本科毕业论文]基于stc89c51单片机温控系统设计与制作-工学学士

本科毕业论文]基于stc89c51单片机温控系统设计与制作-工学学士内容摘要：

表 211 DS18B20 字节定义 TM R1 R0 1 1 1 1 1 由表 212 可见，分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。 因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存 RAM 的第 8 字节保留未用，表现为全逻辑 1。 第 9 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。 当 DS18B20 接收到温度转换命令后，开始启动转换。 转换完成后的温度值就以16 位带符号扩展的二进制 补码形式存储在高速暂存存储器的第 2 字节。 单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以 ℃／ LSB 形式表示。 当符号位 S＝ 0 时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位 S＝ 1 时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。 表 213 是一部分温度值对应的二进制温度数据。 表 212 DS18B20 温度转换时间表 R1 R0 分辨率 /位 温度最大转向时间 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 表 213 一部分温度对应值表 温度 /℃ 二进制表示 十六进制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H (4) CRC 的产生 在 64 b ROM 的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（ CRC）。 主机根据 ROM的前 56 位来计算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比较，以判断主机收到的 ROM 数据是否正确。 另外，由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。 系统对 DS18B20 的各种操作按协议进行。 操作协议为：初使化 DS18B20（发复位脉冲） → 发 ROM 功能命令 → 发存储器操作命令 → 处理数据。 温度传感器的工作简介 温度传感器的历史及简介 温度传感器，使用范围广，数量多，居各种传感器之首。 温度传感器的发展大致经历了以下 3 个阶段： 一、传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间转换。 传统的分立式温度 传感器 ——热电偶传感器。 热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度；测量范围广，可从 50~1600℃ 进行连续测量，特殊的热电偶如金铁——镍铬，最低可测到 269℃ ，钨 ——铼最高可达 2800℃。 二、模拟集成温度传感器 /控制器。 模拟集成温度传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此又称硅传感器或单片集成温度传感器。 模拟集成温度传感器是在 20世纪 80 年代问世的，它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。 模拟集成温度传感器 的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。 三、智能温度传感器。 目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。 温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类：一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器。 接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡。 这种测温方法精度比较高，并可测量物体内部的温度分布。 但对于运动的、热容 量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。 非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。 常用的是辐射热交换原理。 此种测稳方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可量温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。 DS18B20 的工作原理 工作时序 根据 DS18B20 的通讯协议，主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤： 1. 每一次读写之前都必须要对 DS18B20 进行复位； 2. 复位成功后发送一条 ROM 指令； 3. 最后发送 RAM 指令，这样才能对 DS18B20 进行预定的操作。 复位要求主 CPU 将数据线下拉 500 微秒，然后释放， DS18B20 收到信号后等待 15～ 60 微秒左右后发出 60～ 240 微秒的存在低脉冲，主 CPU 收到此信号表示复 位成功。 其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序，具体工作方法如图 31，图 32， 图 33 所示。 (1) 初始化时序 响应脉冲60 ~2 40等待1 5 60主机 最小4 80主机复位脉冲最小4 80 US 图 31 初始化时序 总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，主机响应应答脉冲。 应答脉冲使主机知 道，总线上有从机设备，且准备就绪。 主机输出低电平，保持低电平时间至少 480us，以产生复位脉冲。 接着主机释放总线， 上拉电阻将总线拉高，延时 15～ 60us，并进入接受模式，以产生低电平应答脉冲，若为低电平，再延时 480us。 (2) 写时序 采样15~45采样15~4511主机写1 时序主机写0 时序 图 32 写时序 写时序包括写 0 时序和写 1 时序。 所有写时序至少需要 60us，且在 2 次独立的写时序之间至少需要 1us 的恢复时间，都是以总线拉低开始。 写 1 时序，主机输出低电平，延时 2us，然后释放总线， 延时 60us。 写 0 时序，主机输出低电平，延时60us，然后释放总线，延时 2us。 (3) 读时序 主机采样主机采样454511主机写1时 序主机写0时 序 图 33 读时序 总线器件仅在主机发出读时序是，才向主机传输数据，所以，在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便从机能够传输数据。 所有读时序至少需要 60us，且在 2次独立的读时序之间至少需要 1us的恢复时间。 每个读时序都由主机发起，至少拉低总线 1us。 主机在读时序期间必须释放总线，并且在时序起始后的 15us之内采样总线状态。 主机输出低 电平延时 2us，然后主机转入输入模式延时 12us，然后读取总线当前电平，然后延时 50us。 操作命令 当主机收到 DSl8B20 的响应信号后，便可以发出 ROM 操作命令之一，这些命令如表 34ROM操作命令。 的测温原理 每一片 DSl8B20 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列号，在出厂前已写入片内 ROM 中。 主机在进入操作程序前必须用读 ROM(33H)命令将该 DSl8B20 的序列号读出。 程序可以先跳过 ROM，启动所有 DSl8B20 进行温度变换，之后通过匹。