基于at89c2051單片機的數字溫度計設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 職業技術學院 5 圖 3 DS18B20 內部結構 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器還包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結構為 8字節的存儲器，結構如圖 4所示。頭 2個字節包含測得的溫度信息，第 3和第 4 字節 TH 和 TL 的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。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。 DS18B20 工作時寄存器中的分辨率轉換為相應精度的溫度數值。該字節各位的定義如圖 4 所示。低 5 位一直為１， TM 是工作模式位，用于設置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式， DS18B20 出廠時該位被設置為 0，用戶要去改動， R1和 R0 決定溫度轉換的精度位數，來設置分辨率。 I/O C 64 位 ROM 和 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 河南工業職業技術學院 6 TM R1 1R0 1 1 1 1 .... 圖 4 DS18B20 字節定義 由表 1 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。因此，在實際應用中要將分辨率和轉換時間權衡考慮。 高速暫存 RAM 的第 8 字節保留未用，表現為全邏輯 1。第 9字節讀出前面所有 8字節的 CRC 碼，可用來檢驗數據，從而保證通信數據的正確性。 當 DS18B20 接收到溫度轉換命令后，開始啟動轉換。轉換完成后的溫度值就以 16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 2字節。單片機可以通過單線接口讀出該數據，讀數據時低位在先，高位在后，數據格式以 ℃／ LSB 形式表示。 當符號位 S＝ 0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉換為十進制；當符號位 S＝ 1時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數值。表 2是一部分溫度值對應的二進制溫度數據。 圖 5 DS18B20 溫度轉換時間表 DS18B20 完成溫度轉換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TＬ字節內容作比較。若Ｔ＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內的報警標志位置位，并對主機發溫度 LSB 溫度 MSB TH用戶字節 1 TL用戶字節 2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 河南工業職業技術學院 7 出的報警搜索命令作出響應。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進 行報警搜索。 在 64 位 ROM 的最高有效字節中存儲有循環冗余檢驗碼（ CRC）。主機 ROM的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比較，以判斷主機收到的 ROM 數據是否正確。 DS18B20 的測溫原理是這樣的 ,器件中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器１；高溫度系數晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數器２的脈沖輸入。器件中還有一個計數門，當計數門打開時， DS18B20 就對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖進行計數進而完成溫度測量。計數門的開啟時間由高溫度系數振蕩器來決定，每次測量前，首先將－ 55℃所對應的一個基數分別置入減法計數器１、溫度寄存器中，計數器１和溫度寄存器被預置在－ 55℃所對應的一個基數值。 減法計 數器１對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當減法計數器１的預置值減到０時，溫度寄存器的值將加１，減法計數器１的預置將重新被裝入，減法計數器１重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環直到減法計數器計數到０時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數器的預置值，只要計數器門仍未關閉就重復上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。 圖 6 部分溫度值對表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +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 河南工業職業技術學院 8 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統對 DS18B20 的各種操作按協議進行。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。 系統硬件電路 主板電路 系統整體硬件電路包括，傳感器數據采集電路，溫度 顯示電路，單片機主板電路等 。 + 該試驗板采用 DS18B20 溫度傳感器作為溫度接收器件，將采樣的溫度以二進制代碼的形式傳送給單片機 AT89C2051，單片機將接收到的二進制信息經過運算在以十進制的形式在數碼管上顯示其溫度值，以便于直觀讀取。其圖如下 RST/VPPXTAL2XTAL1GNDVCCU2AT89S205110uFC310KR1S1GNDVCCRSTVCCGNDK3f2g1e4d5K8c7DP6b9a10SMG1SMGK3f2g1e4d5K8c7DP6b9a10SMG2SMG12Y1XTAL30pFC130pFC2GNDXTAL2XTAL1XTAL2R3R4R5R6R7R9R8R10a