基于单片机水温控制系统的设计(编辑修改稿)

基于单片机水温控制系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

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。 湖南科技大学本科生课程设计 11 必须发出 [44h]命令。 在那之后，产生的温度数据以两个字节的形式被存储到高速暂存器的温度寄存器中， DS18B20 继续保持等待状态。 当 DS18B20由外部电源供电时，总线控制器在温度转换指令之后发起“读时序”，DS18B20 正在温度转换中返回 0,转换结束返回 1。 DS18B20 中的温度传感器完成对温度的测量，用 16 位二进制形式提供，形式表达，其中头五位 S 为符号位。 如：＋ ℃的数字输出为0000 0001 1110 0001（正温度直接把二进制数转成十进制乘以单位温度即得到温度值，对于负温度则取反加 1 后把二进制数转成十进制）。 DS18B20 的存储器有一个暂存 SRAM 和一个存储高低报警触发值 TH 和TL 的非易失性电可擦除 EEPROM 组成。 注意当报警功能不使用时， TH和 TL寄存器可以被当作普通寄存器使用。 所有的存储器指令被详述于 DS18B20功能指令节。 位 0 和位 1 为测得温 度信息的 LSB 和 MSB。 这两个字节是只读的。 第 2 和第 3 字节是 TH 和 TL 的拷贝。 位 4 包含配置寄存器数据，其被详述于配置寄存器节。 位 5， 6 和 7 被器件保留，禁止写入；这些数据在读回时全部表现为逻辑 1。 EPROM 寄存器中的数据在器件掉电时仍然保存；上电时，数据被载入暂存器。 数据也可以通过召回 EEPROM 命令从暂存器载入 EEPROM。 总线控制器在发出这条命令后发出读时序， DS18B20 返回 0表示正在召回中，返回 1 表示操作结束。 存储器的第 4 位为配置寄存器。 上电默认设置位 6： R0=1：位 5： R1=1。 精度和转换时间之间 有直接的关系。 暂存器的位 7（为 0）和位 0~4（为 1）被器件保留，禁止写入。 即 12 位精度时存储器状态为 0111 1111 在读回数据时，它们全部表现为逻辑 1。 DS18B20 完成一次温度转换后，就拿温度值与和存储在 TH 和 TL中一个字节的用户自定义的报警预置值进行比较。 标志位（ S）指出温度值的正负：正数 S=0,负数 S=1。 TH 和 TL寄存器是非易失性的，所以它们在掉电时仍然保存数据。 当 TH 和 TL为 8 位寄存器时， 4 位温度寄存器中的 11个位用来和 TH、 TL 进行比较。 如果测得的温度高于 TH或低于 TL，报警条件成立， DS18B20 内部就会置位一个报警标识。 每进行一次测温就对这个标识进行一次更新；因此，如果报警条件不成立了，在下一次温度转换后湖南科技大学本科生课程设计 12 报警标识将被移去。 总线控制器通过发出报警搜索命令 [ECh]检测总线上所有的 DS18B20 报警标识。 任何置位报警标识的 DS18B20 将响应这条命令，所以总线控制器能精确定位每一个满足报警条件的 DS18B20。 如果报警条件成立，而 TH 或 TL 的设置已经改变，另一个温度转换将重新确认报警条件。 其内部结构如图 ： 图 DS18B20 内部结构示意图 因为一线通信接口，必须在先完成 ROM 设定，否则记忆和控制功能将无法使用。 主要首先 DS18B20 提供以下功能命令之一：读 ROM， ROM 匹配，搜索 ROM，跳过 ROM，报警检查。 若指令成功地使 DS18B20 完成温度测量，数据存储在 DS18B20 的存储器。 一个控制功能指挥指示 DS18B20 的演出测温。 测量结果将被放置在 DS18B20 内存中，并可以让阅读发出记忆功能的指挥，阅读内容的片上存储器。 温度报警触发器 TH和 TL都有一字节 EEPROM的数据。 如果 DS18B20 不使用报警检查指令，这些寄存器可作 为一般的用户记忆用途。 在片上还载有配置字节以理想的解决温度数字转换。 写 TH，TL 指令以及配置字节利用一个记忆功能的指令完成。 所有的数据的读、写64位ROM和单总线端口 存储器和控制逻辑 存储器 温度传感器 上触发 TH 下触发 LH 高速暂存器 8 位 CRC 产生器 DQ 内部 Vdd Vdd 电源检测 湖南科技大学本科生课程设计 13 都是从最低位开始。 读 /写时序 DS18B20 的数据读写是通过时序处理位来确认信息交换的。 其与单片机的连接电路如图 ： 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 2020/ 5/ 22 S he e t of F i l e : G : \新建文件夹 \ c \ S H E E T C H D O C D r a w n B y :123456789H e a de r 9P5P 00P 01P 02P 03P 04P 05P 06P 07P 10P 20P 21P 22P 23P 34P 35P 36P 37V C CV C C12X T A LY1C8C910KR 1512L19012Q1K2V C C1KR 121KR 1010uFC7V C CB e l lL S 1 V C CDQ2GND1V C C3D S 18B 20U0R 11V C CP 34r s tA T 89S 52P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178R E S E T9P 3010P 3111P 3212P 3313P 3414P 3515P 3616P 3717X T A L 218X T A L 119GND20P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 0732P 0633P 0534P 0435P 0336P 0237P 0138P 0039V C C40U3图 : DS18B20 数字温度计与 AT89S52 单片机的连接 其它部分硬件电路 LED 显示电路 LED 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字。 可以显示 ：时间、日期、温度等可以用数字代替的参数。 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“ 8”可分为 1 位、 2 位、 4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。 共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。 共阳极数码管在应用时应将公共极COM 接到 +5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。 当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。 动态驱动是将所有数码管的 8个显示笔划 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名湖南科技大学本科生课程设计 14 端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM增加位选通控制电路，通过由各自独立的 I/O 线控制，当单片机的 P0 口输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对 位选通 COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。 通过分时轮流控制各个数码管的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。 在本设计中采用了 四位八段数码管，用动态驱动来显示温度的值，如图 所示： 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 2020/ 5/ 15 S he e t of F i l e : J : \郭衍璋 \ ..\ S H E E T C H D O C D r a w n B y :7S E Ga11b7c4d2e1f10g5dp3c112c29c38c46S M 1R2P 00Q2 Q3 Q4 Q51KR 171KR 181KR 191KR 20V C CP 21 P 22 P 23P 20R3R4R6R7R7R8R9P 01 P 02 P 03 P 04 P 05 P 06 P 07 图 LED 显示电路图 按键电路 除去复位按键及继电器外，系统的键盘共有三个按键，判断 K3～ K5键是否按下，可采用软件查询和中断的方法，当某个键按下时，低电平有效。 3 个键 K3～ K5 的功能定义如表所示： 表 K3～ K5 键的定义 按键 键名 功能 湖南科技大学本科生课程设计 15 K3 功能转换键 地信号此键按下，显示温度设定值，按键松开，显示当前温度开漏单总线接口引脚。 K4 加 1 键 设定温度值加 1 K5 减 1 键 设定温度值减 1 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 2020/ 5/ 15 S he e t of F i l e : J : \郭衍璋 \ ..\ S H E E T C H D O C D r a w n B y :K3K4K5P 35P 36P 37 图 按键电路 报警与控制电路 在微型计算机控制系统中，为了安全生产，对于一些重要的参数或系统部位，都设有紧急状态报警系统，以便提醒操作人员注意，或采取紧急措施。 其方法就是把计算机采集的数据或记过计算机进行数据处理、数字滤波、标度变换之后，与该参数设定值进行比较。 如果高于设置值 1 度则进行报警，否则就作为采样的正常值，进行显示和控制。 同样水箱内的温度超出低高设定的温度范围内时 输出高电平“ 0”时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约 +5V 电压而鸣叫，出报警声音；单片机的 输出低电平，此时红 色指示灯灭，直到低于设定的最高温度时， 输出高时，三极管截止，蜂鸣器停止发声， 输出电平高电平，发光二极管。