基于lcd1602液晶的ds18b20温度传感器的温度采集系统设计

基于lcd1602液晶的ds18b20温度传感器的温度采集系统设计内容摘要：

引脚功能描述 1 GND 接地信号 2 DQ 数据输入 /输出引脚。 开漏单总线接口引脚。 当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 3 VDD 可选择的 VDD 引脚。 当工作于寄生电源时，此引脚 必须接地。 DS18B20 的内部结构示意图如下图所示。 I/O C 64 位 ROM 和 单 线 高速缓存 存储器与控制逻辑 温度传感器 高温触发器 TH 低温触发器 TL 配置寄存器 10 图 DS18B20 内部结构 64 位 ROM 的结构起始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有 48 位，最后８位是前面 56位的 CRC 检验码，这也是多个 DS18B20可以采用一线进行通信的原因。 温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。 DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的 EERAM。 高速暂存器 RAM 由 9 个字节的存储器组成。 第 01个字节是 温度的显示位；第 2和第 3 个字节是 TH 和 TL，同时第 2和第 3 个字节的数字可以更新；第 4 个字节是配置寄存器，同时第 4个字节的数字也可以更新；第 7 三个字节是保留的。 第 8 字节读出前面所有８字节的 CRC 码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 表 RAM的第 0和第 1个字节中的存储格式。 表 温度数据存储格式 位 7 位 6 位 5 位 4 位 3 位 2 位 1 位 0 23 22 21 20 21 22 23 24 位 15 位 14 位 13 位 12 位 11 位 10 位 9 位 8 S S S S S 26 25 24 DS18B20 的测温原理 DS18B20 的测温原理是这样的 ,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器１；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器２的脉冲输入。 器件中还有一个计数门，当计数门打开时， DS18B20 就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。 计数门的开启时间由高温度系 11 数振荡器来决定，每次测量前，首先将－ 55℃所对应的一个基 数分别置入减法计数器１和温度寄存器中。 DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时 DS18B20的 1 脚接地， 2 脚作为信号线， 3 脚接电源。 另一种是寄生电源供电方式，如图 所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个 MOSFET 管来完成对总线的上拉。 D S18B 20 D S18B 20 D S18B 20 KGN D GN D GN DVC CVC C单 片机.... 图 DS18B20 的接口电路 当 DS18B20处于写存储器操作和温度 A/D转换操作时，总线上必须有上拉 ，上拉开启时间最大为 10us。 采用寄生电源供电方式时 VDD 端接地。 由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。 DS18B20 有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。 该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、写数据、读数据。 所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。 而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。 数据和命令 的传输都是低位在先。 （ 1） DS18B20 的初始化时序 1） 先将数据线置高电平 1 2） 延时（该时间要求不是很严格，但尽可能短一点） 3） 数据线拉到低电平 0 12 4） 延时 750us（该时间范围可以设定为 480960us 范围内） 5） 数据线拉到高电平 1 6） 延时等待。 如果初始化成功则在 1560ms 内产生一个由 DS18B20 返回的低电平 0，据该状态可以确定它的存在。 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最少 480us 8） 将数据线再次拉到高电平 1后结束 （ 2） DS18B20 的写数据 １） 数据线先置低电平 0 ２） 延时确定的时间为 15us ３） 按从低位到高位的顺序发送数据（一次只发送一位） ４） 延时时间为 45us ５） 将数据线拉到高电平 1 ６） 重复 15步骤，直到发送完整个字节 ７） 最后将数据线拉到１ （ 3） DS18B20 的读数据 １） 将数据线拉高到１ ２） 延时２ us 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） 读数据线的状态得到一个状态位，并进行数据处理 13 ８） 重复 17步骤，直到读取完一个字节 LCD1602 的介绍 LCD1602液晶显示器也叫 1602字符型液晶显示器。 它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。 它由若干个 5X7或者 5X11等点阵字符位组成。 每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。 LCD1602是指显示的内容为 16X2,即可以显示两行，每行 16个字符液晶模块。 管脚功能 LCD1602引脚图 LCD1602采用标准的 16脚接口，其中： 第 1脚： VSS 为电源地 第 2脚： VCC 接 5V 电源正极 第 3脚： V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高 第 4脚： RS 为寄存器选择，高电平 1时选择数据寄存器 、低电平 0时选择指令寄存器 第 5脚： RW 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 第 6脚： E(或 EN)端为使能 (enable)端。 第 7～ 14脚： D0～ D7为 8位双向数据端。 第 15～ 16脚：空脚或背灯电源。 15脚背光正极， 16脚背光负极。 操作控制 1602液晶模块内部的字符发生存储器（ CGROM)已经存储了 160个不同的点阵字符图形。 这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等。 每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母 “ A”的代码是 01000001B（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“ A”。 因为 1602识别的是 ASCII 码，试验可以用 ASCII 码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如 39。 A’。 14 指令集 1602通过 D0～ D7的 8位数据端传输数据和指令。 显示模式设置： (初始化 ) 0011 1000 [0x38] 设置 16 2显示， 5 7点阵， 8位数据接口； 显示开关及光标设置： (初始化 ) 0000 1DCB D 显示 (1有效 )、 C 光标显示 (1有效 )、 B光标闪烁 (1有效 ) 0000 01NS N=1(读或写一个字符后地址指针加 1amp。 光标加 1)， N=0(读或写一个字符后地址指针减 1amp。 光标减 1)， S=1且 N=1(当写一个字符后，整屏显示左移 ) s=0当写一个字符后，整屏显示不移动 数据指针设置： 数据首地址为 80H，所以数据地址为 80H+地址码 (027H， 4067H) 其他设置： 01H(显示清屏，数据指针 =0，所有显示 =0)； 02H(显示回车，数据指针 =0)。 硬件设计 硬件设计目标 系统通过温度传感器 DS18B20 的数据线 DQ 与主控芯片 51 单片 机的 相连接， DS18B20 将采集到的数据送给单片机，经过单片机处理后，显示在 8位数据线与单片机 P0 口的液晶显示器 LCD 上。 串口经过 MAX232 的电平转换。