高于0.75C,溫度寄存器的最低位就進(jìn)位后置0。這樣， 經(jīng)過比較后所得的溫度寄存器的值就是最終讀取的溫度值了，其最末位代表0.

33、 5C， 四舍五入最大量化誤差為士1/2LSB，即0.25C 當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度就以16 位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存存儲器的0、1字節(jié)。單片機(jī)可通過 單總線讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位字節(jié)在前，高位字節(jié)在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625 C/LSB形式表示。設(shè)S為標(biāo)志位，對應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號位S=0時，直接將二進(jìn)制 轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時，先將二進(jìn)制的各位取反加1后再計(jì)算十進(jìn)制。表1是對應(yīng) 的一部分溫度值。 表1 輸出溫度值的不同進(jìn)制 溫度（C）輸出的二進(jìn)制碼對應(yīng)的十六進(jìn)制碼 +1250000 0111 1101 000007D0H +

34、850000 0101 0101 00000550H +0.50000 0000 0000 10000008H 00000 0000 000 00000000H -0.51111 1111 1111 1000FFF8H -251111 1110 0110 1111FE6FH -551111 1100 1001 0000FC90H 另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，即異步通信，它有嚴(yán)格的時 隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對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)存儲器操作命令 處理數(shù)據(jù) DS18B20溫度傳感器的

35、測溫誤差：在070C范圍內(nèi)，DS18B20的上下限誤差 分別為+0.5C和-0.5 C，而典型產(chǎn)品的誤差僅為士0 .25C。 3.4 顯示器及其接口 單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管 LED(Light Emitting Diode)顯示器、 液晶 LCD(Liquid Crystal Display)顯示器、CRT 顯示器等。LED、LCD 顯示器有兩種 顯示結(jié)構(gòu)：段顯示（7 段、米字型等）和點(diǎn)陣顯示（58、88 點(diǎn)陣） 。 LED 顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個數(shù) 碼管的段選必須接一個 8 位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯 示字形可一

36、直保持，直到送入新字形碼為止。此方法的優(yōu)點(diǎn)是占用 CPU 時間少，顯 示便于監(jiān)測和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。 動態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一 位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù) 碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感 覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選 擇限流電阻時應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。 使用 LED 顯示器時，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符，必 須對數(shù)字或字符進(jìn)行編碼。七段數(shù)碼管加上一個小數(shù)點(diǎn)，共計(jì) 8 段。因此

37、為 LED 顯 示器提供的編碼正好是一個字節(jié)。LED 采用發(fā)光二極管顯示字段。而我們經(jīng)常采用 的是八段顯示器，既 LED 顯示器中有八個發(fā)光二極管，分別代表“a,b,c,d,e,f,g”七 個字段和一個全小數(shù)點(diǎn)“ dp” 。他有兩種結(jié)構(gòu)，共陽極和共陰極。共陰極 LED 顯示 器的發(fā)光二極管的負(fù)極接地，當(dāng)發(fā)光二極管的正極為高電平時，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。 共陽極 LED 顯示器的發(fā)光二極管正極相連，當(dāng)二極管的負(fù)極為低電平時，發(fā)光二極 管被點(diǎn)亮。LED 顯示器的結(jié)構(gòu)和封裝如圖所示。 圖 9 LED 封裝圖（共陰極、共陽極） 一般的在使用 LED 顯示器時，工作電流約為 510 mA/段，這樣當(dāng) LED

38、 處 于全亮狀態(tài)時，工作電流約為 4080mA 左右。當(dāng)然 LED 的發(fā)光的強(qiáng)度除了與工 作電流有關(guān)，還與 LED 的型號有關(guān)。 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在這里就是指單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)是采用 C 語言來進(jìn)行程 序設(shè)計(jì)的，主要包括顯示子程序,復(fù)位程序,寫程序讀程序，中斷響應(yīng)等。 4.1 DS18B20 的軟件設(shè)計(jì) DS18B20 的一線工作協(xié)議流程是：初始化ROM 操作指令存儲器操作指令數(shù) 據(jù)傳輸。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序。故主機(jī)控制 DS18B20 完成 溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功 后發(fā)送一條 ROM 指令，

39、最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。 復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500 微秒，然后釋放，DS18B20 收到信號后等待 1660 微秒左右，后發(fā)出 60240 微秒的存在低脈沖，主 CPU 收到此信號表示復(fù)位 成功7。 4.1.1 往 DS18B20 寫數(shù)據(jù) 當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從高邏輯電平拉至低邏輯電平時，產(chǎn)生寫時序。有兩種類型的 寫時序:寫 1 時序和寫 0 時序。所有時序必須有最短為 60 微秒的持續(xù)期，在各寫周 期之間必須有最短為 1 微秒的恢復(fù)時間。在 1/0 線由高電平變?yōu)榈碗娖街?DS18B20 在 15s 至 60s 的窗口之間對 1/0 線

40、采樣。如果線為高電平寫 1 就發(fā)生， 如果線為低電平便發(fā)生寫 0。對于 DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同，當(dāng) 要寫 0 時序時，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 IO 總線上的“0”電平，當(dāng)要寫 1 時序時，單總線被拉低之后， 在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。其程序如下： void writecommandtods18b20(unsigned char command) unsigned char i; for(i=0;i0;t-) for(e=110;e0;e-); /*11 微秒延時函數(shù) *溫度用

41、*/ / void delay0(uint t) for(;t0;t-); /*顯示函數(shù)*/ scan() /P1=0 x39; /段碼 /P0=0X7F; /選擇數(shù)碼管 4 /Delay(2); /P0=0Xff; /消隱 P1=tabledisplay0; /段碼 P0=0X1F; /選擇數(shù)碼管 4 Delay(2); /P0=0Xff; /消隱 P1=tabledisplay1|0 x80; /段碼 P0=0X3F; /選擇數(shù)碼管 3 Delay(2); /P0=0Xff; / 消隱 P1=tabledisplay2; /段碼 P0=0X5F; /選擇數(shù)碼管 2 Delay(2); /P

42、0=0Xff; / 消隱 if(display3!=0) /如果最高位為 0，不顯示 P1=tabledisplay3; /段碼 P0=0X7F; /選擇數(shù)碼管 1 Delay(2); /P0=0Xff; / 消隱 /*if(display3!=0)i=1; for(i;i0; i-) / DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ = 0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/5us DQ = val /最低位移出 delay0(6); /66us val=val/2; /右移一位 DQ = 1; delay0(1); / /*18B20 讀

43、 1 個字節(jié)函數(shù)*/ /從總線上讀取一個字節(jié) uchar read_byte(void) uchar i; uchar value = 0; for (i=8;i0;i-) DQ=1;_nop_();_nop_(); value=1; DQ = 0; / _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4us DQ = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4us if(DQ)value|=0 x80; delay0(6); /66us DQ=1; return(value); /*讀出溫度函數(shù)*/ read_temp() ow_reset

44、(); /總線復(fù)位 write_byte(0 xCC); / 發(fā)送 Skip ROM 命令 write_byte(0 xBE); / 發(fā)送讀命令 temp_data0=read_byte(); /溫度低 8 位 temp_data1=read_byte(); /溫度高 8 位 ow_reset(); write_byte(0 xCC); / Skip ROM write_byte(0 x44); / 發(fā)送轉(zhuǎn)換命令 /*溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù)*/ void work_temp() uchar n=0; uchar doth,dotl; uchar flag3=1,flag2=1; /數(shù)字顯示修正標(biāo)記

45、if(temp_data1 temp_data0=(temp_data0)+1; n=1; /負(fù)溫度求補(bǔ)碼 if(temp_data0255) temp_data1+; display4=temp_data0 display0=ditabdisplay4; doth=display0/10; dotl=display0%10; display4=(temp_data0 display3=display4/100; display2=display4/10%10; display1=display4%10; if(n) display3=0 xf4;/負(fù)溫度時最高位顯示“-“ flag3=0;

46、/ / /*溫度調(diào)用函數(shù)*/ void wendu() read_temp(); /讀出 18B20 溫度數(shù)據(jù) work_temp(); /處理溫度數(shù)據(jù) for(h=0;h25;h+) scan(); /顯示溫度值 0.2 秒(H=250) /*主函數(shù)開始 void main() /*/初始化 18b20 Disdata=0 xc0; /初始化端口 for(h=0;h4;h+)displayh=8;/開機(jī)顯示 8888 ow_reset(); / 開機(jī)先轉(zhuǎn)換一次 write_byte(0 xCC); / Skip ROM write_byte(0 x44); / 發(fā)轉(zhuǎn)換命令 for(h=0;h

47、120;h+)scan();/開機(jī)顯示“8888“1 秒 while(1) wendu(); /*/ /讀出溫度 致謝 在論文完成之際，本人特向我的指導(dǎo)教師陳老師致以衷心的感謝，導(dǎo)師陳老師 給予了我熱心的關(guān)懷和淳淳教誨，在學(xué)業(yè)和生活各方面都勉勵和指導(dǎo)我。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn) 的治學(xué)態(tài)度、敏銳的直覺和對科學(xué)的執(zhí)著追求都深深的影響了我，她對我的嚴(yán)格要 求讓我學(xué)到了知識，掌握了科研的方法，也獲得了實(shí)踐鍛煉的機(jī)會。 通過學(xué)習(xí)專業(yè) 知識和查閱大量的資料，我在理論方面有了很大的收獲，實(shí)踐能力也有了飛速提高。 在此祝愿老師身體健康，工作順利。 g an employment tribunal clai Employme

48、nt tribunals sort out disagreements between employers and employees. You may need to make a claim to an employment tribunal if: you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against you your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly. For more in

49、formation about dismissal and unfair dismissal, see Dismissal. You can make a claim to an employment tribunal, even if you havent appealed against the disciplinary action your employer has taken against you. However, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a

50、result of your failure to appeal. Remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. If your application is received after this time limit, the tribunal will not usually accept i. If yo

51、u are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed under Further help. Employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you will need to give evidence under an oath or affirmation. Most people find ma

52、king a claim to an employment tribunal challenging. If you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the organisations listed under Further help. If you are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an

53、agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. This is known as a damages-based agreement. In England and Wales, your solicitor cant charge you more than 35% of your compensation if you win the case. If you are thinking about signing up for a damages-based agreement,

54、 you should make sure youre clear about the terms of the agreement. It might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a Citizens Advice Bureau. To find your nearest CAB, including those that give advice by e-mail, click on nearest CAB. For more information about making a cl

55、aim to an employment tribunal, see Employment tribunals. The (lack of) air up there Watch mCayman Islands-based Webb, the head of Fifas anti-racism taskforce, is in London for the Football Associations 150th anniversary celebrations and will attend Citys Premier League match at Chelsea on Sunday. “I

56、 am going to be at the match tomorrow and I have asked to meet Yaya Toure,“ he told BBC Sport. “For me its about how he felt and I would like to speak to him first to find out what his experience was.“ Uefa has opened disciplinary proceedings against CSKA for the “racist behaviour of their fans“ dur

57、ing Citys 2-1 win. Michel Platini, president of European footballs governing body, has also ordered an immediate investigation into the referees actions. CSKA said they were “surprised and disappointed“ by Toures complaint. In a statement the Russian side added: “We found no racist insults from fans

58、 of CSKA.“ Age has reached the end of the beginning of a word. May be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the same day; May be back in the past, to oneself the paranoid weird belief disillusionment, these days, my mind has been very messy, in my mind const

59、antly. Always feel oneself should go to do something, or write something. Twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it. 一字開頭的年齡已經(jīng)到了尾聲?；蛟S是愧疚于自己似乎把轉(zhuǎn)瞬即逝的很多個不同的日 子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對自己那些近乎偏執(zhí)的怪異信念的醒悟，這些 天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾纏?？傆X得自己自己似乎應(yīng)該去做點(diǎn)什么，或 者寫點(diǎn)什么。二十年的人生軌跡深深淺淺，突然就感覺到有些事

60、情，非做不可了。 The end of our life, and can meet many things really do? 而窮盡我們的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？ During my childhood, think lucky money and new clothes are necessary for New Year, but as the advance of the age, will be more and more found that those things are optional; Junior high school, thought to ha

61、ve a crush on just means that the real growth, but over the past three years later, his writing of alumni in peace, suddenly found that isnt really grow up, it seems is not so important; Then in high school, think dont want to give vent to out your inner voice can be in the high school children of t

62、he feelings in a period, but was eventually infarction when graduation party in the throat, later again stood on the pitch he has sweat profusely, looked at his thrown a basketball hoops, suddenly found himself has already cant remember his appearance. 童年時，覺得壓歲錢和新衣服是過年必備，但是隨著年齡的推進(jìn)，會越來越發(fā)現(xiàn)，那 些東西根本就可有可

63、無；初中時，以為要有一場暗戀才意味著真正的成長，但三年過去后， 自己心平氣和的寫同學(xué)錄的時候，突然就發(fā)現(xiàn)是不是真正的成長了，好像并沒有那么重要 了；然后到了高中，覺得非要吐露出自己的心聲才能為高中生涯里的懵懂情愫劃上一個句 點(diǎn)，但畢業(yè)晚會的時候最終還是被梗塞在了咽喉，后來再次站在他曾經(jīng)揮汗如雨的球場， 看著他投過籃球的球框時，突然間發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)想不起他的容顏。 Originally, this world, can produce a chemical reaction to an event, in addition to resolutely, have to do, and time.

64、原來，這個世界上，對某個事件能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的，除了非做不可的堅(jiān)決，還有，時 間。 A persons time, your ideas are always special to clear. Want, want, line is clear, as if nothing could shake his. Also once seemed to be determined to do something, but more often is he backed out at last. Dislike his cowardice, finally found that there are a lot of love, there are a lot of