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1、*大学本科毕业论文 学号： *基于AT89C51单片机的蔬菜大棚多点温度测试学院名称： 物理与信息工程学院 专业名称： * 年级班别： 2011级1班 姓 名： * 指导教师： * 2015年04月河南师范大学本科毕业论文（设计）（小五，宋体，居中，论文、设计二选一）河南师范大学本科毕业论文摘要通过运用DS18B20数字温度传感器的测温原理和特性，利用它独特的单线总线接口方式，与AT89C51单片机相结合实现多点测温。并给出了测温系统中对DS18B20操作的C51编程实例。实现了系统接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定等特点。本文介绍基于AT89C51单片机、C语言和DS18B20传感器的
2、多点温度测量系统设计及其在Proteus平台下的仿真。利用51单片机的并行口，同步快速读取8支DS18B20温度，实现了在多点温度测量系统中对多个传感器的快速精确识别和处理，并给出了具体的编程实例和仿真结果。关键词 单片机；DS18B2；Proteus仿真；C51编程AbstractWith using the measuring principle and characteristics of the numerical temperature sensor of DS18B20,making use of special characteristics of single line as
3、the total line, and combine together with AT89C51 to realize several points temperature measuring. Also this paper gives the example of the C51 program which is used to operate to the DS18B20. Make system have characteristics of simple, high accuracy, strong anti- interference ability, stable work e
4、tc.This design introduced AT89C51 monolithic integrated circuit temperature control system design from the hardware and the software two aspects. A multipoint temperature measurement system based on DS18B20 and AT89C51 microcontroller is designed and simulated by Proteus in this paper, including sof
5、tware and hardware design of this system. The system has such advantages as novel circuit design, quick measurement speed, high measurement accuracy, and good practicality.Key words MCU；DS18B20；Proteus simulation；C51 program目录摘要IIAbstractIII第一章绪论11.1温度智能测控系统的研究背景与现状分析11.2温度智能测控系统的工作原理2第二章 方案论证32.1方案
6、设计32.1.1方案一32.1.2方案二32.2方案选择4第三章 AT89C51单片机简介53.1单片机的发展53.2单片机定义及 AT89C51单片机53.3单片机的基本结构5第四章 DS18B20单线数字温度计的原理84.1 概述84.2主要特性84.3工作原理及应用94.4单片机对DS18B20操作流程104.5 DS18B20与单片机的接口114.6 DS18B20芯片ROM指令表114.7 DS18B20芯片存储器操作指令表124.8 DS18B20复位及应答关系及读写134.9 工作时序图13第五章 硬件设计175.1 系统结构设计思路175.2 系统框图195.3 系统硬件设计1
7、9第六章 系统软件设计226.1系统软件设计思路22第七章 系统运行结果29结束语35致谢36参考文献37附录 温度控制程序3844第一章 绪论1.1蔬菜大棚温度温度测试的目的本设计的内容是蔬菜大棚温度测试控制系统，控制对象是温度。植物在生长发育的过程中，温度的高低，直接影响到花卉的生理活动，如酶的活性、光合作用、呼吸作用、蒸腾作用，这是在原产地已形成固有的特殊性能。因温度周期的变化，可直接影响植物的生长，果实以及果实的数量大小等方面。生物正常的生命活动一般是在相对狭窄的温度范围内进行，大致在零下几度到50左右之间。温度对生物的作用可分为最低温度、最适温度和最高温度，即生物的三基点温度。当环境
8、温度在最低和最适温度之间时，生物体内的生理生化反应会随着温度的升高而加快，代谢活动加强，从而加快生长发育速度；当温度高于最适温度后，参与生理生化反应的酶系统受到影响，代谢活动受阻，势必影响到生物正常的生长发育。当环境温度低于最低温度或高于最高温度，生物将受到严重危害，甚至死亡。蔬菜大棚是开发日光资源、充分利用太阳光能的主要形式之一，能避光、增产、保湿，为蔬菜生长创造一个良好环境。蔬菜大棚作为一个相对封闭的环境，其内部形成了一个小气候环境，良好的空气环境是蔬菜正常生长的重要条件。为了增产、增收，要注意大棚内部的气体、温度和湿度3个要因素。气体主要是指棚内的二氧化碳的含量。当空气中的二氧化碳浓度提
9、高到0.1%时，可使蔬菜光合作用速率增加1倍以上，增产20%80%；若使二氧化碳浓度降至0.005%时，光合作用几乎停止。蔬菜生长的适宜温度为2030。大棚内白天增温快，当棚外平均气温为15时，棚内可达4050。因此，要适时调节棚内温度，避免高温危害。塑料大棚经常处于密闭状态，蒸发量大大减小，内部湿度一般在80%90%，湿度过大极易导致病虫害的发生。现在对大棚内气体、温度和湿度的有效调节，主要是通过适时的通风来实现。二氧化碳含量过大和湿度过大都会导致温度升高。而以往温度控制是由人工完成的而且不够重视，其实在很多场所温度都需要监控以防止发生意外。针对此问题，本系统设计的目的是实现一种可连续高精度
10、调温的温度控制系统，它应用广泛，功能强大，小巧美观，便于携带，是一款既实用又廉价的控制系统。1.2温度智能测控系统的工作原理课题采用由Dallas公司生产的智能数字温度传感器DS18B20和Atmel公司推出的单片机AT89C51以及相关外围电路实现高精度、多点温度测量系统。同时本设计在单片机系统设计主流EDA软件Proteus环境下完成，能够及时观察效果和修改软硬件。本系统采用8片DS18B20构成小型温度传感器网络，通过并行连接方式连接至单片机AT89C51的8个通用I/O端口。单片机获得温度信息后，通过特定的算法，将处理后的温度信息通过LED显示出来，同时通过串行口送上位机处理。每个端口
11、只连接一个温度传感器件，也即一条一线制总线上仅有一个DS18B20。并在Keil环境下编辑应用软件程序，通过Proteus和Keil的联合实现该多点温度测量系统的设计、调试和仿真。第二章 方案论证温度测量的方案有很多种，可以采用传统的分立式传感器、模拟集成传感器以及新兴的智能型传感器。对于控制系统可以采用计算机、单片机等。2.1方案设计2.1.1方案一测温电路的设计，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，电路设计比较麻烦。2.1.2方案二
12、DS18B20一对一连接方案，就是一个I/O口连接一个DS18B20，这种方案虽然占用单片机的三个I/O口，但采用这种方案大大的简化了编程难度，缩短了设计周期，同时也能保证系统的稳定，方案二的框图如图2.1所示。STC89C52单片机DS18B20DS18B20 键盘选择DS18B20DS18B20DS18B20LCD1602DS18B20 DS18B20DS18B20图2-1系统框图2.2方案选择考虑使用DS18B20，结合单片机电路设计，用八只DS18B20，直接读取多点被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故
13、实际设计中拟采用方案二。第三章 AT89C51单片机简介3.1单片机的发展单片微型计算机自20世纪70年代问世以来，以对人类社会产生了巨大的影响。尤其是美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机，由于其具有集成度高、处理功能强、可靠性高、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在世界范围内已经得到广泛的普及和应用。而且随着以MCS-51单片机基本内核为核心的各种扩展型、增强型的新型单片机不断推出，MCS-51系列仍是我国单片机应用领域的主流机型。目前在工业控制、智能仪器仪表、办公室自动化、家用电器等诸多领域，到处都可看见单片机的踪影，单片机技术开发和应用高水平已成为一个国家工业化水平的标志
14、之一。3.2单片机定义及 AT89C51单片机单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能 CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读
15、程序存储器（PEROM）和128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元。功能强大AT89C51单片机可提供高性价比的应用场合，可灵活运用与各种控制领域。3.3单片机的基本结构 微处理器（CPU）MCS-51单片机中有1个8位的CPU，包括运算器和控制器两大部分，不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理。例如：位处理、查表、状态检测、中断处理等。 内部数据存储器（RAM）单片机芯片共有256个RAM单元，其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供
16、用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。地址范围为00HFFH（256B）。片外最多可外扩64KB。RAM是一个多用多功能数据存储器，有数据存储、通用工作寄存器、堆栈、位地址等空间。 内部程序存储器（ROM）单片机内部有4KB的ROM，用于存放程序、原始数据或表格。因此称之为程序存储器，简称内部RAM。地址范围为0000HFFFFH（64KB）。片外最多可外扩64KB。 定时器/计数器单片机共有2个16位的定时器/计数器，具有4种工作方式，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。定时时靠内部分频时钟频
17、率计数实现，做计数器时，对P3.4（T0）或P3.5（T1）端口的低电平脉冲计数。 并行I/O口MCS-51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）以实现数据的输入输出。 串行口MCS-51单片机有一个全双工的串行口，具有4种工作方式，以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为移位器使用。RXD（ P3.0）脚为接收端口，TXD（P3.1）脚为发送端口。 中断控制系统MCS-51单片机的中断功能较强，以满足不同控制应用的需要。共有5个中断源，即外中断2个，定时中断2个，串行中断1个，全部中断分为高级和低级共二个优先级别。
18、 时钟电路MCS-51单片机芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频率为12MHZ等。 特殊功能寄存器（SFR）特殊功能寄存器共有21个，用于CPU对片内各功能部件进行管理、控制、监视。实际上是片内各功能部件的控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区。综观单片机几十年的发展历程，单片机今后将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格、外围电路内装化以及片内存储器容量增加和Flash存储器化方向发展。可以预言，今后的单片机将是功能更强、集成的和可靠性更高而功耗更低，以及使用更方便。此外，专用化也是单片机的一个发展方向，
19、针对单一用途的专用单片机将会越来越多。第四章 DS18B20单线数字温度计的原理4.1 概述温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS（达拉斯）公司生产的DS18B20温度传感器2当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得DS18B20更受欢迎。对于我们普通的电子爱好者来说，DS18B20的优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择。了解其工作原理和应用可以拓宽您对单片机开发的思路。DS18B20器件具体的封装形式与管脚说明如图3-1所示图4-1 DS18B20封装形式与管脚说明4.2主要特性独特的单线接口仅需一个端口引
20、脚进行通讯简单的多点分布应用 64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接可通过数据线供电零待机功耗测温范围-55+125，以0.5递增。华氏器件-67+2570F，以0.90F 递增温度以9 位数字量读出温度数字量转换时间200ms（典型值）用户可定义的非易失性温度报警设置内置EEPROM，报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统4.3工作原理及应用DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解1
21、8B20的内部存储器资源。18B20共有三种形态的存储器资源，它们分别是：ROM 只读存储器，用于存放DS18B20ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的编码是19H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56的位的CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据值信息，第3、4个字节是用户EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPROM的镜像
22、。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前8个字节的CRC码。EEPROM 非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在镜像，以方便用户操作。我们在每一次读温度之前都必须进行复杂的且精准时序的处理，因为DS18B20的硬件简单结果就会导致软件的巨大开消，也是尽力减少有形资产转化为无形资产的投入，是一种较好的节约之道。4.4单片机对DS18B20操作流程复位：首先我们必须对DS18B20芯片进行复位，复位就是由控制器（单片机）给DS1
23、8B20单总线至少480uS的低电平信号。当18B20接到此复位信号后则会在1560uS后回发一个芯片的存在脉冲。存在脉冲：在复位电平结束之后，控制器应该将数据单总线拉高，以便于在1560uS后接收存在脉冲，存在脉冲为一个60240uS的低电平信号。至此，通信双方已经达成了基本的协议，接下来将会是控制器与18B20间的数据通信。如果复位低电平的时间不足或是单总线的电路断路都不会接到存在脉冲，在设计时要注意意外情况的处理。控制器发送ROM指令：双方打完了招呼之后最要将进行交流了，ROM指令共有条，每一个工作周期只能发一条，ROM指令分别是读ROM数据、指定匹配芯片、跳跃ROM、芯片搜索、报警芯片
24、搜索。ROM指令为8位长度，功能是对片内的64位光刻ROM进行操作。其主要目的是为了分辨一条总线上挂接的多个器件并作处理。诚然，单总线上可以同时挂接多个器件，并通过每个器件上所独有的ID号来区别，一般只挂接单个18B20芯片时可以跳过ROM指令（注意：此处指的跳过ROM指令并非不发送ROM指令，而是用特有的一条“跳过指令”）。控制器发送存储器操作指令：在ROM指令发送给18B20之后，紧接着（不间断）就是发送存储器操作指令了。操作指令同样为8位，共6条，存储器操作指令分别是写RAM数据、读RAM数据、将RAM数据复制到EEPROM、温度转换、将EEPROM中的报警值复制到RAM、工作方式切换。
25、存储器操作指令的功能是命令18B20作什么样的工作，是芯片控制的关键。执行或数据读写：一个存储器操作指令结束后则将进行指令执行或数据的读写，这个操作要视存储器操作指令而定。如执行温度转换指令则控制器（单片机）必须等待18B20执行其指令，一般转换时间为500uS。如执行数据读写指令则需要严格遵循18B20的读写时序来操作。单支DS18B20若要读出当前的温度数据我们需要执行两次工作周期，第一个周期为：复位、跳过ROM指令CCH、执行温度转换存储器操作指令44H、等待500uS温度转换时间。紧接着执行第二个周期为：复位、跳过ROM指令CCH、执行读RAM的存储器操作指令BEH、读数据（最多为9个
26、字节，中途可停止，只读简单温度值则读前2个字节即可）。4.5 DS18B20与单片机的接口DS18B20只需要接到控制器（单片机）的一个I/O口上，由于单总线为开漏所以需要外接一个4.7K的上拉电阻。如要采用寄生工作方式，只要将VDD电源引脚与单总线并联即可。但在程序设计中，寄生工作方式将会对总线的状态有一些特殊的要求。4.6 DS18B20芯片ROM指令表Read ROM（读ROM）33H （方括号中的为16进制的命令字）这个命令允许总线控制器读到DS18B20的64位ROM。只有当总线上只存在一个DS18B20的时候才可以使用此指令，如果挂接不止一个，当通信时将会发生数据冲突。Match
27、ROM（指定匹配芯片）55H这个指令后面紧跟着由控制器发出了64位序列号，当总线上有多只DS18B20时，只有与控制发出的序列号相同的芯片才可以做出反应，其它芯片将等待下一次复位。这条指令适应单芯片和多芯片挂接。Skip ROM（跳跃ROM指令）CCH这条指令使芯片不对ROM编码做出反应，在单芯片的情况之下，为了节省时间则可以选用此指令。如果在多芯片挂接时使用此指令将会出现数据冲突，导致错误出现。Search ROM（搜索芯片）F0H在芯片初始化后，搜索指令允许总线上挂接多芯片时用排除法识别所有器件的64位ROM。Alarm Search（报警芯片搜索）ECH在多芯片挂接的情况下，报警芯片搜索
28、指令只对符合温度高于TH或小于TL报警条件的芯片做出反应。只要芯片不掉电，报警状态将被保持，直到再一次测得温度达不到报警条件为止。4.7 DS18B20芯片存储器操作指令表Write Scratchpad （向RAM中写数据）4EH这是向RAM中写入数据的指令，随后写入的两个字节的数据将会被存到地址2（报警RAM之TH）和地址3（报警RAM之TL）。写入过程中可以用复位信号中止写入。Read Scratchpad （从RAM中读数据）BEH此指令将从RAM中读数据，读地址从地址0开始，一直可以读到地址9，完成整个RAM数据的读出。芯片允许在读过程中用复位信号中止读取，即可以不读后面不需要的字节
29、以减少读取时间。Copy Scratchpad （将RAM数据复制到EEPROM中）48H此指令将RAM中的数据存入EEPROM中，以使数据掉电不丢失。此后由于芯片忙于EEPROM储存处理，当控制器发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。在寄生工作方式时必须在发出此指令后立刻超用强上拉并至少保持10MS，来维持芯片工作。Convert T（温度转换）44H收到此指令后芯片将进行一次温度转换，将转换的温度值放入RAM的第1、2地址。此后由于芯片忙于温度转换处理，当控制器发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。在寄生工作方式时必须在发
30、出此指令后立刻超用强上拉并至少保持500MS，来维持芯片工作。Recall EEPROM（将EEPROM中的报警值复制到RAM）B8H此指令将EEPROM中的报警值复制到RAM中的第3、4个字节里。由于芯片忙于复制处理，当控制器发一个读时间隙时，总线上输出“0”，当储存工作完成时，总线将输出“1”。另外，此指令将在芯片上电复位时将被自动执行。这样RAM中的两个报警字节位将始终为EEPROM中数据的镜像。Read Power Supply（工作方式切换）B4H此指令发出后发出读时间隙，芯片会返回它的电源状态字，“0”为寄生电源状态，“1”为外部电源状态。4.8 DS18B20复位及应答关系及读写
31、每一次通信之前必须进行复位，复位的时间、等待时间、回应时间应严格按时序编程。DS18B20的数据读写是通过时间隙处理位和命令字来确认信息交换的。写时间隙：写时间隙分为写“0”和写“1”，时序如图7。在写数据时间隙的前15uS总线需要是被控制器拉置低电平，而后则将是芯片对总线数据的采样时间，采样时间在1560uS，采样时间内如果控制器将总线拉高则表示写“1”，如果控制器将总线拉低则表示写“0”。每一位的发送都应该有一个至少15uS的低电平起始位，随后的数据“0”或“1”应该在45uS内完成。整个位的发送时间应该保持在60120uS，否则不能保证通信的正常。读时间隙：读时间隙时控制时的采样时间应该
32、更加的精确才行，读时间隙时也是必须先由主机产生至少1uS的低电平，表示读时间的起始。随后在总线被释放后的15uS中DS18B20会发送内部数据位，这时控制如果发现总线为高电平表示读出“1”，如果总线为低电平则表示读出数据“0”。每一位的读取之前都由控制器加一个起始信号。注意：必须在读间隙开始的15uS内读取数据位才可以保证通信的正确。在通信时是以8位“0”或“1”为一个字节，字节的读或写是从高位开始的，即A7到A0.字节的读写顺序也是自上而下的。4.9 工作时序图初始化时序如图3-2图4-2初始化时序图1) 先将数据线置高电平1。2) 延时（该时间要求不是很严格，但是要尽可能短一点）。3) 数
33、据线拉到低电平0。4) 延时750us（该时间范围可以在480us960us）。5) 数据线拉到高电平1。6) 延时等待。如果初始化成功则在1560us内产生一个有DS18B20返回的低电平0，据该状态可以确定它的存在。但是应注意，不能无限地等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时判断。7) 若CPU读到数据线上的低电平0后，还要进行延时，其延时的时间从发出高电平算起（第5）步的时间算起）最少要480us。8) 将数据线再次拉到高电平1后结束。 DS18B20写数据时序图如图4-3图4-3DS18B20写数据时序图1) 延时确定的时间为15us。2) 按从低位到高位的顺序发送数据（一次只发
34、送一位）。3) 延时时间为45us。4) 将数据线拉高到高电平1。5) 重复1）5）步骤，直到发送完整个字节。6) 最后将数据线拉高到1。 DS18B20读数据时序图如图4-4图4-4DS18B20读数据时序图1) 将数据线拉高到1。2) 延时2us。3) 将数据线拉低到0。4) 延时6us。5) 将数据线拉高到1。6) 延时4us。7) 读数据线的状态位，并进行数据处理。8) 延时30us。9) 重复1）7）步骤，直到读取完一个字节。第五章 硬件设计5.1 系统结构设计思路当一线制总线上仅有一个DS18B20器件时，可以用skip ROM操作（即跳过ROM匹配）命令来代替64位序列号的匹配过
35、程，这点也是使用单个DS18B20器件的系统常用的方法。所以，要想节省掉64位序列号匹配的时间开销，就必需设计成一个一线制总线上仅有一个DS18B20器件的系统。DS18B20的一线制总线在时序上的严格要求，也从另一方面意味着在一定的弹性范围内，不同DS18B20器件的时序细节上的一致性应该是非常好，所以可以将系统设计成利用MCU的并行端口同时对多个DS18B20进行统一的操作，不过这时候并行端口上的每一个端口连接着一个DS18B20器件而已。本文所述的解决方案正是以端口的消耗为代价，换取对多点DS18B20温度查询的速度，并在程序结构的设计上采用一些巧妙的处理方法，使得系统对DS18B20的
36、操作上花更少的时间。此外，采用本设计实现的快速多点温度查询系统，可以省掉烦琐的总线上器件序列号的查询操作，并可节省大量的存储空间（原用于存储总线上器件的序列号所用的空间）。从理论上分析，本设计方案的采用，查询多个DS18B20器件操作所消耗的时间与查询一个DS18B20器件操作所消耗的时间是等量的。本系统方案8个DS18B20器件连接在MCU的一组端口的8个I/O口上，连线示意图4-1所示：图5-1 单片机与DS18B20连线示意图当然，上图中的示意图并没有考虑诸如端口驱动能力、抗干扰处理等，仅表明一个逻辑的连接示意，具体在产品级的设计时会根据产品的应用做必要的处理，比如增加一些必要的电路等，
37、此处不作为讨论的重点。从上图可见，每个端口连接有一个DS18B20器件，也即一条一线制总线上仅有一个DS18B20器件，符合了前面所述的解决方法。实际在对DS18B20器件进行操作时，只需统一地对这一组并行端口进行操作（每个端口在同一时间输出相同的电平状态）即可。一个端口对应一个DS18B20器件，也就表示每组端口的某一个位的读回数据状态也就是该端口所对应的器件的输出状态，所以，这样的系统里面是不需要进行每个器件的序列号搜索、匹配的操作的。可知，在对DS18B20器件进行操作时，可以使用skip ROM命令来跳过ROM序列号匹配的操作，也即在所有的DS18B20器件的ROM操作时可以使用相同的
38、端口输出时序。5.2 系统框图DS18B20数码管显示AT89C51图5-2系统框图简介： 系统的核心是AT89C51单片机，系统通过控制选择某一个DS18B20，并把其检测到的温度数据送到单片机进行处理，在把处理后的温度送到数码管显示，并显示是那个点的温度，系统也可以多点温度循环扫描显示。5.3 系统硬件设计模块介绍图5-3 为单片机AT89C51仿真模块图图5-3仿真模块图图5-4 为四位数码管的仿真模块图 图5-4四位数码管的仿真模块图图5-5 为数字温度传感器DS18B20的仿真模块图 图5-5数字温度传感器DS18B20的仿真模块图在 Keil,Proteus环境下设计多点测温系统硬
39、软件,进行验证,硬件电路图5-6如下图5-6硬件电路图第六章 系统软件设计6.1系统软件设计思路软件设计从最底层的与DS18B20时序相关的驱动，到与一线制总线器件处理过程控制/协议的接口函数，再上升到应用API接口函数的关系如下图5-1所示：图6-1API接口函数在对连在一组8位端口上的8个DS18B20操作时，是同时对该组端口进行操作，也即同时对8个DS18B20器件进行同步的操作。下面详细介绍一下以MCS51系列单片机的应用为例的范例程序，其中约定与8个DS18B20器件进行连接的是P1端口。底层时序驱动8程序与DS18B20的一线制总线的协议保持一致，根据一线制总线时序的特点，设计了四
40、个基本的函数：总线写1时序控制函数：void DS18B20_Write_1(void) P1 = 0x00;/8个DQ 线全部设置为低电平 Delay_1us(10);/延时10us左右 P1 = 0xff;/8个DQ线全部输出高电平 Delay_1us(30);/延时30us左右 总线写0时序控制函数： void DS18B20_Write_0(void) P1 = 0x00;/8个DQ 线全部设置为低电平 Delay_1us(40);/延时 P1 = 0xff;/端口恢复高电平Delay_1us(1); 总线读取一个数据位时序控制函数: unsigned char DS18B20_Rea
41、dDQ(void) unsigned char DQ_S=0; P1 = 0x00;/8个DQ 线全部设置为低电平 Delay_1us(10); P1 = 0xff;/端口置1，准备读取 Delay_1us(1);/延时待总线准备好数据 DQ_S = P1;/一次性读取8条DQ线的数据状态 P1 = 0xff;/恢复端口电平 Delay_1us(30);/延时 return DQ_S;/返回读取的值 在读取一个总线状态数据位的函数中，将会返回一个byte的数据，该数据的8个位正好与连接在P2端口上的8个I/O口对应，如下图5-2所示：图6-2总线复位时序控制函数： void DS18B20_R
42、eset(void) unsigned char Error_Counter=0; P1 = 0x00;/8个DQ 线全部设置为低电平 Delay_1us(500);/保持总线低电平500us P1 = 0xff; Delay_1us(100); if(P1!=0x00) B20_Error = P1;/如检测到DS18B20总线响应了回复信号，则读取当前8条 /总线的状态 Delay_1us(50); P1=0xff; for(Error_Counter=0;Error_Counter200;Error_Counter+) if(P1&(B20_Error)=(B20_Error) brea
43、k;Delay_1us(1); P1 = 0xff;/恢复端口电平 Delay_1us(200);/延时 200us 在复位时序控制的函数中，使用了B20_Error全局变量，它将会传递给上一层的数据处理函数作为判断当前8个I/O口所接的DS18B20是否正常工作，或者是否在各自的总线上。分析DS18B20的一线制总线控制命令，可以提炼出两个最基本的操作函数，一个是写一个byte数据至DS18B20器件，另一为读取DS18B20器件的数据。而在本文的范例程序当中，仅仅为了提取DS18B20器件的转换完后的温度值，所以在读取DS18B20的数据时，仅读取存放在数据地址前两个字节的温度数据，而不读取其它字节的数据，包括CRC校验值也没有进行读取。写字节操作函数：void DS18B20_WriteByte(unsigned char Com) unsigned char I;for(i=0;i1; 调用DS18B20_WriteByte函数，连在8个I/O口上的一线制总线上的8个DS18B20器件，将都会接收到同样的一个字节的数据：读数据操作函数：unsigned char Read_buf_8ch16;/buffer of Read DS18B20 void DS18B20_Read2Byte(void) unsigned int i; for(i=0;i16;i+)