基于c51單片機,ds18b20溫度計的設計與實現范文模板參考資料-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 振蕩器和時鐘電路 （ 2） 管腳說明： VCC： 供電電壓。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。當 P3口寫入 “1” 后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現。如下圖 、 所示： 圖 圖 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器是 采用美 國 DALLAS 公司生產的 DS18B20 可組網數字溫度傳感器芯片，經焊接，外加不銹鋼保護管封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域 ,并且可根據實際要求通過簡單的編程實現 9～ 12位的數字值讀數方式。 I/O C 64 位 ROM 單 線 接 口 高速緩存 存儲器與控制邏 輯 溫度傳感器 高溫觸發器 TH 低溫觸發器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發生器 Vdd 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 9 圖 DS18B20 內部結構 DS18B20 內部結構主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發的 溫度報警觸發器 TH 和 TL、配置寄存器。 由表 可見， DS18B20 溫度轉換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數據轉換時間越長。表 2 是一部分溫度值對應的二進制溫度數據。操作協議為：初使化 DS18B20（發復位脈沖）→發 ROM 功能命令→發存儲器操作命令→處理數據。若低電平，寫入的位是 0。當主機需要對眾多在線 DS18B20 的某一個進行操作時，首先要發出匹配 ROM 命令 (55H)，緊接著主機提供 64 位序列 (包括該DS18B20 的 48 位序列號 )。 DS1820 使用中注意事項 DS1820 雖然具有測溫系統簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優點 ,但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： (1)較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償 ,由于 DS1820 與微處理器間采用串行數據傳送 ,因此 ,在對 DS1820 進行讀寫編程時 ,必須嚴格的保證讀寫初始化 跳過 ROM 變換溫度 等待 1S 初始化 設置 1820 個 數 匹配 ROM 讀存儲器 存放在緩沖區指針增 1 初始化 b1=0? 否 是 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 14 時 序 ,否則將無法讀取測溫結果。因此 ,在用 DS1820 進行長距離測溫系統設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。該器件采用 ATMEL 高密度非易圖 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 15 失存儲器制造技術制造，與工業標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 （ 2）單片機 芯片 的 擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。 AT89C51 的時鐘產生方式有兩種：內部時鐘電方式和外部時鐘方式。 （ 5） AT89C51 的最小應用系統 AT89C51 是片內有程序存儲器的單片機，要構成最小應用系統時只要將單片機接上外部的晶體或時鐘電路和復位電路即可，如圖 所示。考慮到實際應用中寄生電源供電方式適應能力差且易損壞，此處采用電源供電方式， I/O 口接單片機的 口。 開始 溫度比較子程序 是否超出上下限 返 回 圖 主程序流程 主程序 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量的當前溫度值，溫度測量每 1s 進行一次。選元器件時，盡量選擇能使電路簡化的器件。在對 PCB 圖設計時首先要添加封裝庫，這樣原理圖中給予的封裝才能有效，然后調入網絡表看原理圖的封裝，命名等是否有錯，如果沒錯便可進行下一步操作。當然為了美觀在布線中最好不要出現跳線。在目測完之后，利用萬用表來測量連線和接 點，檢查它們的通斷狀態是否和設計一樣。第三步是系統連調，即進行軟件和硬件聯合調試。上電后，顯示當前溫度。設計的所有功能全部得以實現。直到采取措施改變環境溫度在上下限范圍內或調整溫度上下限。合肥，中國科學技術大學出版社， 2021. [12]范立南，謝子殿 .單片機原理及應用教程 .北京大學出版社， 2021. [13]沈德金 .MCS51 系列單片機接口電路與應用程序實例 .：北京航空航天大學 .2021. [14]潘松，趙敏笑電子技術專業英語此時數碼管應顯示初值 025，由于顯示時間稍短，一閃即過。進而到考慮采用中斷方式解決此問題，但因為DS18B20 正常工作有嚴格的時序限制，否則不能正常 工作，而中斷則在很大可能上會影響到 DS18B20 正常工作。證明顯示電路正常。第四步是聯機檢查。對于懷 疑是復位電路故障而不能正常工作的單片機也可以采用模擬復位的方法來判斷，單片機正常工作時第 9 腳對地電壓為零，可以用導線短時間和＋ 5V 連接一下，模擬一下上電復位，如果單片機能正常工作了，說明這個復位電路有問題。把設計布局好的 PCB 圖打印出來之 后，然后進行壓板、腐蝕、鉆孔。 利用 Protel 99SE 畫原理圖。溫度轉換命令子程序流程圖，如圖 所示 圖 溫度轉換流程圖 發 DS18B20 復位命令 發跳過 ROM 命令 發溫度轉換開始命令 結束 發 DS18B20 復位命令 發跳過 ROM 命令 發讀取溫度命令 讀取操作， CRC 校驗 9 字節完？ CRC 校驗正？ 確？ 移入溫度暫存器 結束 N N Y Y 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 21 計算溫度子程序 計算溫度子程序將 RAM 中讀取值進行 BCD 碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖 所示。圖中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內時，發出報警鳴叫聲音。另一種是寄生電源供電方式，如圖 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉。 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 16 （ 4）單片機的復位電路 本設計中 AT89C51 是采用上電 自動復位和按鍵復位兩種方式。但 RAM，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。 該反向放大器可以配置為片內振蕩器。 穩壓電源 7805 7805 管腳圖 如圖 所示： 各部分電路說明 單片機控制部分 在本設計中，采用了 AT89C51 單片機作為本電路的核心電路的設計。 (3)連接 DS1820 的總線電纜是有長度限制的。在 DS18B20 組成的測溫系統中，主機在發出跳過 ROM 命令之后，再發出統一的溫度轉換啟動碼 44H，就可以實 現所有 DS18B20 的統一轉換，再經過 1s 后，就可以用很少的時間去逐一讀取。 ③讀時間隙 見圖 ，主機總線 to時刻從高拉至低電平時，總線只須保持低電平 l us。 (2) ROM 操作命令 總線主機檢測到 DS18B20 的存在 便可以發出 ROM 操作命令之一 這些命令表 ： 表 ROM操作命令 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉換時間 /MS 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 指 令 代 碼 Read ROM(讀 ROM) [33H] 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 11 (3)存儲器操作 命令如表 ： 表 存儲器操作命令 (4)時序 主機使用時間隙(time slots)來讀寫 DS18B20的數據位和寫命令字的位 ①初始化 圖 初始化時序 時序見圖 ，主機總線 to 時刻發送一復位脈沖 (最短為 480us 的低電平信號 )，接著在 tl 時刻釋放 總線 并進入接收狀態。 在 64 位 ROM 的最高有效字節中存儲有循環冗余檢驗碼（ CRC）。 當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。第 5個字節，為配置寄存器，它的內容用于確定溫度值的數字轉換分辨率。 陜西教育學院 高等專科學校畢業設計（論文） 第 頁 8 * 工作電源 : 3~5V/DC * 測量結果以 9 位數字量方式串行傳送。 XTAL1： 反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘