基于單片機(jī)的雙路溫控裝置論文.doc

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 56 頁 共 56 頁1 緒論本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的雙路溫度測(cè)控系統(tǒng)的組成、設(shè)計(jì)方案、電路原理、程序設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)仿真過程。DS18B20雙路溫度控制系統(tǒng)是以AT89C52單片機(jī)作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20，時(shí)鐘芯片DS1302和存儲(chǔ)器24C32為控制對(duì)象，用LM032L液晶顯示，運(yùn)用C語言實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計(jì)完成了讀DS18B20的ROM序列號(hào)電路和雙路溫度選擇檢測(cè)及分屏顯示電路。借助仿真工具Proteus和單片機(jī)編程軟件Keil實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器LM032L、DS18B20、DS1302、24C32等進(jìn)行了調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了課題設(shè)計(jì)目的。單片機(jī)系統(tǒng)通過配置顯示模塊，可以實(shí)時(shí)顯示雙路溫度和時(shí)間日期，通過鍵盤調(diào)出存儲(chǔ)在24C32A的時(shí)間及與其對(duì)應(yīng)的當(dāng)時(shí)的溫度信息，該設(shè)計(jì)可為溫度用戶提供實(shí)時(shí)可靠的采集及控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度和通風(fēng)的控制，并有高溫報(bào)警功能。1.1 課題背景及意義近年來，溫度測(cè)控領(lǐng)域發(fā)展迅速，并隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫度的測(cè)控芯片也相應(yīng)的登上了歷史的舞臺(tái)，能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛使用。在人類的生活環(huán)境中,溫度扮演了極其重要的角色。無論你生活在哪里，無論從事什么工作，無時(shí)無刻不在與溫度打著交道?，F(xiàn)代社會(huì)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，給我們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么可編程控制器的出現(xiàn)則給現(xiàn)代工業(yè)監(jiān)測(cè)控制領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。在現(xiàn)代社會(huì)中，溫度控制不僅僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個(gè)方方面面。本課題主要涉及傳感器技術(shù)、單片機(jī)系統(tǒng)以及LCD這三方面的應(yīng)用，下面就這三方面的概念、發(fā)展和應(yīng)用分別進(jìn)行介紹1。21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，科技的不斷進(jìn)步帶動(dòng)了測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)也發(fā)生了巨大的變化，我們已經(jīng)進(jìn)入了飛速發(fā)展的信息時(shí)代，測(cè)控技術(shù)也成為當(dāng)今科技的主流之一，被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，其目的在于： （1）本課題綜合了現(xiàn)代測(cè)控、電子信息、計(jì)算機(jī)技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域方方面面的知識(shí)，具有綜合性、科學(xué)性、代表性，可全面檢驗(yàn)和促進(jìn)學(xué)生的理論素養(yǎng)和工作能力。（2）本課題的研究可以使學(xué)生更好地掌握基于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，提高電子產(chǎn)品研發(fā)素質(zhì)、增強(qiáng)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作的能力。（3）掌握一個(gè)顯示屏和一個(gè)溫度傳感器的原理、性能、使用特點(diǎn)和方法，利用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程。1.2 溫度傳感器國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平傳感器屬于信息技術(shù)前沿的尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)究和生活領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了一下三個(gè)階段：傳統(tǒng)的分離式溫度傳感器（含敏感元件）、模擬集成溫度傳感器/控制器和數(shù)字溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正由模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，同時(shí)具有抑制串模干擾能力強(qiáng)、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字式溫度傳感器就是能把溫度物理量，通過溫度敏感元件和相應(yīng)電路轉(zhuǎn)換成方便計(jì)算機(jī)、PLC、智能儀表等數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接讀取得數(shù)字量的傳感器。數(shù)字式溫度傳感器的接口形式有RS232數(shù)據(jù)格式接口；RS485數(shù)據(jù)格式接口、一總線數(shù)據(jù)格式接口、CAN總線數(shù)據(jù)格式接口、ZIGBEE數(shù)據(jù)格式接口、TCP/IP數(shù)據(jù)格式接口等。在信息化數(shù)字化程度越來越高的今天，擔(dān)當(dāng)信息處理與交換重任的機(jī)房是整個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)工程的數(shù)據(jù)傳輸中心、數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)交換中心2。為保證機(jī)房設(shè)備正常運(yùn)行及工作人員有一個(gè)良好的工作環(huán)境，對(duì)機(jī)房溫度的監(jiān)測(cè)是必不可少的，合理正常的溫度環(huán)境是機(jī)房設(shè)備正常運(yùn)行的重要保障。溫度監(jiān)測(cè)除用于機(jī)房監(jiān)測(cè)外，還可以廣泛應(yīng)用于其他方面，如生物制藥、無菌室、潔凈廠房、電信銀行、圖書館、檔案館、文物館、智能樓宇等各行各業(yè)需要溫度監(jiān)測(cè)的場(chǎng)所和領(lǐng)域。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國內(nèi)在科技和生產(chǎn)各領(lǐng)域都取得了飛速的發(fā)展和進(jìn)步，發(fā)展以溫度傳感器為載體的溫度測(cè)量技術(shù)具有重大意義3。1.3 課題設(shè)計(jì)任務(wù)（1）本設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)測(cè)量雙路的溫度同時(shí)顯示時(shí)間及日期，測(cè)量精度1測(cè)量范圍為-55100。采用液晶顯示溫度值，顯示格式為：第一行顯示兩個(gè)溫度的整數(shù)部分，溫度符號(hào)顯示；第二行顯示時(shí)間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不斷刷新。（2）本設(shè)計(jì)溫度控制作用：當(dāng)溫度超過上限時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)通風(fēng)，當(dāng)溫度超過下限時(shí)加熱裝置加熱，當(dāng)溫度超過報(bào)警溫度時(shí)蜂鳴器自動(dòng)響，設(shè)計(jì)中用綠燈亮表示通風(fēng)，用紅燈亮表示正在加熱。（3）本設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)仿真，程序調(diào)試使用的是Keil軟件，仿真用的是ISIS仿真軟件。本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要是軟件方面，其中軟件開發(fā)的難點(diǎn)在于DS18B20的序列號(hào)讀出和液晶溫度符號(hào)的顯示以及溫度的精度顯示如何實(shí)現(xiàn)，如果DS18B20的序列號(hào)讀出不正確，將無法正確的匹配和讀出的溫度值；溫度符號(hào)的顯示需要對(duì)LM032L的CGROM進(jìn)行讀寫。溫度顯示的精度的實(shí)現(xiàn)需要編程人員對(duì)程序熟悉。要完成這個(gè)課題要做以下幾點(diǎn)工作：（1）熟悉單片機(jī)系統(tǒng)包括外圍電路，單片機(jī)的引腳定義及作用，知道各引腳的使用方法。熟悉各個(gè)硬件的原理及功能，并知道怎么和單片機(jī)連接，比如DS18B20、24C32和DS1302。（2）由于設(shè)計(jì)要求仿真，必須學(xué)會(huì)軟件編程和仿真調(diào)試，熟練使用Keil軟件，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件。并且必須在Proteus中完成仿真，完成電路圖的連接，加載程序最后仿真出結(jié)果。單片機(jī)選用市場(chǎng)上常見的美國ATMEL公司的AT89C52作為控制元件，溫度傳感器選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它的輸入/輸山采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接收單片機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù)DSl8B20內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給單片機(jī)。主機(jī)按照通信協(xié)議用一個(gè)I/O口模擬DS18B20的時(shí)序，發(fā)送命令（初始化命令、ROM命令、RAM命令）給DS18B20，轉(zhuǎn)換完成之后讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值處理，用液晶顯示屏LM032L顯示各點(diǎn)的溫度，液晶顯示雙路的實(shí)時(shí)溫度值和時(shí)間日期顯示，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙路溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控?？紤]到DS18B20溫度傳感器已廣泛地應(yīng)用在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，電路簡(jiǎn)單，精度高，軟硬件都易實(shí)現(xiàn)，而且使用單片機(jī)的接口便于系統(tǒng)的再擴(kuò)展，滿足設(shè)計(jì)要求。2 總體方案論證本章從系統(tǒng)方案等一些方面來進(jìn)行論證。使用單片機(jī)作為控制核心，采用兩個(gè)溫度傳感器對(duì)雙路溫度進(jìn)行檢測(cè)，以液晶顯示屏顯示檢測(cè)溫度，通過44矩陣鍵盤模塊選擇時(shí)間對(duì)與其對(duì)應(yīng)的溫度進(jìn)行顯示。設(shè)計(jì)完成了雙路溫度測(cè)量及顯示，時(shí)間的顯示，以及自動(dòng)溫度控制和報(bào)警，并存儲(chǔ)溫度信息?？傮w方案如圖2.1所示。AT89C52時(shí)鐘電路DS18B20存儲(chǔ)器繼電器1繼電器2鍵盤電路報(bào)警電路DS18B20溫度調(diào)節(jié)裝置通風(fēng)裝置圖2.1 總體方案2.1 設(shè)計(jì)方案論證溫度監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)采用的溫度傳感器的不同進(jìn)行如下分類。（1）熱敏電阻以溫度變化導(dǎo)致阻值的變化為工作原理的熱敏電阻，因其具有成本低、體積小、簡(jiǎn)單、可靠、響應(yīng)速度快、容易使用等特點(diǎn)。熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)較高，室溫通常也較高，因此其自身發(fā)熱較小，信號(hào)調(diào)節(jié)較為簡(jiǎn)單。但熱敏電阻也存在缺點(diǎn)，如互換性差、溫度與輸出阻值之間呈非線性關(guān)系。（2）數(shù)字式溫度傳感器數(shù)字式溫度傳感器的種類也不少，但用于測(cè)控系統(tǒng)的溫度傳感器主要是Dallas的DS18X20系列溫度傳感器，其溫度檢測(cè)范圍為-55125，檢測(cè)精度為0.5。DS18X20采用1-WireTM接口，封裝形式有PR-35和SSOP-16兩種，測(cè)控系統(tǒng)中采用的是PR-35封裝。DS18X20采用9個(gè)位表示測(cè)溫點(diǎn)的溫度值，每個(gè)DS18X20內(nèi)部都設(shè)置有一個(gè)單一的序列號(hào)，因此可以使多個(gè)DS18X20共存于同一根數(shù)據(jù)傳輸線上。DS18X20內(nèi)部分為4個(gè)部分：64位序列號(hào)；保存臨時(shí)數(shù)據(jù)的8字節(jié)片內(nèi)RAM；保存永久數(shù)據(jù)的2字節(jié)EEPROM；溫度傳感器4。采用數(shù)字式溫度傳感器的測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與采用熱敏電阻的測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大致相同，只是用測(cè)控單元替代了智能分機(jī)、擴(kuò)充接線器替代了溫度分線器。測(cè)控單元與智能分機(jī)的區(qū)別在于沒有使用將溫度信號(hào)數(shù)字化的A/D轉(zhuǎn)換電路，取而代之的是1-WireTM總線與上層通信總線之間的通信轉(zhuǎn)換電路，如果系統(tǒng)選用了數(shù)字式溫度傳感器則測(cè)控單元將完全由數(shù)字電路組成，而智能分機(jī)是由數(shù)字電路和模擬電路兩部分構(gòu)成的，這將使測(cè)控單元電路的設(shè)計(jì)更為容易。采用DS18X20溫度傳感器的測(cè)控系統(tǒng)的測(cè)溫電纜與熱敏電阻測(cè)溫電纜大不相同，該測(cè)溫電纜最多只需3根導(dǎo)線即可連接多個(gè)DS18X20溫度傳感器。最為簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)是利用DS18X20可以通過數(shù)據(jù)線供電的特點(diǎn)，在測(cè)溫電纜中只放置兩根平行的細(xì)鋼絲繩即可連接多個(gè)DS18X20溫度傳感器，這樣不僅使測(cè)溫電纜的制造簡(jiǎn)便、制造成本下降，而且提高了測(cè)溫電纜的抗拉強(qiáng)度、便于溫度傳感器的更換。正是這些特點(diǎn)使得采用DS18X20溫度傳感器的測(cè)控系統(tǒng)更適用于復(fù)雜的多點(diǎn)測(cè)溫的應(yīng)用環(huán)境，可以解決在不需重新安裝測(cè)溫電纜的情況下更換測(cè)溫電纜內(nèi)部的溫度傳感器以及改變溫度傳感器相對(duì)位置。由于這種溫度傳感器的性價(jià)比高出熱敏電阻許多，所以DS18X20溫度傳感器測(cè)控系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)比熱敏電阻測(cè)控系統(tǒng)更具有性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)5。（3）光纖傳感器光纖溫度傳感器是近幾年發(fā)展的新技術(shù)，也是工業(yè)中用的最多的光纖傳感器之一。目前研究的光纖溫度傳感器主要有輻射式溫度傳感器、半導(dǎo)體吸收式溫度傳感器、光纖熱色傳感器等。光纖溫度傳感器的精度更高，但成本太貴。2.2 方案設(shè)計(jì)方案一：該方案由單片機(jī)、模擬溫度傳感器AD590、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、LCD顯示電路、集成功率放大器、報(bào)警器組成。該方案采用模擬溫度傳感器AD590作為測(cè)溫元件，傳感器測(cè)量的溫度變化轉(zhuǎn)換成電流的變化，再通過電路轉(zhuǎn)換成電壓的變化，使用運(yùn)算放大器交給信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯螅詈笸ㄟ^模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)，傳給單片機(jī)，單片機(jī)將溫度值進(jìn)行處理之后用LCD顯示，當(dāng)溫度值超過設(shè)定值時(shí)開始報(bào)警。方案二：該方案使用了AT89C52單片機(jī)作為控制核心，以智能溫度傳感器DS18B20為溫度測(cè)量元件，采用2個(gè)溫度傳感器對(duì)雙路溫度進(jìn)行檢測(cè)，通過鍵盤模塊對(duì)所需要調(diào)出的時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，并通過設(shè)定報(bào)警溫度，超過其溫度值就報(bào)警。顯示電路采用LM032L模塊，使用單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器構(gòu)成報(bào)警電路。方案一采用模擬溫度傳感器，轉(zhuǎn)換結(jié)果需要經(jīng)過運(yùn)算放大器傳給處理器。它控制雖然簡(jiǎn)單，但電路復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫度測(cè)量和監(jiān)控。由于采用了多個(gè)分立元件和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，容易出現(xiàn)誤差，測(cè)量結(jié)果不是很準(zhǔn)確，因此本方案并不可取。方案二采用智能溫度傳感器DS18B20，它直接輸入數(shù)字量，精度高，電路簡(jiǎn)單，只需要模擬DS18B20的讀寫時(shí)序，根據(jù)DS18B20的協(xié)議讀取轉(zhuǎn)換的溫度。此方案雖然程序設(shè)計(jì)復(fù)雜一些，但硬件電路簡(jiǎn)單，并且在課題外對(duì)DS18B20，字符型液晶顯示有所了解，曾經(jīng)在網(wǎng)上看過此類程序設(shè)計(jì)，而且我們已經(jīng)使用開發(fā)工具Keil用C語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)，用仿真軟件Proteus對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，達(dá)到了預(yù)期的效果。由此可見，此方案的可行性，體現(xiàn)了技術(shù)的先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)上也沒有任何問題。另外，因?yàn)镈S18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有非常嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序就很重要了。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按照協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：首先開始初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖），接著發(fā)ROM功能指令，再發(fā)存儲(chǔ)器操作指令，最后處理數(shù)據(jù)。各種操作的時(shí)序圖與DS18B20相同。根據(jù)DS18B20的電氣特性，我們可以采取以下方法使用DS18B20進(jìn)行雙路測(cè)溫。單端口單總線的雙路測(cè)溫法：所有的DS18B20相互并聯(lián)后其數(shù)據(jù)線連接到微處理器的某個(gè)I/O端口線上，其顯著的特點(diǎn)是只占用微處理器的一個(gè)端口。因?yàn)槊總€(gè)DS18B20內(nèi)部均有且只有一個(gè)唯一的64位序列號(hào)，在系統(tǒng)安裝工作之前先將主機(jī)與DS18B20逐個(gè)掛接，分別讀出其序列號(hào)并存儲(chǔ)在主機(jī)的EEPORM中，微處理器根據(jù)序列號(hào)就可以對(duì)同一條總線上的2支DS18B20進(jìn)行識(shí)別與控制，分別讀取它們的溫度。DS18B20與單片機(jī)的連接如圖2.2所示。MCUP2.6T1DS18B20T2DS18B20圖2.2 DS18B20與單片機(jī)的連接單片機(jī)選用市場(chǎng)上常見的美國ATMEL公司的AT89C52作為控制元件，溫度傳感器選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它的輸入/輸山采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接收單片機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù)DS18B20內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給單片機(jī)。主機(jī)按照通信協(xié)議用一個(gè)I/O口模擬DS18B20的時(shí)序，發(fā)送命令包括初始化命令、ROM命令、RAM命令給DS18B20，轉(zhuǎn)換完成之后讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值處理，用液晶顯示屏LM032L顯示雙路的溫度，液晶顯示完雙路測(cè)量溫度，時(shí)間，以及自動(dòng)溫度控制和報(bào)警，并存儲(chǔ)溫度信息。考慮到DS18B20溫度傳感器已廣泛地應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以很簡(jiǎn)單直接讀取被測(cè)溫度值，電路相對(duì)簡(jiǎn)單，精度高，軟硬件都容易實(shí)現(xiàn)，而且使用單片機(jī)的接口便于系統(tǒng)的再擴(kuò)展，滿足了設(shè)計(jì)要求。由以上兩種方案，很容易就可以看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低，可靠性高，軟件的設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單。DS18B20的測(cè)溫原理：低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，其中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將-55所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。其中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值，這就是DS18B20的測(cè)溫原理6。3 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路分為三部分：信號(hào)采集電路，控制電路和顯示電路。3.1 單片機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介3.1.1 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)AT89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory），其低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器的制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效的微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高并且價(jià)廉的方案7。AT89C52管腳說明如下：VCC：供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口作為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，定義為高阻輸入。P0能用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C52的一些特殊功能口如下所示： P3.0口管腳的備選功能：RXD（串行輸入口）； P3.1口管腳的備選功能：TXD（串行輸出口）； P3.2口管腳的備選功能：INT0（外部中斷0）； P3.3口管腳的備選功能：INT1（外部中斷1）； P3.4口管腳的備選功能：T0（記時(shí)器0外部輸入）； P3.5口管腳的備選功能：T1（記時(shí)器1外部輸入）； P3.6口管腳的備選功能：WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）； P3.7口管腳的備選功能：RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）。 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。3.2 DS18B20溫度傳感器和單片機(jī)接口技術(shù)3.2.1 DSl8B20簡(jiǎn)介及原理DS18B20簡(jiǎn)介：DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS18B20之后最新推出的只用改進(jìn)型智能溫度傳感器。DS18B20采用3腳PR35封裝或8SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如3.1所示。存儲(chǔ)器和控制器緩存存儲(chǔ)器8位CRC生成器溫度靈敏元件低溫觸發(fā)器TL高溫觸發(fā)器TH配置寄存器64位ROM單線接口電源檢測(cè)圖3.1 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9位12位的數(shù)字直讀方式?？梢苑謩e存93.75ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫，溫度變換功率來源于DS18B20數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)趨簡(jiǎn)單，可靠性高。它在測(cè)溫精度，轉(zhuǎn)換時(shí)時(shí)間，傳輸距離，分辨率幾方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更加方便的使用和更令人滿意的效果。DS18B20其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有4部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖3.2所示。底視引腳排列 圖3.2 DS18B20的管腳DS18B20的引腳說明如下：GND ：地。 DQ ：數(shù)據(jù)I/O。 VDD ：電源。 NC ：空腳。Proteus中的DS18B20如圖3.3所示。圖3.3 Proteus中的DS18B2064位激光ROM開始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)共有48位，最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。64位激光ROM的結(jié)構(gòu)組成如下所示：8位CRC編號(hào)；48位序列號(hào)；8位產(chǎn)品系列編碼。當(dāng)DS18B20在接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展到二進(jìn)制補(bǔ)碼形式儲(chǔ)存在高速暫存存儲(chǔ)器的第l，2字節(jié)。單片機(jī)通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前面，高位在后，數(shù)據(jù)的格式以0.0625/LSB形式表示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí)，先將補(bǔ)碼變換為原碼，再計(jì)算十進(jìn)制值。部分溫度轉(zhuǎn)換如表3.1所示。 表3.1 部分溫度轉(zhuǎn)換值溫度輸入（2進(jìn)制）輸出（16進(jìn)制）+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1111 0101 1110EE6FH-551110 1110 0110 1111FE90H在DS18B20完成溫度變換之后，溫度值與貯存TH和TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較因?yàn)檫@些寄存器僅僅是8位，所以0.5位在比較時(shí)被忽略。TH或TL的最高有較位直接對(duì)應(yīng)于16位溫度奇存器的符號(hào)位。如果溫度測(cè)量的結(jié)果高于TH或者低于TL，那么器件內(nèi)報(bào)警標(biāo)志將置位。每次溫度測(cè)量更新此標(biāo)志。只要報(bào)警標(biāo)志置位，DS18B20將對(duì)報(bào)警搜索命令做出響應(yīng)。這允許并聯(lián)連接許多DS18B20，同時(shí)進(jìn)行溫度測(cè)量。如果某處溫度超過極限，那么可以識(shí)別出正在報(bào)警的器件并立即將其讀出而不必讀出非報(bào)警的器件8。3.2.2 DS18B20與單片機(jī)接口電路如圖3.4所示，為單片機(jī)與DS18B20的接口電路。DS18B20只有三個(gè)引腳，一個(gè)接地，一個(gè)接電源，一個(gè)數(shù)字輸入輸出引腳接單片機(jī)的P2.6口。+5V+5V 圖3.4 DS18B20與單片機(jī)接口電路 DS18B20雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單，測(cè)溫精度高、連接方便、占用I/O 口線少等優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下2個(gè)問題：（1）在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)使電源電壓保持在5V左右，如果電壓過低，會(huì)使測(cè)得的溫度與實(shí)際溫度出現(xiàn)偏高現(xiàn)象，使溫度輸出定格在85。（2）連接DS18B20的總線電纜長(zhǎng)度是有限制的。當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度又超過50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)容易發(fā)生錯(cuò)誤，當(dāng)采用雙絞線帶屏蔽電纜作為總線電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米膠合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可以進(jìn)一步加長(zhǎng)。這種情況主要由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變?cè)斐傻?。因此，進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)量時(shí)要充分考慮總線分布電容及阻抗匹配問題。3.3 液晶顯示器和單片機(jī)接口技術(shù)3.3.1 LM032L顯示器簡(jiǎn)介L(zhǎng)M032L字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣LCD，目前常用161，162，202和402行等的模塊。顯示字符時(shí)，由于LM032L內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。3.3.2 LM032L的基本參數(shù)及引腳功能LM032L分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如圖3.5所示。 圖3.5 LM032L結(jié)構(gòu)圖LM032L主要技術(shù)參數(shù)：容量：202個(gè)字符。芯片工作電壓：4.5V5.5V。工作電流：2.0mA(5.0V)。模塊最佳工作電壓：5.0V。字符尺寸：2.95 mm4.35 mm (WH)。引腳功能說明：LM032L采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表3.2所示。 表3.2 引腳接口說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。3.3.3 控制指令說明LM032L液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表3.3所示。表3.3 控制命令表指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清顯示0000000001光標(biāo)返回000000001*置輸入模式00000001I/DS顯示開/關(guān)控制0000001DCB光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*置功能00001DLNF*置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容LM032L液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移。S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)。B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令5：光標(biāo)或顯示移位。S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 指令6：功能設(shè)置命令。DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線。N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。F: 低電平時(shí)顯示57的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示510的點(diǎn)陣字符。 指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。 指令8：DDRAM地址設(shè)置。 指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址。BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫數(shù)據(jù)。 指令11：讀數(shù)據(jù)9。3.3.4 LM032L與單片機(jī)接口電路本系統(tǒng)的顯示部分采用LM032L字符顯示模塊，與采用數(shù)碼管相比，硬件連接和軟件調(diào)試上都由優(yōu)勢(shì)。只要把要顯示的內(nèi)容放進(jìn)液晶模塊的顯示存儲(chǔ)器里面就可以直觀的顯示出指定的內(nèi)容，操作方便。系統(tǒng)顯示電路由單片機(jī)AT89C52、字符液晶顯示器LM032L和1k8的排組構(gòu)成。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)LCD命令和顯示數(shù)據(jù)的讀寫控制功能，P1口作數(shù)據(jù)口，與LM032L的D0D7相接，在P1口與D0D7數(shù)據(jù)線之間分別接8個(gè)上拉電阻，以確保電路能夠正常顯示。AT89C52的P1口作為L(zhǎng)CD的控制線，P2.0P2.2分別接LM032L的RS、RW和E端；LM032L的其它三個(gè)控制端V和V、V分別接電源和地。系統(tǒng)顯示電路組成如圖3.6所示。LCDU1R1+5V圖3.6 LM032L與單片機(jī)的連接3.4 時(shí)鐘芯片DS1302簡(jiǎn)介DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓寬達(dá)2.5 V5.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)中。DS1302的引腳如圖3.7所示。圖3.7 DS1302的引腳DS1302各引腳的功能為： Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當(dāng)Vcc2Vcc1+0.2V時(shí)，由Vcc2向DS1302供電，當(dāng)Vcc2 Vcc1時(shí)，由Vcc1向DS1302供電。 SCLK：串行時(shí)鐘，輸入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出。 I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線。RST：輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一，RST開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次，RST提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒āS1302與單片機(jī)的連接如圖3.8所示。C2C1X1B1U23V+5V圖3.8 DS1302與單片機(jī)的連接DS1302的工作原理：DS1302工作時(shí)為了對(duì)任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（RST）置為高電平且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時(shí)鐘周期，讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，寫操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為8+8（8位地址+8位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為8加最多可達(dá)248的數(shù)據(jù)10。DS1302內(nèi)部的RAM分為兩類，一類是單個(gè)RAM單元，共31個(gè)，每個(gè)單元為一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為COHFDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的RAM，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為FEH（寫）、FFH（讀）11。 我們現(xiàn)在已經(jīng)知道了控制寄存器和RAM的邏輯地址，接著就需要知道如何通過外部接口來訪問這些資源。單片機(jī)是通過簡(jiǎn)單的同步串行通訊與DS1302通訊的，每次通訊都必須由單片機(jī)發(fā)起，無論是讀還是寫操作，單片機(jī)都必須先向DS1302寫入一個(gè)命令幀，這個(gè)幀的格式如表1所示，最高位BIT7固定為1，BIT6決定操作是針對(duì)RAM還是時(shí)鐘寄存器，接著的5個(gè)BIT是RAM或時(shí)鐘寄存器在DS1302的內(nèi)部地址，最后一個(gè)BIT表示這次操作是讀操作抑或是寫操作。 物理上，DS1302的通訊接口由3個(gè)口線組成，即RST，SCLK，I/O。其中RST從低電平變成高電平啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳輸過程，SCLK是時(shí)鐘線，I/O是數(shù)據(jù)線。具體的讀寫時(shí)序參考時(shí)序圖，但是請(qǐng)注意，無論是哪種同步通訊類型的串行接口，都是對(duì)時(shí)鐘信號(hào)敏感的，而且一般數(shù)據(jù)寫入有效是在上升沿，讀出有效是在下降沿（DS1302正是如此的，但是在芯片手冊(cè)里沒有明確說明），如果不是特別確定，則把程序設(shè)計(jì)成這樣：平時(shí)SCLK保持低電平，在時(shí)鐘變動(dòng)前設(shè)置數(shù)據(jù)，在時(shí)鐘變動(dòng)后讀取數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)操作總是在SCLK保持為低電平的時(shí)候，相鄰的操作之間間隔有一個(gè)上升沿和一個(gè)下降沿12。DS1302的命令字結(jié)構(gòu)如圖3.9所示。圖3.9 DS1302的命令字結(jié)構(gòu)3.5 24C32簡(jiǎn)介概述：24C32是一個(gè)32K位串行CMOS E2PROM 內(nèi)部含有4096個(gè)字節(jié)，每字節(jié)為8位，其先進(jìn)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗，24C32有一個(gè)32字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過 I2C 總線接口進(jìn)行操作。以下是對(duì)各個(gè)管腳的名稱簡(jiǎn)單描述13。 A0 ，A1 ，A2：器件地址選擇。 SDA：串行數(shù)據(jù)/地址。 SCK：串行時(shí)鐘。 WP：寫保護(hù)。 Vcc：1.8V6.0V 工作電壓。 Vss：地。 24C32的引腳圖如圖3.10所示。圖3.10 24C32的引腳圖以下是對(duì)各個(gè)管腳的功能簡(jiǎn)單描述：SCK：串行時(shí)鐘。 24C32串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘，這是一個(gè)輸入管腳。 SDA：串行數(shù)據(jù)/地址。 雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA是一個(gè)開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或Wire-OR。 A0 ，A1 ，A2：器件地址輸入端。 這些管腳為硬連線或者不連接，在硬件上與24C16兼容，對(duì)于單總線系統(tǒng)最多可尋址8個(gè)，24C32器件參閱器件尋址，當(dāng)這些引腳沒有連接時(shí)其默認(rèn)值為0。 WP：寫保護(hù)。 當(dāng)WP腳連接到Vcc所有內(nèi)存變成寫保護(hù)，只能讀，當(dāng)WP引腳連接到Vss或懸空，允許器件進(jìn)行讀/寫操作。 I2C總線協(xié)議的描述及定義如下： （1） 只有在總線空閑時(shí)才允許啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送。 （2） 在數(shù)據(jù)傳送過程中當(dāng)時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定狀態(tài)，不允許有跳變。時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線的任何電平變化將被看作總線的起始或停止信號(hào)。 起始信號(hào)：時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從高到低的跳變作為I2C總線的起始信號(hào)。停止信號(hào)：時(shí)鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線電平從低到高的跳變作為I2C總線的停止信號(hào)14。24C32與單片機(jī)連接如圖3.11所示。圖3.11 24C32與單片機(jī)連接3.6 鍵盤電路設(shè)計(jì)根據(jù)本設(shè)計(jì)需要，本系統(tǒng)采用44鍵盤實(shí)現(xiàn)對(duì)功能和數(shù)字鍵的設(shè)定。自定義鍵盤定義如下：0到9之間的10個(gè)數(shù)字鍵定義為普通的數(shù)字鍵，鍵定義為時(shí)間調(diào)整打開鍵，即按鍵進(jìn)入時(shí)間調(diào)整設(shè)定。鍵定義為時(shí)間位切換鍵，并且按年、月、日、時(shí)、分、秒，依次向右移位，比如當(dāng)對(duì)年調(diào)整結(jié)束要對(duì)月進(jìn)行調(diào)整時(shí)，按一下鍵就對(duì)月開始調(diào)整，再按一下鍵則對(duì)日進(jìn)行調(diào)整，依此類推。+鍵定義為時(shí)間調(diào)整結(jié)束后，顯示當(dāng)前時(shí)間記錄下的兩個(gè)溫度值。=鍵定義為返回到原來的狀態(tài)，即時(shí)間和兩個(gè)溫度值同時(shí)顯示的狀態(tài)。鍵盤與單片機(jī)接口電路如圖3.12所示。RPU7圖3.12 鍵盤與單片機(jī)接口電路3.7 報(bào)警電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用單片機(jī)與蜂鳴器相連來顯示當(dāng)前系統(tǒng)所處的狀態(tài)來報(bào)警。P3.5口與蜂鳴器相連，在P3.5與蜂鳴器中間接一個(gè)5.1k的電阻起到防止電流過大，進(jìn)而保護(hù)器件的作用。報(bào)警電路說明：當(dāng)DS18B20所測(cè)得的溫度超過報(bào)警上限時(shí)，這里即超過50，蜂鳴器報(bào)警，否則蜂鳴器不報(bào)警。報(bào)警電路如圖3.13所示。LSQ3R2+5V圖3.13 報(bào)警電路3.8 控制部分硬件電路中單片機(jī)起控制作用，它相當(dāng)于人的大腦；DS18B20進(jìn)行溫度采集，把采集到的室內(nèi)溫度送到單片機(jī)中，單片機(jī)進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷的結(jié)果控制相應(yīng)引腳輸出高電平或低電平，從而控制繼電器線圈中能否有電流經(jīng)過，達(dá)到控制電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)或停止的目的，繼電器用來實(shí)現(xiàn)對(duì)電風(fēng)扇和加熱裝置的自動(dòng)控制。在系統(tǒng)中，單片機(jī)通過檢測(cè)DS18B20采集的溫度來作出相應(yīng)處理，當(dāng)溫度高于某一設(shè)定值時(shí)，P3.0輸出低電平，繼電器線圈得電，其對(duì)應(yīng)常開觸點(diǎn)閉合，電風(fēng)扇電路導(dǎo)通，電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度值時(shí)，單片機(jī)P3.0引腳輸出高電平，繼電器線圈中沒有電流通過，常開觸點(diǎn)保持?jǐn)嚅_，電風(fēng)扇電路不通電，電風(fēng)扇不能運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了電風(fēng)扇的自動(dòng)起停。為了仿真的便利考慮，本設(shè)計(jì)用LED綠燈表示風(fēng)扇，LED綠燈亮表示風(fēng)扇通電轉(zhuǎn)動(dòng)，LED綠燈不亮表示風(fēng)扇電路不通電，風(fēng)扇不能運(yùn)行。單片機(jī)控制的通風(fēng)電路如圖3.14所示。D2RL2D4R6Q2R5+5V+12V圖3.14 單片機(jī)控制的通風(fēng)電路同樣當(dāng)溫度低于某一設(shè)定值時(shí)，P3.1輸出低電平，繼電器線圈得電，其對(duì)應(yīng)常開觸點(diǎn)閉合，加熱電路通電，開始工作加熱。當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度值時(shí)，單片機(jī)P3.1引腳輸出高電平，繼電器線圈中沒有電流通過，常開觸點(diǎn)保持?jǐn)嚅_，加熱電路沒通電，加熱電路不工作。同樣處于便利考慮，用LED紅燈表示加熱電路。單片機(jī)控制的加熱電路如圖3.15所示。RL1D1D3R4Q1R3+5V+12V圖3.15 單片機(jī)控制的加熱電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)這部分主要對(duì)主程序和各子程序做介紹。4.1 讀DS18B20的序列號(hào)程序中主要對(duì)DS18B20的初始化子程序，然后讀出DS18B20的64位序列號(hào)存入到40H47H中，然后將40H內(nèi)容送入P0口，顯示出40H中的二進(jìn)制數(shù)，記錄下來后分別把41H47H的內(nèi)容送入P0口顯示并記錄。2個(gè)DS18B20的序列號(hào)分別為：（1）28H 30H C5H B8H 00H 00H 00H 8EH（2）28H 31H C5H B8H 00H 00H 00H B9H4.2 主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)主流程圖如圖4.1所示，整個(gè)軟件包括溫度采集和數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)主要部分組成。主要完成LCD、中斷、DS1302和DS18B20的初始化，并對(duì)測(cè)溫精度設(shè)置。初始化鍵盤顯示掃描鍵處理開始有鍵？采樣時(shí)間到？采集及顯示YYNN結(jié)束圖4.1 系統(tǒng)主程序流程圖 4.3 DS18B20子程序的設(shè)計(jì)先對(duì)DS18B20初始化，再進(jìn)行DS18B20的匹配操作，然后跳過所有的DS18B20，對(duì)所有的DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，延時(shí)1s，初始化DS18B20，此后發(fā)出匹配命令，寫入64位的ROM序列號(hào)，總線上只有與此序列號(hào)相同的DS18B20才會(huì)作出反應(yīng)，選中次DS18B20，然后對(duì)該DS18B20進(jìn)行讀操作，把溫度值存放在指定的兩個(gè)地址中，接下來寫入第二個(gè)DS18B20的序列號(hào)，把其溫度值發(fā)在指定的地址。DS18B20 子程序流程圖如圖4.2所示。開始初始化發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令輸入校驗(yàn)碼匹配？轉(zhuǎn)換溫度顯示YN圖4.2 DS18B20 子程序流程圖DS18B20子程序：sbit ds=P26;/傳感器IO口uchar code num1=0x28,0x30,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0x8e;uchar code num2=0x28,0x31,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0xb9;void jisuan(int i) /數(shù)據(jù)計(jì)算函數(shù) int a,b,c,k; uchar x; if(wdxz=0)x=0;if(wdxz=1)x=8;if(i0) i=(i)+1;a=(i%1000)%100)%10);b=(i+a)/10)%100)%10);c=(i+a+b*10)/100)%10);k=10; elsea=(i%1000)%100)%10);b=(i-a)/10)%100)%10);c=(i-a-b*10)/100)%10);k=(i-a-b*10-c*100)/1000; show(k,0+x); show(c,1+x);show(b,2+x); show(12,3+x);show(a,4+x); void yaoqiu1()/傳感器設(shè)置，讀取溫度值 uchar i;reset();delays(200); fasong(0x55);if(wdxz=0) for(i=0;i8;i+) fasong(num1i); if(wdxz=1) for(i=0;i8;i+) fasong(num2i); fasong(0xbe); int zhi() /對(duì)獲取值進(jìn)行處理 發(fā)送至計(jì)算函數(shù) unsigned char i,j;int k,f,c,d; yaoqiu1();i=dedao();j=dedao(); f=j;f=8;f|=i;k=f;k=k*0.625; jisuan(k); if(wdxz=0)wdxz=1;else wdxz=0; return(k); 4.4 24C32子程序的設(shè)計(jì) I2C驅(qū)動(dòng)，從地址A0，輸入存地址高八位，輸入存地址低八位，寫入數(shù)據(jù)。從地址A1，輸入讀取地址高八位，讀取地址第八位，輸出數(shù)據(jù)。24C32子程序流程圖如圖4.3所示。I2C驅(qū)動(dòng)輸入數(shù)據(jù)開始輸出數(shù)據(jù)圖4.3 24C32子程序流程圖24C32子程序：sbit sda=P36;sbit scl=P37;uchar readbyte() /讀取一個(gè)字節(jié)uchar i,dat;for(i=0;i8;i+) scl=1;dat=1;if(sda=1)dat|=0x01;scl=