基于单片机的温度控制系统的设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的温度控制系统的设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

得到的 12位数据，存储在 DS18B20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 ；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。 例如＋ ℃的数字输出为 0191H，－ ℃的数字输出为 FF6FH。 表 24 DS18B20温度值格式表 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LS Byte 23 22 21 20 2 1 2 2 2 3 2 4 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 第三章 芯片功能简介 9 MS Byte S S S S S 26 25 24 （ 2） 高低温报警触发器 TH和 TL 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。 （ 3）配置寄存器 该字节各位的意义如下 表 25 所示。 表 25:配置寄存器结构 TM R1 R0 1 1 1 1 1 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 26 所示（ DS18B20 出 厂时被设置为 12 位）。 （ 4）高速暂存器是一个 9字节的存储器。 开始两个字节包含被测温度的数字量信息；第 5字节分别是 TH、 TL、配置寄存器的临时拷贝，每一次上电复位时被刷新；第 8字节未用，表现为全逻辑 1；第 9字节读出的是前面所有 8个字节的 CRC码，可用来保证通信正确。 高速暂存器 RAM结构图如下表 27所示。 表 26 温度分辨率设置表 R1 R0 分辨率 温度最大转换时间 0 0 9 位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 3. DS18B20的工作时序 DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。 其工作时序 ][3 包括初始化时序、写时序和读时序，如图 44 （ a）（ b）（ c）所示。 表 27 DS18B20暂存寄存器分布 寄存器内容 字节地址 温度值低位 （ LS Byte） 0 温度值高位 （ MS Byte） 1 高温限值（ TH） 2 低温限值（ TL） 3 配置寄存器 4 保留 5 保留 6 保留 7 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 CRC 校验值 8 DS18B20等待 DS18B20Tx产生 15us—16us 脉冲 60240 主机复位脉冲 VCC 480usTX960us 主机 Rx min480us 1Wire Bus GND 图 24 （ a）初始化时序 主机控制 DS18B20 完成任何操作之前必须先初始化，即主机发一复位脉冲(最短为 480us 的低电平 )，接着主机释放总线进入接收状态， DS18B20 在检测到I/O 引脚上的上升沿之后，等待 1560us 然后发出存在脉冲 (60240us 的低电平 )。 写时间片：将数据从高电平拉至低电平，产生写起始信号。 在 15us 之内将所需写的位送到数据线上，在 15us 到 60us 之间对数据线进行采样，如果采样为高电平，就写 1，如果 为低电平，写 0 就发生。 在开始另一个写周期前必须有 1us以上的高电平恢复期。 读时间片 :主机将数据线从高电平拉至低电平 1us 以上，再使数据线升为高电平，从而产生读起始信号。 主机在读时间片下降沿之后 15us 内完成读位。 每个读周期最短的持续期为 60us,各个读周期之间也必须有 1us 以上的高电平恢复期。 主机写“ 0”时隙 主机写“ 1”时隙 VCC 60usTX120us 1ustxcc∞ 1Wire Bus GND DS18B20 采样 1us DS18B20 采样 15us MIN TYP MAX MIN TYP MAX 15us 30us 15us 15us 30us 图 24（ b）写时序 VCC 主机读“ 0”时隙 主机读“ 1”时隙 1Wire Bus GND 主机采样 1us 15us 15us 30us 主机采样 15us 图 24（ c）读时序 4. DS18B20与单片机的典型接口设计 图 25 以 MCS－ 51 系列单片机为例，画出了 DS18B20 与 微处理器的典型连接 ]4[。 图 25（ a）中 DS18B20 采用寄生电源方式，其 VDD 和 GND 端均接地，图 25（ b）中 DS18B20 采用外接电源方式，其 VDD 端用 3V～ 电源供电。 第三章 芯片功能简介 11 (a) 寄生电源工作方式 (b) 外接电源工作方式 图 25 电源工作方式图 5． DS18B20的各个 ROM命令 （ 1） Read ROM [33H] 这个命令允许总线控制器读到 DS18B20的 8位系列编码，惟一的序列号的 8位CRC码。 只有在总线上存 在单只 DS18B20的时候才能用这个命令。 如果总线上有不止一个从机，当所有从机试图同时传送信号时就会发生数据冲突（漏极开路连在一起形成“与”的效果）。 （ 2） Match ROM [55H] 这是个匹配 ROM命令，后跟 64位 ROM序列，让总线控制器在多点总线上定位一只特定的 DS18B20。 只有和 64位 ROM序列完全匹配的 DS18B20才能响应随后的存储器操作。 所有和 64位 ROM序列不匹配的从机都将等待复位脉冲。 这条命令在总线上有单个或多个器件时都可以使用。 （ 3） Skip ROM [0CCH] 这个命令允许总线控 制器不用提供 64位 ROM编码就使用存储器操作命令，在单点总线情况下，可以节省时间。 如果总线上不止一个从机，在命令之后紧跟着发一条读命令，由于多个从机同时传信号。 总线上发生数据冲突（漏极开路连在一起形成“与”的效果）。 （ 4） Search ROM [0F0H] 当一个系统初次启动时，总线控制器并不知道单线总线上有多少个器件或它们的 64位 ROM编码。 搜索 ROM命令允许总线控制器用排除法识别总线上的所有从机的 64位编码。 （ 5） Alarm Search [0ECH] 这条命令的流程和 Search ROM相同。 然而，只 有在最近一次测温后遇到符合报警条件的情况， DS18B20才会响应这条命令。 报警条件定义为温度高于 TH或低于 TL。 只要 DS18B20不掉电，报警状态将一直保持，直到再一次测得的温度值达不到报警条件。 （ 6） Write Scratchpad[4EH] 这个命令向 DS18B20的暂存器 TH和 TL中写入数据。 可以在任何时刻发出复位命令来中止写入。 （ 7） Read Scratchpad[0BEH] 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 这个命令读取暂存器的内容。 读取将从第 1字节开始，一直进行下去，直到第 9（ CRC）字节读完。 如果不想读完所有字节，控制器可以在任何时 刻发出复位命令来中止读取。 （ 8） Copy Scratchpad[48H] 这个命令把暂存器的内容拷贝到 DS18B20的 E2 ROM存储器里，即把温度报警触发器字节存入非易失性存储器里。 如果控制器在这条命令之后跟着发出读时间隙，而 DS18B20又忙于把暂存器拷贝到 E存储器， DS18B20就会输出一个 0，如果拷贝结束的话， DS18B20输出 1。 如果使用寄生电源，总线控制器必须在这条命令后立即启动强上拉，并最少保持 10ms。 （ 9） Convert T[44H] 这个命令启动一次温 度转换而无需其他数据。 温度转换命令被执行，而后DS18B20保持等待状态。 如果控制器在这条命令之后跟着发出时间隙，而 DS18B20有忙于做时间转换的话， DS18B20将在总线上输出一个 0，若温度转换完，则输出 1。 如果使用寄生电源，总线控制器必须在发出这条命令后立即启动强上拉，并最少保持 500ms以上时间。 （ 10） Read E2 [0B8H] 这条命令把 触发器里的值拷贝回暂存器。 这种拷贝操作在 DS18B20上电时自动执行，这样一上电暂存器里马上存在有效的数据了。 若在这条命 令之后发出读数据隙，器件会输出温度转换忙的标识： 0为忙， 1为完成。 （ 11） Read Power Supply[0B4H] 若把这条命令发给 DS18B20后发出读时间隙，器件会返回它的电源模式： 0为寄生电源， 1为外部电源。 第四章 系统硬件电路的设计 13 第四章 .系统硬件电路的设计 主控制电路和测温控制电路原理图 主控制电路由 AT89C52 及外围元件构成，测温电路由 DS18B 预置数电路和报警电路组成。 AT89C52 是此硬件电路设计的核心，通过 AT89C52 的管脚 与 DS18B20 相连，控制温度的读出和显示。 预置数电路由两个按 键和两个数码管组成，两个按键分别与 AT89C52 的管脚 和 相连。 报警电路很简单，只有一个发光二极管，与 AT89C52 的 管脚相连，若实际测量的温度值大于预置温度值，则发光二极管亮，即为报警标志。 硬件电路的功能都是与软件编程相结合而实现的。 具体电路原理图如下图 31 所示。 图 31主控制电路和测温控制电路原理图 驱动电路模块原理图 驱动电路由 ULN2803A 组成，通过网络标号 P20P27 与单片机相连，通过网络标号 C0C7 与显示电路数码管相连，实现位控制功能。 具体电路如下图 22所示。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 图 32 驱动电路原理图 图 33 显示电路原理图 显示模块原理图 采用动态显示方案， 设计中使用八个共阴极数码管作为显示载体，通过八路并口传输，共使用了十六个 I/O口。 显示时采用循环移位法，即八位数码管依次循环点亮，利用人眼睛的视觉暂留效果达到连续显示，主程序每运行一遍便调用一次显示子程序，将数据显示出来。 显示电路由八位共阴极的数码管组成，通过网络标号 A、 B、 C、 D、 E、 F、G、 DP等与 AT89C52的 P1口相连，由八个 136欧的电阻驱动，实现段控制功能。