《2022年多点式单总线数字温度监测系统 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年多点式单总线数字温度监测系统 .pdf（47页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、I 摘要本课题主要介绍基于 AT89C51 单片机和 DS18B20 数字温度传感器的多点温度测量系统。该系统利用 AT89C51 单片机分别采集各个温度点的温度，实现温度显示、报警等功能。它以AT89C51单片机为主控制芯片, 采用数字温度传感器DS18B20 实现多路温度的检测 , 测量精度可以达到 0.5 。 该系统采用了 LCD1602A液晶显示模块， LCD1602A作为显示器 , 形象直观的显示测出的温度值。本文首先在绪论中介绍了此系统的背景以及功能。第二章确定设计方案。 在第三章论述了总体的设计过程，确定了技术指标及器件的选择并且描述了系统硬件电路设计、硬件设计框图及所使用的各种
2、芯片功能与特性。第四章重点剖析了软件设计的过程。最后一章中具体论述了系统的调试软件及调试中出现的问题。基于AT89C51 单片机的单总线多点温度测控系统具有硬件组成简单、多点温度检测、读数方便、精度高、测温范围广等特点，在实际工程中得到广泛应用。关键词： 数字温度传感器， AT89C51单片机，单总线名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 47 页 - - - - - - - - - II Abstract The problem introduces AT89C
3、51 monolithic machine and the DS18B20 figure temperature sensor-based multiple spot temperature measurement system mainly.AT89C51 single chip using the system were collected at various temperatures of the temperature, temperature display and alarm functions. It AT89C51 MCU-based control chip, digita
4、l temperature sensor DS18B20 the realization of multi-channel temperature detection, measurement accuracy can reach 0.5 . The system uses LCD1602A liquid crystal display modules,LCD1602A as a display, the display of visual images to measure the temperature. This article first described in the introd
5、uction of this system, as well as background features.The second chapter to determine the design. In the third chapter discusses the overall design process to determine the technical specifications and the choice of devices and a description of the hardware circuit design, hardware design and diagra
6、m used in a variety of features and functions of the chip. Chapter IV analyzes the key software design process. The final chapter discusses the specific system debugging and debug software problems. AT89C51 single chip based on single-bus multi-point temperature measurement and control system with s
7、imple hardware components, multi-point temperature, easy reading, high-accuracy, wide temperature range, and other characteristics of the actual projects are widely used Key words：digital temperature sensor, AT89C51 single chip, single-bus 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精
8、心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 47 页 - - - - - - - - - III 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 47 页 - - - - - - - - - 目录摘要. IABSTRACT . II第 1 章 绪论. 1第 2 章 系统方案设计 . 22.1 方案设计 . 22.1.1 方案一利用单总线数字传感器实现小环境温度监测系统. 22.1.2 方案二利用模拟温度传感器实现小环境温度监测系统. 22.1.3 方案三利用 PL
9、C实现小环境温度监测系统. 32.2 设计方案 . 3第 3 章 系统设计 . 43.1 工作原理 . 43.2 单元电路设计 . 43.2.1 DS18B20 与单片机接口电路设计 . 43.2.2 显示电路设计 . 12 第 4 章 系统软件设计 . 14.1 软件设计总体思路及主程序流程图. 14.2 测温模块流程图 . 14.2.1温度的采集 . 14.2.2 多点温度的采集 . 24.3 显示模块流程图 . 34.4 参照流程图编写程序 . 4第 5 章 元器件安装及调试 . 65.1 系统调试与仿真 . 错误！未定义书签。5.1.1 测试环境及工具 . 15.1.2 调试和仿真结果
10、 . 15.2 元器件安装 . 错误！未定义书签。总结. 2参考资料 . 3致谢. 4附录一 . 5附录二 . 6名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 47 页 - - - - - - - - - 1 第 1 章 绪论21 世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。温度是一个和人们生活环境有着
11、密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大影响，因此对温度的测量至关重要。其测量控制一般使用各式各样形态的温度传感器。随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出， 已成为自动检测、 自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。分布式温度传感器在电力工业、煤矿、森林、火灾、高层建筑、航空、航天飞行器等有着重要的应用前景，引起研究人员的广泛关注。本设计使用了美国Dallas 半
12、导体公司的新一代数字式温度传感器DS18B20, 它具有独特的单总线接口方式 , 即允许在一条信号线上挂接数十甚至上百个数字式传感器 , 从而使测温装置与各传感器的接口变得十分简单 , 克服了模拟式传感器与微机接口时需要的 A/D 转换器及其它复杂外围电路的缺点。工作时由控制信号进行具体测量点识别 , 这使得布线工作大大简化, 可以方便地构成多传感器测量网络。此外与传统的热敏电阻传感器相比,DS18B20 具有更高的测量精度。所以，相对于传统温度传感器而言 ,DS18B20 数字温度传感器具有更高的经济性、灵活性、抗干扰性和精确度 , 在科学研究和生产实际中得到了广泛的应用。随着电子技术以及应
13、用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学技术的发展，电子技术有了更高的飞跃，我们现在完全可以运用单片机来代替人工测量,这样既省时又省力。本设计是心 AT89C51 为单片机作为控制核心， 提出了一种基于 DS18B20 的单总线多点温度测控系统， 多个温度传感节点通过单总线与单片机相联形成分布式系统。单片机通过实时监控温度的变化，通过 LCD1602 字 符型 液晶显示各节点温度的数值， 当温度值超出所设定的值时，报警器开始报警， 从而远程实现对整个温度系统的管理和控制。 这种分布式温度测量系统具有成本低廉、传感精度高、系统
14、稳定、易于管理等优点。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 47 页 - - - - - - - - - 2 第 2 章 系统方案设计无论是工农业生产中， 还是日常生活中， 对温度的检测和控制都是必不可少的，对于温度的检测通常是采用热敏电阻在通过A/D（模 / 数）转换得到数字信号，但由于信号的采集对整个系统的影响很大，如果采样精度不高， 会使这个系统准确性 下降。 因此 本次设 计采用 高精度 的温度 传感 器：数 字温度 传感器DS18B20 。这种数字温度
15、传感器是DALLAS 公司生产的单总线，。而对于温度控制的方法也有很多：如单片机控制、PLC控制、模拟 PID调节器和数字 PID 调节器等等。综合各方面的意见，本设计采用单片机来实现温度的控制。2.1 方案设计2.1.1 方案一利用单总线数字传感器实现小环境温度监测系统利用单片机系统实现温度恒定的控制，其总体结构图如图2-1 所示。系统主要包括现场温度采集、实时温度显示和系统核心AT89C51 单片机作为微处理器。图 2-1 方案一的数字温度监测系统总体结构框图温度采集电路以数字量形式将现场温度传至单片机。单片机对采集到得温度进行处理，然后在液晶显示器上分别显示。达到对各个小环境温度的监测。
16、2.1.2 方案二利用模拟温度传感器实现小环境温度监测系统方案一：该案由单片机、 模拟温度传感器 AD590、运算放大器、 AD 转换器、LCD 显示电路组成。本方案采用模拟温度传感器AD590 作为测温元件，传感器将测量的温度变换转换成电流的变化， 再通过电路转换成电压的变化，使用运算放大器交将信号进行适当的放大， 最后通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，传给给单片机，单片机将温度值进行处理之后用LCD 显示。如图 2-2 所示：图 2-2 方案二温度监测系统方案框图数字式温度传感器单片机液晶显示模拟温度传感器运算放大器A/D 转换单片机LCD 显示模块名师资料总结 - - -精品资料欢
17、迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 47 页 - - - - - - - - - 3 数字式温度传感器单片机液晶显示2.1.3 方案三利用 PLC实现小环境温度监测系统利用 PLC实现单总线总线小环境温度监测系统，其控制系统采用 PLC控制实现自动控制方式，来达到控制温度的恒定。 智能型电偶温度表将置于被测对象中，热电偶的传感器信号与恒定温度的给定电压进行比较，构成闭环系统， 生成温差电压 Vt，PLC自适应恒温控制电路，根据Vt 的大小计算出全通、间接导通和全断的自适应恒温控制电路， 并将占
18、空比可调的控制电平经输出隔离电路去控制可控硅门极的通断，实现自适应的恒温控制。若温度升的过快，PLC也将输出关断电平信号转换为可控硅电路相匹配的输入信号。2.2 设计方案控制模块的选择， 数字比较器与模拟控制器相比较，数字比较器具有以下几个优点： 1、模拟调节器调节能力有限，当控制规律较为复杂时，就难以甚至无法实现。而数字控制器能实现复杂控制规律的控制。 2、计算机具有分时控制能力，可实现多回路控制。 3、数字控制器具有灵活性。起控制规律可灵活多样，可用一台计算机对不同的回路实现不同的控制方式， 并且修改控制参数或控制方式一般只可改变控制程序即可，使用起来简单方便，可改善调节品质，提高产品的产
19、量和质量。方案一采用智能温度传感器DS18B20，它直接输出数字量，精度高，电路简单，只需要模拟 DS18B20的读写时序，根据 DS18B20 的协议读取转换的温度。此方案硬件电路非常简单， 但程序设计复杂一些， 但是我已经使用开发工具KEIL 用 C 语言对系统进行了程序设计，用仿真软件PROTEUS对系统进行了仿真，达到了预期的结果。 由此可见， 该方案完成具有可行性， 体现了技术的先进性，经济上也没有任何问题。综上所述，本课题应当采用方案一对系统进行设计。图 2-3 本设计总体结构框图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
20、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 47 页 - - - - - - - - - 4 第 3 章 系统设计3.1 工作原理基于单片机的单总线多点温度测控系统以AT89C51 为中心器件，以KEIL为系统程序开发平台，用C 语言进行程序设计，以PROTEUS 作为仿真软件设计而成的。 系统主要由温度传感器电路、液晶显示电路组成， 电路原理图如附录一所示。DS18B20 是智能温度传感器，它的输入/输出采用数字量，通过单总线，接收主机发送的命令，根据DS18B20 内部的协议进行相应的处理，将转换的温度数值以串口形式发送给主机。 主机按照通信协议用一个IO 口模拟
21、 DS18B20的时序，发送命令（初始化命令、ROM 命令、功能命令）给DS18B20，并读取温度值，在内部进行相应的数值处理，用字符型液晶模块显示各点的温度。每个 DS18B20 有自己的序列号，因此本系统可以在一根总线上挂接了4 个DS18B20，通过 CRC 校验，对各个DS18B20 的 ROM 进行寻址，地址符合的DS18B20 才作出响应，接收主机的命令，向主机发送转换的温度。采用这种DS18B20寻址技术，使系统硬件电路更加简单。DS18B20虽然有测温简单的特点 , 但在实际应用中应注意一下几点:(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿, 由于 DS1820 与微处理器间
22、采用串行数据传送，因此，在对DS1820 进行读写编程时，必须严格的保证读写. (2)在DS1820 的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820 数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过 8 个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。 (4)在 DS18 20测温程序设计中， 向 DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该 DS1820时， 将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行 DS1820硬件连接和软件设计时
23、也要给予一的重视。3.2 单元电路设计3.2.1 DS18B20 与单片机接口电路设计(1) DS18B20 与单片机的接口技术如图 3-1 所示： DS18B20 与单片机的接口电路非常简单。DS18B20 只有三个引脚，一个接地，一个接电源，一个数字输入输出引脚接单片机的I/O 口，电源与数字输入输出脚间需要接一个4.7K 的电阻。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 47 页 - - - - - - - - - 5 图 3-1 DS18B20 与单片机接口
24、电路(2) 中央处理器 AT89C51简介 AT89C51的特点AT89C51具有以下几个特点：AT89C51 与 MCS-51 系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；片内有 4k 字节在线可重复编程快擦写程序存储器；全静态工作 ,工作范围： 0Hz24MHz；三级程序存储器加密；1288 位内部 RAM ；32 位双向输入输出线；两个十六位定时器 /计数器五个中断源 ,两级中断优先级；一个全双工的异步串行口；间歇和掉电两种工作方式。AT89C51 的引脚功能描述AT89C51单片机 40引脚分布如右图所示。AT89C51 是一种低损耗、高性能、 CMOS 八位微处理器，片内有4k 字节的在
25、线可重复编程、快速擦除快速写入程序的存储器，能重复写入/擦除 1000 次，数据保存时间为十年。它与MCS-51系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容，不仅可完全代替 MCS-51 系列单片机，而且能使系统具有许多MCS-51 系列产品没有的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 47 页 - - - - - - - - - 6 功能。AT89C51 可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低系统的成本。只要程序长度小于4K，四个 I/O
26、口全部提供给用户。可用 5V 电压编程 ,而且擦写时间仅需10 毫秒，仅为 8751/87C51的擦除时间的百分之一 ,与 8751/87C51的 12V 电压擦写相比， 不易损坏器件， 没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片， 适合许多嵌入式控制领域。 工作电压范围宽 （2.7V6V） ，全静态工作，工作频率宽在0Hz24MHz 之间，比8751/87C51 等 51 系列的6MHz12MHz 更具有灵活性 ,系统能快能慢。 AT89C51 芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段， 能完全保证程序或系统不被仿制。P0 口是三态双向口 ,通称数据总线口 ,因为只有该口能直接
27、用于对外部存储器的读/写操作。端口引脚各个功能P3.0 RXD（串行口输入端）P3.1 TXD （串行口输入端）P3.2 INT0 （外部中断0 请求输入端，低电平有效）P3.3 INT1 （外部中断1 请求输入端，低电平有效）P3.4 T0 （定时器 /数器 0 计数脉冲输入端）P3.5 T1 （定时器 /数器 1 计数脉冲输入端）P3.6 WR （外部数据存储器写选通信号输出端，低电平有效）P3.7 RD （外部数据存储器读选通信号输出端，低电平有效）表 3-1 P3口的第二功能(3)DS18B20的工作原理 DS18B20数字温度传感器概述目前常用的微机与外设串行总线主要有我们熟悉的12
28、C 总线， SPI总线，SCI总线。其中 12C 总线是以同步串行2 线方式进行通信（一条时钟线，一条数据线） ，SPI总线是以同步串行3 线方式进行通信（一条时钟线，一条数据输入线，一条数据输出线），SCI 总线是以异步方式进行通讯 （一条数据输入线，一条数据输出线） 。这些总线至少需要有两条或两条以上的信号线。近年来，美国的达拉斯半导体公司（DALLAS SEMICONDUCTOR ）推出了一套单总线（ 1-Wire Bus）技术，与上述总线不同，它采用单根信号线，即传输时钟，又传输数据，而且数据传输是双向的，在其线路简单、硬件开销少、成本低廉、便于总线的扩展和维护等优点。因此用它来组成一
29、个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。DS18B20产品的特点只要求一个端口即可实现通信。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 47 页 - - - - - - - - - 7 在 DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。测量温度范围在 55.C 到125.C 之间。数字温度计的分辨率用户可以从9 位到 12位选择。内部有温度上、下限告警设置。TO92 封装的 DS1
30、8B20的引脚排列见右图，其引脚功能描述见表表 3-2DS18B20详细引脚功能描述序号名称引脚功能描述1 GND 地信号2 DQ 数字输入输出引脚, 开漏单总线接口引脚, 当使用寄生电源时, 可向电源提供电源3 VDD 可选择的VDD引脚 , 当工作于寄生电源时, 该引脚必须接地 DS18B20的内部结构DS18B20 的内部框图下图所示。64 位 ROM 存储器件独一无二的序列号。暂存器包含两字节（ 0 和 1 字节）的温度寄存器，用于存储温度传感器的数字输出。暂存器还提供一字节的上线警报触发（TH）和下线警报触发（ TL）寄存器（2 和 3 字节） ，和一字节的配置寄存器（4 字节） ，
31、使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度。暂存器的5、6 和 7 字节器件内部保留使用。第八字节含有循环冗余码（ CRC ） 。使用寄生电源时， DS18B20 不需额外的供电电源；当总线为高电平时， 功率由单总线上的上拉电阻通过DQ 引脚提供；高电平总线信号同时也向内部电容CPP充电， CPP在总线低电平时为器件供电。图 3-2 DS18B20 的内部框图(4)DS18B20的 4 个主要数据部件 ：光刻ROM 中的64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
32、 - - - - - - - 第 11 页，共 47 页 - - - - - - - - - 8 DS18B20的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8位（28H）是产品类型标号，接着的 48 位是该 DS18B20自身的序列号，最后8 位是前面 56 位的循环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1 ） 。光刻 ROM 的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以 12 位转化为例： 用 16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB 形式表达，其中S 为符
33、号位。这是 12位转化后得到的 12 位数据， 存储在 18B20 的两个 8比特的 RAM 中，二进制中的前面 5 位是符号位，如果测得的温度大于0，这 5 位为 0，只要将测到的数值乘于 0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这 5 位为 1，测到的数值需要取反加 1 再乘于 0.0625即可得到实际温度。例如 +125的 数字 输出 为 07D0H， +25.0625 的 数字 输出 为 0191H，-25.0625的数字输出为FF6FH，-55的数字输出为FC90H。表 3-3 DS18B20 温度数据表TEMPERATURE DIGITAL OUTPUT DIGITAL OU
34、TPUT +1250000 0111 1101 0000 07D0H +850000 0101 0101 0000 0550H +25.0625 0000 0001 1001 0001 0191H +10.125 0000 0000 1010 0010 00A2H +0.5 0000 0000 0000 1000 0008H 00000 0000 0000 0000 0000H -0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8H -10.125 1111 1111 0101 1110 FF5EH -25.0625 1111 1110 0110 1111 FE6FH -55 1111
35、1100 1001 0000 FC90H DS18B20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM 和一个非易失性的可电擦除的 EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、 TL 和结构寄存器。配置寄存器表 3-4 配置寄存器0 R1 R0 1 1 1 1 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 47 页 - - - - - - - - - 9 低五位一直都是 1，TM 是测试模式位，用于设置DS18B20 在工作模式还
36、是在测试模式。 在 DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。 R1和 R0用来设置分辨率，如下表所示： （DS18B20出厂时被设置为 12 位）表 3-5 R1 与 R0确定传感器分辨率设置表R1 R0 传感器精度 /bit 转换时间 /ms 0 0 9 93.75 0 1 10 187.5 1 0 11 375 1 1 12 750 (5)DS18B20的工作过程初始化ROM 命令跟随着需要交换的数据功能命令跟随着需要交换的数据访问 DS18B20必须严格遵守这一命令序列， 如果丢失任何一步或序列混乱，DS18B20都不会响应主机（除了Search ROM 和 Alarm Se
37、arch这两个命令，在这两个命令后，主机都必须返回到第一步）。a)初始化：DS18B20 所有的数据交换都由一个初始化序列开始。由主机发出的复位脉冲和跟在其后的由DS18B20 发出的应答脉冲构成。 当 DS18B20发出响应主机的应答脉冲时，即向主机表明它已处在总线上并且准备工作。b). ROM 命令：ROM 命令通过每个器件64-bit 的 ROM 码，使主机指定某一特定器件（如果有多个器件挂在总线上） 与之进行通信。 DS18B20的每个 ROM 命令都是 8 bit长。c). 功能命令：主机通过功能命令对DS18B20进行读 /写 Scratchpad存储器，或者启动温度转换。 DS1
38、8B20的功能命令如表 3-6 所示。指令协议功能读 ROM 33H 读 DS18B20中的编码 ( 即 64 位地址 ) 符合 ROM 55H 发出此命令后，接着发出64 位 ROM 编码，访问单总线上与该编码相对应的DS18B20,使之作出响应，为下一步对该DS18B20的读写作准备搜索 ROM 0F0H 用于确定挂接在同一总线上DS18B20的个数和识别64 位 ROM 地址，为操作各器件作好准备跳过 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址，直接向DS18B20V 温度转换命令，适用于单个 DS18B20工作报警搜索命令0ECH 执行后，只有温度超过庙宇值上限或下限的片子才做出响
39、应名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 47 页 - - - - - - - - - 10 温度转换44H 启动DS18B20 进行温度转换，转换时间最长为500ms(典型为200ms), 结果丰入内部9 字节 RAM 中读暂存器BEH 读内部 RAM 中 9 字节的内容写暂存器4EH 发出向内部RAM的第 3、4 字节写上、下温度数据命令，紧该温度命令之后，传达两字节的数据复制暂存器48H 将 RAM中第 3、4 字内容复制到E2PROM 中重调 E2PRO
40、M 0B8H 将 E2PROM 中内容恢复到RAM 中的第 3、4 字节读供电方式0B4H 读 DS18B20的供电模式， 寄生供电时DS18B20发送“0” ，外部供电时 DS18B20发送“ 1”表 3-6 (6)DS18B20的信号方式DS18B20 采用严格的单总线通信协议，以保证数据的完整性。所有单总线器件要求遵循严格的通信协议，以保证数据的完整性。 1-wire 协议定义了几种信号类型：复位脉冲、答应脉冲、写0、写 1、读 0 和读 1 时序。所有的单总线命令序列（初始化、 ROM 命令、功能命令）都是由这些基本的信号类型组成。这些信号，除了应答脉冲外都是由主机发出同步信号，并且发
41、出的所有命令和数据都是字节的低位在前。 初始化时序包括主机发送的复位脉冲和从机发出的应答脉冲主机通过拉低单总线至少480us ，以产生 TX 复位脉冲：然后主机释放总线，并进入 RX 接收模式， 当主机释放总线时， 总线由低电平跳变为高电平时产生一上升沿，单总线器件检测到这上升沿后，延时 1560us,接着单总线器件通过拉低总线 60240us ，以产生应答脉冲。主机接收到从机应答脉冲后，说明有单总线器件在线，然后主机就开始对从机进行ROM 命令和功能命令操作。除了应答脉冲所有这些信号都由主机发出同步信号。总线上传输的所有数据和命令都是以字节的低位在前。a).初始化序列：复位脉冲和应答脉冲在初
42、始化过程中，主机通过拉低单总线至少480 s，以产生复位脉冲 (TX) 。然后主机释放总线并进入接收(RX)模式。当总线被释放后， 5k的上拉电阻将单总线拉高。 DS18B20 检测到这个上升沿后，延时15 s60 s，通过拉低总线60 s240 s 产生应答脉冲。初始化波形如图3-3 所示。图 3-3 初始化脉冲b).读和写时序名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 47 页 - - - - - - - - - 11 在写时序期间，主机向DS18B20 写入指
43、令；而在读时序期间，主机读入来自 DS18B20的指令。在每一个时序， 总线只能传输一位数据。 读/写时序如图 3-4所示。写时序存在两种写时序：“写 1”和“写 0” 。主机在写 1 时序向 DS18B20 写入逻辑1，而在写 0 时序向 DS18B20 写入逻辑 0。所有写时序至少需要60 s，且在两次写时序之间至少需要1 s 的恢复时间。两种写时序均以主机拉低总线开始。产生写 1 时序：主机拉低总线后，必须在15 s 内释放总线，然后由上拉电阻将总线拉至高电平。 产生写 0 时序：主机拉低总线后， 必须在整个时序期间保持低电平（至少 60 s） 。在写时序开始后的15 s60 s 期间，
44、 DS18B20 采样总线的状态。如果总线为高电平，则逻辑1 被写入 DS18B20；如果总线为低电平，则逻辑0 被写入DS18B20。读时序图 3-4 DS18B20 读/写时序图DS18B20 只能在主机发出读时序时才能向主机传送数据。所以主机在发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便DS18B20 能够传送数据。所有读时序至少 60 s，且在两次独立的读时序之间至少需要1 s的恢复时间。每次读时序由主机发起，拉低总线至少1 s。在主机发起读时序之后，DS18B20开始在总线上传送1 或 0。若 DS18B20发送 1，则保持总线为高电平；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -
45、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 47 页 - - - - - - - - - 12 若发送 0，则拉低总线。当传送0时，DS18B20在该时序结束时释放总线，再由上拉电阻将总线拉回空闲高电平状态。DS18B20 发出的数据在读时序下降沿起始后的 15 s内有效，因此主机必须在读时序开始后的15 s 内释放总线， 并且采样总线状态。DS18B20 在使用时，一般都采用单片机来实现数据采集。只需将DS18B20 信号线与单片机 1 位I/O线相连，且单片机的 1 位I/O 线可挂接多个 DS18B20 ，
46、就可实现单点或多点温度检测。(7)DS18B20的温度计算DS18B20 允许通过程序对传感器的分辨率,温度报警的上、下限等参数进行配 置。 它的 内部 存储 器包 括一个 高速 暂存 存储 器 和一 个 非 易 失性 可 擦 除E2 PROM。速暂存存储器共有8 个字节 (byte),每个字节 8 位(bit)。根据温度的计算方法如下 : S S S S S = 0 0 0 0 0 b 温度值 : T = (MSB and 7) 256 + LSB 0.0625 S S S S S = 1 1 1 1 1 b 温度值 : T = - (256 - MSB) 256 - LSB 0.0625
47、如果,存储器高位寄存器MS 的 S S S S S 均为 0 ,则被测温度为正值 ,用上面第 1 个公式来计算温度。 如果存储器高位寄存器MSB 的 S S S S S均为 1,则被测温度为负值 ,用上面第 2 个公式来计算温度。 在这里 ,有两点应当注意 :一是公式中中括号内的数值为二进制,在计算口号内计算完成后应转化为十进制;二是这里的7 与 0.0625 是假设传感器的分辨率设置0.0625 时的计算值。如果分辨率的设置值不是 0.0625,那么就应当作相应的变化。第3 和第 4 个字节分别用来存放温度报警的上限 (TH)和下限值 (TL)。DS18B20 在完成温度变换后 ,会将所测温
48、度值与贮存在 TH 和 TL 内的上下限值相比较 ,如果测温结果高于 TH或低于 TL,DS18B20内部的告警标志就会被置位,表示温值超出了测量范围。并且该值在掉电后不会丢失,而是记忆其设定的上下限值。第5 字节是配置寄存器 ,如表 3-4 所示,该寄存器用于对温度转换值的分辨率进行设置。其中,最高位用于设置传感器是工作模式还是测试模式 ,是生产厂家为便于检验使用。其出厂时的默认值为0,为工作模式(即用户使用时的模式 )。并且在用户使用中 ,该位总是保持为 0。R1与 R0 确定传感器的分辨率 ,如表 3-5 所示,DS18B20有 4 种分辨率可供选择。使用时可以根据实际需要来设置 ,出厂
49、时的默认设置是12 位。最后 5 位总保持为 1。3.2.2 显示电路设计温度显示工作原理：LCD1602 可以采用两种方式与单片机连接，一种是采用 8 位数据总线 D0名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 47 页 - - - - - - - - - 13 D7，和 RS、R/W、EN 三个控制端口；另一种是只用D4-D7 作为四位数据分两次传送。本实验将使用并采用八位数据方式来控制1602显示，如图 3-5 所示: 图 3-5 AT89C51与 LCD16
50、02接口电路图进行 LCD 设计主要是 LCD 的控制 /驱动和外界的接口设计。控制主要是通过接口与外界通信、管理内/外显示 RAM，控制驱动器，分配显示数据；驱动主要是根据控制器要求， 驱动 LCD 进行显示。控制器还常含有内部ASCII 字符库，或可外扩的大容量汉字库。AT89C51的 P2.2与 LCD1602 的使能端 E相连， P2.1与读写选择端 R/W 相连，P2.0与 RS相连，当使能端使能时，再通过命令选择端来控制读数据，写数据，写命令。控制P2 端口与 LCD1602A 的数据端口相连，传输数据。LCD1602 的性能参数LCD1602A 的管脚排列如图 3-6、 ，它共有