基于單片機(jī)ds18b20的溫度測控課程設(shè)計(jì)-資料下載頁

【導(dǎo)讀】課程設(shè)計(jì)(論文) -I- 莄蒁羇膁芀蒀聿莆薈蒀蝿腿蒄蕿袁莄莀薈羃膇芆薇肅羀蚅薆裊膅薁薅羇肈蕆薄肀芄莃薄蝿?wù)剀邓A袂節(jié)薈螞羄肅蒄蟻肆芀莀蝕螆肅芆蠆羈艿節(jié)蚈肁膁薀蚈螀莇蒆蚇袃膀莂蚆羅蒞羋螅肇膈薇螄螇羈蒃螃衿膆葿螂肁罿蒞螂螁芅芁螁袃肇蕿螀羆芃蒅蝿肈肆莁袈螈芁芇袇袀肄薆袇芀薂袆膅肂蒈裊襖莈莄蒁羇膁芀蒀聿莆薈蒀蝿腿蒄蕿袁莄莀薈羃膇芆薇肅羀蚅薆裊膅薁薅羇肈蕆薄肀芄莃薄蝿?wù)剀邓A袂節(jié)薈螞羄肅蒄蟻肆芀莀蝕螆肅芆蠆羈艿節(jié)蚈肁膁薀蚈螀莇蒆蚇袃膀莂蚆羅蒞羋螅肇膈薇螄螇羈蒃螃衿膆葿螂肁罿蒞螂螁芅芁螁袃肇蕿螀羆芃蒅蝿肈肆莁袈螈芁芇袇袀肄薆袇芀薂袆膅肂蒈裊襖莈莄蒁羇膁芀蒀聿莆薈蒀蝿腿蒄蕿袁莄莀薈羃膇芆薇肅羀蚅薆裊膅薁薅羇肈蕆薄肀芄莃薄蝿?wù)剀邓A袂節(jié)薈螞羄肅蒄蟻肆芀莀蝕螆肅芆蠆羈艿節(jié)蚈肁膁薀蚈螀莇蒆蚇袃膀莂蚆羅蒞羋螅肇膈薇螄螇羈蒃螃衿膆葿螂肁罿蒞螂螁芅芁螁袃肇蕿螀羆芃蒅蝿肈肆莁袈螈芁芇袇袀肄薆袇芀薂袆膅肂蒈裊襖莈莄蒁羇膁

　　

【正文】 作命令、 存儲器操作命令和控制操作。要使傳感器工作，一切處理均嚴(yán)格按照時(shí)序。 主機(jī)發(fā)送（ Tx） 復(fù)位脈沖（最短為 480μ s 的低電平信號）。接著主機(jī)便釋放此線并進(jìn)入接收方式（ Rx）。總線經(jīng)過 。在檢測到 I/O 引腳上的上升沿之后， DS18B20 等待 15～ 60μ s,并且接著發(fā)送脈沖（ 60～ 240μ s 的低電課程設(shè)計(jì) (論文 ) 17 平信號）。然后以存在復(fù)位脈沖表示 DS18B20 已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收，然后給出正確的ROM 命令和存儲操作命令的數(shù)據(jù)。 DS18B20 通過使用時(shí)間片來讀出和寫入數(shù)據(jù)，時(shí)間片用于處理 數(shù)據(jù)位和進(jìn)行何種指定操作的命令。它有寫時(shí)間片和讀時(shí)間片兩種： ? 寫時(shí)間片：當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時(shí)，產(chǎn)生寫時(shí)間片。有兩種類型的寫時(shí)間片：寫 1 時(shí)間片和寫 0 時(shí)間片。所有時(shí)間片必須有 60 微秒的持續(xù)期，在各寫周期之間必須有最短為 1微秒的恢復(fù)時(shí)間 . ? 讀時(shí)間片：從 DS18B20 讀數(shù)據(jù)時(shí)，使用讀時(shí)間片。當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉至邏輯低電平時(shí)產(chǎn)生讀時(shí)間片。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少 1 微秒；來自 DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在時(shí)間下降沿之后的 15 微秒內(nèi)有效。為了讀出從讀時(shí)間片開始算起 15微秒的 狀態(tài)，主機(jī)必須停止把引腳驅(qū)動拉至低電平。在時(shí)間片結(jié)束時(shí)， I/O 引腳經(jīng)過外部的上 _鱯 __9L_€ %拉電阻拉回高電平，所有讀時(shí)間片的最短持續(xù)期為 60 微秒，包括兩個(gè)讀周期間至少 1μ s 的恢復(fù)時(shí)間。 一旦主機(jī)檢測到 DS18B20 的存在，它便可以發(fā)送一個(gè)器件 ROM 操作命令。所有 ROM 操作命令均為 8位長。 所有的串行通訊，讀寫每一個(gè) bit 位數(shù)據(jù)都必須嚴(yán)格遵守器件的時(shí)序邏輯來編程，同時(shí)還必須遵守總線命令序列，對單總線的 DS18B20 芯片來說，訪問每個(gè)器件都要遵守下列命令序列：首先是初始化；其次執(zhí)行 ROM 命 令；最后就是執(zhí)行功能命令 (ROM 命令和功能命令后面以表格形式給出 )。如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線器件不會響應(yīng)主機(jī)。當(dāng)然，搜索 ROM命令和報(bào)警搜索命令，在執(zhí)行兩者中任何一條命令之后，要返回初始化。 基于單總線上的所有傳輸過程都是以初始化開始的，初始化過程由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和從機(jī)響應(yīng)的應(yīng)答脈沖組成。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)，且準(zhǔn)備就緒。 在主機(jī)檢測到應(yīng)答脈沖后，就可以發(fā)出 ROM 命令。這些命令與各個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一64 位 ROM 代碼相關(guān)。在主機(jī)發(fā)出 ROM命令，以訪問某個(gè)指定的 DS18B20，接著就可以 發(fā)出 DS18B20支持的某個(gè)功能命令。這些命令允許主機(jī)寫入或讀出 DS18B20便箋式 RAM、啟動溫度轉(zhuǎn)換。軟件實(shí)現(xiàn) DS18B20的工作嚴(yán)格遵守單總線協(xié)議： (1)主機(jī)首先發(fā)出一個(gè)復(fù)位脈沖，信號線上的 DS18B20 器件被復(fù)位。 (2)接著主機(jī)發(fā)送 ROM命令，程序開始讀取單個(gè)在線的芯片 ROM編碼并保存在單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲器中，把用到的 DS18B20 的 ROM 編碼離線讀出，最后用一個(gè)二維數(shù)組保存 ROM 編碼，數(shù)據(jù)保存在 X25043中。 (3)系統(tǒng)工作時(shí)，把讀取了編碼的 DS18B20 掛在總線上。發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令，再 總線復(fù)位。 (4)然后就可以從剛才的二維數(shù)組匹配在線的溫度傳感器，隨后發(fā)溫度讀取命令就可以獲得對應(yīng)的度值了。 課程設(shè)計(jì) (論文 ) 18 在主機(jī)初始化過程，主機(jī)通過拉低單總線至少 480us，來產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著，主機(jī)釋放總線，并進(jìn)入接收模式。當(dāng)總線被釋放后，上拉電阻將單總線拉高。在單總線器件檢測到上升沿后，延時(shí) 15～ 60us，接著通過拉低總線 60～ 240us，以產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。 寫時(shí)序均起始于主機(jī)拉低總線，產(chǎn)生寫 1 時(shí)序的方式：主機(jī)在拉低總線后，接著必須在 15us之內(nèi)釋放總線。產(chǎn)生寫 0 時(shí)序的方式：在主機(jī)拉低總線后，只需在整個(gè)時(shí)序期間保 持低電平即可 (至少 60us)。在寫字節(jié)程序中的寫一個(gè) bit 位的時(shí)候，沒有按照通常的分別寫 0時(shí)序和寫 1 時(shí)序，而是把兩者結(jié)合起來，當(dāng)主機(jī)拉低總線后在 15us 之內(nèi)將要寫的位 c 給 DO：如果 c 是高電平滿足 15us 內(nèi)釋放總線的要求，如果 c是低電平，則 DO＝c這條語句仍然是把總線拉在低電平，最后都通過延時(shí) 58us 完成一個(gè)寫時(shí)序 (寫時(shí)序 0或?qū)憰r(shí)序 1)過程。 寫時(shí)間時(shí)序：當(dāng)主機(jī)把數(shù)據(jù)從邏輯高電平拉到邏輯低電平的時(shí)候，寫時(shí)間隙開始。有兩種寫時(shí)間隙，寫 1 時(shí)間隙和寫 0 時(shí)間隙。所有寫時(shí)間隙必須最少持續(xù) 60μ s，包括兩個(gè)寫周期至少 1μ s 的恢復(fù)時(shí)間。 I/O線電平變低后， DS18B20 在一個(gè) 15μ s 到 60μ s 的窗口內(nèi)對 I/O 線采樣。如果線上事高電平，就是寫 1，如果是低電平，就是寫 0。主機(jī)要生成一個(gè)寫時(shí)間隙，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平然后釋放，在寫時(shí)間隙開始后的 15μ s 內(nèi)允許數(shù)據(jù)線拉到高電平。主機(jī)要生成一個(gè)寫 0 時(shí)間隙，必須把數(shù)據(jù)線拉到低電平并保存 60μ s。 每個(gè)讀時(shí)隙都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線 1us，在主機(jī)發(fā)起讀時(shí)序之后，單總線器件才開始在總線上發(fā)送 0 或 1。所有讀時(shí)序至少需要 60us。 溫度報(bào)警電路 本設(shè) 計(jì)采軟件處理報(bào)警，利用有源蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警輸出，采用直流供電。當(dāng)所測溫度超過獲低于所預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，數(shù)據(jù)口相應(yīng)拉高電平，報(bào)警輸出。（也可采用發(fā)光二級管報(bào)警電路，如過需要報(bào)警，則只需將相應(yīng)位置 1，當(dāng)參數(shù)判斷完畢后，再看報(bào)警模型單元 ALARM 的內(nèi)容是否與預(yù)設(shè)一樣，如不一樣，則發(fā)光報(bào)警）報(bào)警電路硬件連接見圖 。 圖 蜂鳴器電路連接圖 課程設(shè)計(jì) (論文 ) 19 4 軟件設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè) 控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測量、計(jì)算、顯示、通訊等。每一個(gè)執(zhí)行軟件也就是一個(gè)小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時(shí)性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。 主程序模塊 主程序需要調(diào)用 4 個(gè)子程序，分別為數(shù)碼管顯示程序，溫度測試及處理子程序，報(bào)警子程序 ，中斷設(shè)定子程序。各模塊程序功能如下： ●數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。 ●溫度測試及處理程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。 ●報(bào)警子程序：進(jìn)行溫度上下限判斷及報(bào)警輸出。 ●中斷設(shè)定程序：實(shí)現(xiàn)設(shè)定上下限報(bào)警功能。 主程序流程見圖 ： 課程設(shè)計(jì) (論文 ) 20 圖 DS18B20初始化流程圖 圖 溫度檢測模塊 DS18B20在單片機(jī)控制下分三 個(gè)階段 : ● 18B20 初始化：初始化流程圖見圖 ●讀 18B20時(shí)序：讀 DS18B20流程見圖 ： ●寫 18B20時(shí)序：寫 18B20 流程見圖 課程設(shè)計(jì) (論文 ) 21 圖 DS18B20流程圖 圖 DS18B20流程圖 報(bào)警模塊 課程設(shè)計(jì) (論文 ) 22 流程見圖 報(bào) 警 程 序讀 取 出 溫 度 值 C清 除 報(bào) 警 標(biāo) 志 位C M A X ？C M I N ？置 上 限 報(bào) 警 標(biāo) 志置 下 限 報(bào) 警 標(biāo) 志報(bào) 警 裝 置 運(yùn) 行是 否 有 參 數(shù) 報(bào) 警返 回YYNNY 圖 報(bào)警 模塊子程序流程圖 中斷設(shè)定模塊 中斷模塊采用了外中斷和內(nèi)中斷套用方法。當(dāng)設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警時(shí)，利用INT0口進(jìn)行中斷， set 鍵進(jìn)行上下限報(bào)警溫度設(shè)定，進(jìn)入溫度設(shè)定狀態(tài)后（按一下溫度設(shè)定鍵），首先會提示顯示“ UP”字母，表示要用戶設(shè)定高溫報(bào)警溫度，按 S3 鍵 ，表示本位數(shù)字 +1，按 S4 表示移向下一位，如果 4 位高溫設(shè)定完畢，則顯示“ DO”，表示要用戶設(shè)定低溫報(bào)警溫度。 4位低溫設(shè)定完畢，如果用戶設(shè)置的高溫比設(shè)定的低溫高的話則顯示“ ERRO”表示錯(cuò)誤提示，同時(shí)會有蜂鳴器及時(shí)報(bào)警提示，然后自動顯示 “ UP”，讓用戶重新進(jìn)行溫度設(shè)定。中斷設(shè)定子程序流程圖見下圖 課程設(shè)計(jì) (論文 ) 23 5 總 結(jié) 經(jīng)過將近數(shù)日的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，終于完成了我的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，雖然沒有完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但從心底里說，還是高興的，在本次設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前還做過這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長進(jìn)了很多，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，雖然以前寫過幾次程序，但我覺的寫好一個(gè)程序并不是一件簡單的事，舉個(gè)例子，以前寫的那幾次，數(shù)據(jù)加減時(shí)，我用的都是 BCD 碼，這一次，我全部用的都是 16 進(jìn) 制的數(shù)直接加減，顯示處理時(shí)在用除法去刪分 ,感覺效果比較好，有好多的東西，只有我們?nèi)ピ囍隽耍拍苷嬲恼莆眨粚W(xué)習(xí)理論有些東西是很難理解的，更談不上掌握。 關(guān)于顯示一直是 85 度的問題一方面是電源開關(guān)沒有重啟，第二個(gè)就是急于在溫度傳課程設(shè)計(jì) (論文 ) 24 感器轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)讀取數(shù)據(jù)。 從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。 參考文獻(xiàn)