編號 ： 1232110102 本科畢業(yè)論文 基于 數(shù)字溫度計的設(shè)計 系 院： 電子科學(xué)與工程系 姓 名： 趙偉剛 學(xué) 號： 0832110102 專 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) 年 級： 2008 級 指導(dǎo)教師： 文 樺 職 稱： 副教授 完成日期： 2012 年 5 月 20 號 I 摘 要 在生產(chǎn)和科學(xué)實驗中溫度是非常重要的物理參數(shù)之一，溫度測量是溫度控制的基礎(chǔ)。 該 文介紹了一種基于 新型溫度測量及報警系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)用單片機(jī) 量范圍 +100 ，誤差 ，使用四位共陰 碼管顯示溫度，能設(shè)置溫度報警上下限，當(dāng)所測溫度高于設(shè)定的最高溫度或低于最低溫度時，系統(tǒng)會自動報警。該溫度計具有精度高、體積小、功耗低等優(yōu)點，適用于人們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的溫度測量，也可以當(dāng)作溫度處理模塊嵌入到其它系統(tǒng)中。 關(guān)鍵字： 溫度測量； 字溫度計 is of in is of a CM as as 40 C 00 C is no C. ED to is or of is s in be as in 錄 1 緒論 . 1 題背景及研究意義 . 1 內(nèi)外現(xiàn)狀 . 1 題的設(shè)計目的 . 2 題的主要工作 . 2 文研究內(nèi)容 . 2 2 方案論證 . 3 案選擇 . 3 案一 . 3 案二 . 3 統(tǒng)設(shè)計原理 . 4 統(tǒng)組成 . 4 3 需求分析 . 5 統(tǒng)軟件需求分析 . 5 件 . 5 件 . 5 統(tǒng)硬件需求分析 . 6 片機(jī)簡介 . 6 介 . 7 碼管顯示原理 . 14 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 . 15 統(tǒng)總體設(shè)計 . 15 件電路 . 15 源電路 . 15 片機(jī)最小系統(tǒng)電路 . 16 度數(shù)據(jù)采集電路 . 16 度顯示電路 . 17 警電路 . 17 上下限報警按鍵調(diào)整電路 . 18 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計 . 19 程序流程圖 . 19 出溫度子程序 . 19 算溫度子程序 . 20 示數(shù)據(jù)刷新子程序 . 21 鍵掃描處理子程序 . 22 6 產(chǎn)品制作與調(diào)試分析 . 24 品制作 . 24 真調(diào)試 . 24 據(jù)測試 . 26 能分析 . 26 7 總結(jié)與展望 . 27 參考文獻(xiàn) . 28 致謝 . 29 附錄 1 實物照片 . 30 附錄 2 電路原理圖 . 31 附錄 3 源程序代碼 . 32 1 1 緒論 題背景及研究意義 隨著科技水平的飛速發(fā)展， 高溫、超高溫、低溫、超低溫等非常態(tài)實驗及工程應(yīng)用越來越多，越來越復(fù)雜；另一方面，武器型號、重大裝備及精密制造技術(shù)的發(fā)展也要求對溫度的檢測更加的準(zhǔn)確。溫度的測量方法總體可以分為兩類：接觸式測量方法和非接觸式測量方法。接觸式測量方法包括膨脹式測溫、電量式測溫和接觸 式光電、熱色測溫等 ，可用于高精度和高分辨率的測量場合；非接觸式測溫方法不需要與被測對象接觸，其主要包括輻射式測溫、光譜法測溫、激光干涉式測溫以及聲波測溫等 1。 傳統(tǒng)的溫度檢測多使用溫度敏感元件（熱敏電阻、熱電偶等），它不但需要后續(xù)信號處理電路，而且可靠性比較差、測溫不準(zhǔn)確。因此，傳統(tǒng)的控制方式已不能滿足高精度、高速度的控制要求。隨著新材料、新工藝及一些新技術(shù)的蓬勃發(fā)展，溫度的測量也更加高端化，如薄膜溫度傳感器、新型熱電偶測溫、輻射測溫技術(shù)、光纖測溫技術(shù)等。雖然這些技術(shù)能有效的解決傳統(tǒng)溫度測量的問題，但是 其真正實現(xiàn)起來并非易事且成本比較高。 考慮到目前知識的儲備量有限，本文設(shè)計了一個簡單的溫度測量和報警電路，該電路設(shè)計簡單、測溫準(zhǔn)確、使用方便。同時，也彌補(bǔ)了傳統(tǒng)溫度測量的不足。 內(nèi)外現(xiàn)狀 溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以 “點位 ”控制及常規(guī)的 制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商 品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入國政府及企業(yè)對此都非常重視，對相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。 單片機(jī)是指一個集成在一塊芯片上的完整計算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機(jī)所需要的大部分部件，而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的，其中最成功的是 8031，因為簡單可靠而性能不錯 獲得了很大的好評。此后在 8031 上發(fā)展出了 列單片機(jī)系統(tǒng) 2?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高， 2 開始出現(xiàn)了 16 位單片機(jī)，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。目前，高端的32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過 300能直追 90 年代中期的專用處理器，當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上 3。 題的設(shè)計目的 本次課題設(shè)計 不僅是為了把自己大學(xué)四年所學(xué)的知識進(jìn)行一次綜合的運用， 而且還 為自己以后 在電子方面的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。在課題選擇之后，從當(dāng)初的資料搜索、元器件選擇、原理圖的繪制、軟件程序的編寫到最終的仿真、調(diào)試 、 焊接，雖然都曾出現(xiàn)過些小挫折，但是它也增強(qiáng)了自己解決問題的能力。 題的主要工作 此次課題設(shè)計的重點工作是設(shè)計一種基于 數(shù)字溫度計控制系統(tǒng)，其流程包括：擬定總體設(shè)計方案、擬定硬件電路、編制軟件流程圖及設(shè)計相應(yīng)源程序、仿真、調(diào)試及性能分析 4。 設(shè)計的技術(shù)指標(biāo)與功能如下： （ 1） 檢測溫度范圍： +100 。 誤差 （ 2） 分辨率采用 12 位，溫度 值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，轉(zhuǎn)換時間不超過 750 （ 3） 可以設(shè)定溫度的上下限報警功能 ，溫度超過上下限能自動告警。 文研究內(nèi)容 現(xiàn)在 簡單的 數(shù)字溫度計一般都是使用溫度敏感元件也就是溫度傳感器，將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號的變化有一定的關(guān)系，這個電信號可以通過 A/D 轉(zhuǎn)換電路，把模擬變化信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號再送給控制器，控制器經(jīng)過內(nèi)部的軟件計算將這個數(shù)字信號和溫度聯(lián)系起來，成為可以顯示出來的溫度數(shù)值，然后通過顯示單元顯示出來給人觀察。這樣就完成了數(shù)字溫度計的基本測 溫功能 5。 本文設(shè)計了一種基于 數(shù)字溫度計，使用溫度傳感器 行溫度數(shù)據(jù)的采集，由于 身的一些特性，使得硬件設(shè)計電路比較簡單。通過單片機(jī)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的處理，由四位一體的共陰數(shù)碼管進(jìn)行顯示。當(dāng)溫度高于設(shè)定最高溫度或低于設(shè)定的最低溫度時，蜂鳴器發(fā)出報警聲。此外，可以通過按鍵來調(diào)整報警上下限溫度值。 3 2 方案論證 案選擇 本課題主要目的是以控制器為核心設(shè)計一種數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)整體是由控制器電路、溫度數(shù)據(jù)采集電路、顯示電路、按鍵調(diào)整電路、報警電路等組成 。系統(tǒng)框圖如圖 2示，整個系統(tǒng)框圖中溫度數(shù)據(jù)采集部分是是整個設(shè)計的關(guān)鍵，它將直接影響到系統(tǒng)整體性能的好壞 6。通過對各方面資料的查詢和分析，最后擬定了兩種在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常采用的方案。 主控制器顯 示 電 路報 警 電 路數(shù) 據(jù) 采 集 電 路按 鍵 調(diào) 整 電 路圖 2統(tǒng)框圖 案一 采用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，其中還涉及到 電阻與溫度的對應(yīng)值的計算，感溫電路比較麻煩但熱敏電阻精度低，重復(fù)性和可靠性較差，對于精度要求較高的測溫不適用。而且在對采集的信號進(jìn)行放大時容易受溫度的影響出現(xiàn)較大的偏差 7。 案二 采用專用的集成溫度傳感器（如 數(shù)字化溫度傳感器（ 溫，數(shù)字化溫度傳感器具有接口簡單、直接數(shù)字量輸出、精確度高等優(yōu)點。 司的最新單線數(shù)字溫度傳感器，它是世界上第一片支持 “一線總線 ”接口的溫度傳感器 6。一線總線獨特而且經(jīng)濟(jì)的特點，使 用戶可輕松地組建傳感 4 器網(wǎng)絡(luò)，它的測量溫度范圍為 55 125 ，在 10 85 范圍內(nèi)，精度為 ，現(xiàn)場溫度直接以 “一線總線 ”的數(shù)字方式傳輸 7，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量， 持 3 電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、更方便、更便宜、體積更小。 以程序設(shè)定 9 12 位的分辨率，精度為 ，分辨率設(shè)定及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在 ，掉電后依然保存。 由以上兩種方案，容易看出方案一的測溫裝置可測量溫度范圍寬，但硬件電路較為復(fù)雜 。方案二的測溫裝置電路簡單、精確度較高、實現(xiàn)方便，故此次設(shè)計采用方案二。 統(tǒng)設(shè)計原理 基于 數(shù)字溫度計的設(shè)計是以單片機(jī)作為主控系統(tǒng)，利用 字溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測，溫度測量范圍在： +100 ，在 +85 范圍內(nèi)誤差為 。溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，轉(zhuǎn)換時間不超過 750 數(shù)碼管把轉(zhuǎn)換后的數(shù)值顯示出來，如果溫度超出了上下限測量范圍，有蜂鳴器來進(jìn)行報警，此外設(shè)置按鍵，可以通過按鍵設(shè)置上下限溫度報警值 。 統(tǒng)組成 本課題系統(tǒng)整體硬件電路包括電源電路 （諾基亞充電器改造），主控制器，溫度傳感器電路，溫度顯示電路，報警電路，上下限報警按鍵調(diào)整電路等組成。主控制器選用單片機(jī) 不但具有低電壓供電特性，而且功能強(qiáng)大。顯示電路使用四位一體共陰數(shù)碼管和三極管（作用是開關(guān)和驅(qū)動）動態(tài)顯示。溫度傳感器采用司生產(chǎn)的 度傳感器，它不但輸出信號全數(shù)字化，而且采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸，可直接與計算機(jī)連接。 5 3 需求分析 本章主要介紹設(shè)計中所需的工具軟件和硬件設(shè)計中的主要器件。 統(tǒng)軟件需求分析 件 件是英國 司出版的 件。它不僅具有其它具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件，它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。 原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持 8051、 8086、和 ，并持續(xù)增加其它 系列處理器模型。在編譯方面，它支持 多種編譯器。 提供的資源豐富，仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千中元器件，有 30 多個元件庫。仿真儀表資源：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、 試器、信號發(fā)生器、模擬發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表，同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。除了現(xiàn)實存在的儀器外， 提供了一個圖形現(xiàn)實功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。 供了比較豐富的 測試信號用于電路的測試，這些測試信號包括了模擬信號和數(shù)字信號 8。 件 美國 司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng) 8。其目前最新版本是 引入的靈活窗口管理系統(tǒng)，是開發(fā)人員能夠使用多臺監(jiān)視器， 發(fā)平臺 能齊全，能實現(xiàn)對 51 單片機(jī)的編輯、編譯、調(diào)試 9 輯狀態(tài)的操作界面主要由 5 部分組成： 最上面的菜單欄、菜單欄下面的工具欄、左邊的工程管理窗口、中間的編輯窗口、下面的輸出信息窗口。 發(fā)軟件按項目方式組織文件，源程序、頭文件等都放在項目文件中統(tǒng)一管理。其具體的操作流程如下 （ 1） 項目的建立。 建立項目：選擇 單下的 令，創(chuàng)建新工程，在對話框中設(shè)定新工程的位置，輸入新工程名字保存即可； 選擇 6 出現(xiàn)的為新工程選擇 界面，在 “下選擇所使用的 定后，會彈出一 “051 息， 一般選擇 “是 ”即可。 （ 2） 給項目加入程序文件。 在項目管理器窗口中展開 件夾，可以看到 向 加文件，在 擊鼠標(biāo)右鍵，會彈出一菜單，其中有一 “令，點擊后會彈出一對話框，選擇需要加入的程序文件，并且一次可以加入多個文件。 （ 3） 項目的編譯鏈接。 設(shè)置輸出 件：在 點擊鼠標(biāo)右鍵，點擊執(zhí)行 “命令，在彈出的會話界面選擇 “簽，選中“即可； 編譯鏈接方法：使用 單下的 令或令，或者直接點擊工具欄中對應(yīng)的按鈕，若有錯誤則不能通過，并且會在信息窗口給出相應(yīng)的錯誤信息。編譯鏈接通過后，會產(chǎn)生一 標(biāo)文件。 統(tǒng)硬件需求分析 片機(jī)簡介 片機(jī)是宏晶科技的 新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時鐘機(jī)器周期和 6 時鐘機(jī)器周期可以任意選擇。 主要特性：增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051；工作電壓： 有 8改寫的 內(nèi)部程序存儲器，可寫 /擦 1000 次； 512 內(nèi)部 2個可編程的 I/O 口； 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器； 6 個中斷源；可編程的全雙工串行口；低功耗（空閑和掉電方式）。 各管腳功能說明如下 ： ：為雙向 8 位三態(tài) I/O 接口。在不接片外存儲器與不擴(kuò)展 I/O 接口時， 可作為準(zhǔn)雙向輸入 /輸出口；在接有片外存儲器或擴(kuò)展 I/O 接口時， 地址總線低 8 位及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口，可驅(qū)動 8 個 載。一般作為擴(kuò)展時的地址 /數(shù)據(jù)總線口使用。 ：為 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 接口，它的每一位都可以分別定義為輸入線或者輸出線（作為輸入時，要對端口寫 1，即口鎖存器必需置 1），可啟動 4 個 載。 ：為 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 接口，當(dāng)它作為 I/O 接口使用時，可直接連接外部 I/接有片外存儲器或擴(kuò)展 I/O 口且尋址范圍超過 256 字節(jié)時， 用做高 8 位地址總線。一般作為擴(kuò)展時地址總線的高 8 位 使用 。 ：為 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 接口，輸出緩沖級可以驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 邏輯門電路。對 寫入 1 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入口。作輸入端時，被外部拉低的 將用上拉電阻輸出電流。 除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它們的第二功能，而且 的每一條引腳均可以獨立定義為第一功能的輸入 /輸出或第二功能 。 介 司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實 際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9的數(shù)字值讀數(shù)方式。 性能特點可歸納如下： （ 1） 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信； （ 2） 無需外部器件； （ 3） 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 （ 4） 零待機(jī)功耗； （ 5） 溫度以 9 或 12 位數(shù)字量讀出； （ 6） 用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置； （ 7） 報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； （ 8） 負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因為發(fā)熱而燒毀，只是不能正常工作； 用 3 腳 裝或 8 腳 裝，其內(nèi)部機(jī)構(gòu)框圖 3示 。 64位 器 與 控 制 邏 輯高速緩存溫 度 傳 感 器高 溫 觸 發(fā) 器 T 觸 發(fā) 器 T 寄 存 器8 位 C R C 發(fā) 生 器I / 部結(jié)構(gòu)圖 8 64 位 位結(jié)構(gòu)如圖 3示，開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的唯一序號，共 48 位，最后 8 位是面 56 位的 驗碼，這也是多個 易失性溫度報警觸發(fā)器 通過軟件寫入報警上下限。 8 位 檢 驗 C R C 4 8 位 序 列 號 8 位 工 廠 代 碼 （ 1 0 H ）M S B L S B M S B L S 4 位 構(gòu)圖 度傳感器的內(nèi)部存 儲器還包括一個高速存儲器 一個非易失性地可電擦除的 速暫存 含 8 字節(jié)存儲器，其結(jié)構(gòu)如圖 3示。前兩個字節(jié)包含測得的溫度信息。第 3 和第 4 字節(jié)是 拷貝，是易失性地，每次上電復(fù)位時被刷新。第 5 字節(jié)為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。第 6、 7、 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。第 9 字節(jié)讀出前面 8 個字節(jié)的，用來檢驗數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。 作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖 3示 。 低 5 位一直 為 1， 測試模式位，用于設(shè)置 工作模式還是測試模式。在 ，用戶不要去改動， 定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，即用來設(shè)置分辨率，定義方法如表 3度轉(zhuǎn)換時間比較長，而且設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就越長。因此，在實際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。 表 3辨率的定義 0 分辨率 /位 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 / 0 9 1 10 0 11 375 1 1 12 750 9 T H 用 戶 字 節(jié) 1T L 用 戶 字 節(jié) 2溫 度 L S M S 用 戶 字 節(jié) 1T L 用 戶 字 節(jié) 2配 置 寄 存 器保 留保 留保 留C R 節(jié)2 字 節(jié)8 字 節(jié)5 字 節(jié)7 字 節(jié)3 字 節(jié)6 字 節(jié)4 字 節(jié)9 字 節(jié)圖 3速暫存 T M 1R O 1R 1 1 1 1圖 3置寄存器 當(dāng) 收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值以 16帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存器的第 1、 2 字節(jié)。單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 。溫度值格式如圖 3示。 232- 22120222- 12- 32- 4S 26S 2524L S 字 節(jié)M S 字 節(jié)圖 3度數(shù)據(jù)值格式 當(dāng)符號位 S=0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)；當(dāng)符號位 S=1 時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計算對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。表 3部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù) 。 10 表 3度與字節(jié)數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系 溫度 / 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 0000 0111 1101 0000 0785 0000 0101 0101 0000 0550H +000 0001 1001 0001 0191H +000 0000 1010 0010 00000 0000 0000 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H 111 1111 1111 1000 111 1111 0101 1110 111 1110 0110 1111 55 1111 1100 1001 0000 成溫度轉(zhuǎn)換后，把測得的溫度值與 的 節(jié)內(nèi)容比較，若 T T 4 8 0 u 1 8 B 2 0 發(fā) 存 在 脈 沖6 0 - 2 4 0 u V C - 6 0 u 始化時序 控制器采用寫 1時序向從機(jī)（ 入 1，采用寫 0時序向從機(jī)（ 入 0。所有寫時序至少需要 60兩次獨立寫之間至少需要 1生寫 1時序的方式是：主機(jī)先拉低總線，在接著 15 生寫 0時序的方式是：主機(jī)先拉低總線，保持至少 60寫時序起始后 15 60總線器件 果在此期間采樣為高電平，則邏輯 1寫入器件；如果為低電平，則邏輯 0寫入器件 ， 寫時序如圖 3 寫 0 時 間 間 隙6 0 u s 1 u 1 8 B 2 0 采 樣M I N T Y P M A 1 8 B 2 0 采 樣M I N T Y P M A 時序 1 5 u s 3 0 u u s 1 5 u 器 采 樣控 制 器 采 樣讀 0 時 間 間 隙讀 1 時 間 間 隙1 u s 1 u 時序 控制器采用讀 1時序向從機(jī)（ 出 1，采用讀 0時序向從機(jī)（ 出 0。所有讀時序至少需要 60兩次獨立讀之間至少需要 1個 13 讀時序都由主機(jī)通過拉低總線至少 1主機(jī)發(fā)起讀時序之后，單總線器件或 ，則拉低總線；若發(fā)送 1，則保持總線為高電平。當(dāng)發(fā)送 0時 ，從機(jī)在該時序結(jié)束后釋放總線，由上拉電阻將總線拉回至空閑高電平狀態(tài)。從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)在時序發(fā)起之后，保持有效時間 15機(jī)在讀時序期間須釋放總線，且在時序起始后的 15入數(shù)據(jù) ， 讀時序如圖 3 主機(jī)在發(fā)送功能命令之前，必須先發(fā)出相應(yīng)的 令， 支持五種令操作指令，如表 3示 。 表 3作命令 指令 代碼 功能 讀 3H 讀 的編號（ 64 位地址） 符合 5H 發(fā)送此命令，接著發(fā) 64碼，訪問與編碼 相對應(yīng)的 索 于確定總線上的 數(shù)和識別 64 位 址 跳過 點時，系統(tǒng)忽略 64 位地址，直接向 溫度轉(zhuǎn)換指令 告警搜索命令 0行之后，只有溫度超過設(shè)定值 做出響應(yīng) 表 3 表 3作指令 指令 代碼 功能 溫度轉(zhuǎn)換 44H 啟動 行溫度轉(zhuǎn)換，結(jié)果存入內(nèi)部高速暫存器中 讀暫存器 0內(nèi)部高速暫存器中的內(nèi)容 寫暫存器 4 置暫存器寫溫度數(shù)據(jù)指令，接著傳送 2 字節(jié)的數(shù)據(jù) 復(fù)制暫存器 48H 將 置暫存器中內(nèi)容復(fù)制到 重調(diào) 容恢復(fù)到 置寄存器 讀供電方式 0 電方式、寄生供電時發(fā)送 0，外接電源是發(fā)送 1 然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用 I/在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題： （ 1） 測溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時間， 這是必須保證的，不然會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤的現(xiàn)象，使溫度輸出總是顯示 85。 （ 2） 在實際使用中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)使電源電壓保持在 5V 左右，若電源電壓過低，會使所測得的溫度精度降低。 （ 3） 在 量問題，容易 14 使人誤認(rèn)為可以掛任意多個 實際應(yīng)用中并非如此，當(dāng)單總線上所掛過 8個時，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題 。 碼管顯示原理 碼管是由若干個發(fā)光二極管組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的點或線段發(fā)光，將這些 二極管排成一定圖形，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，可以顯示出不同的字形。根據(jù)公共引腳與電源和地的連接方式分為共陰和共陽兩種。 碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管相類似，只是正向壓降大，啟輝電流為 1大電流為 10態(tài)電流平均電流為 4高于 壓時要接限流電阻。 顯示時，必須在 8 位段選線上加上相應(yīng)的電平組合，即一個 8 位數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)叫做字形碼，因此，在顯示時需把待顯示的數(shù)字轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的字形碼，即譯碼。數(shù)碼管顯示分為靜態(tài)和動態(tài)兩種，靜態(tài)顯示是一直處于點亮狀態(tài)，因此功 耗大，而且占用的硬件資源多；動態(tài)顯示是多個數(shù)碼管共享段選線，一次輸出段選碼，同時逐位進(jìn)行掃描，數(shù)碼管處于亮和滅的交替之中，利用人眼的視覺惰性實現(xiàn)顯示，因此占用資源少，功耗小。 圖 3位數(shù)碼管 15 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 統(tǒng)總體設(shè)計 溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖 4示，控制器采用單片機(jī) 度傳感器采用 位共陰數(shù)碼管實現(xiàn)溫度顯示。 D 顯 示 電 路報 警 電 路D S 1 8 B 2 0時 鐘 電 路復(fù) 位 電 路按 鍵 調(diào) 整 電 路圖 4體設(shè)計方框圖 件電路 系統(tǒng)整體硬件電路包括：電源電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、 度數(shù)據(jù)采集電路、溫度顯示電路、報警電路、上下限報警按鍵調(diào)整電路等。 源電路 對于一個完整的電子設(shè)計來說，提供一個可靠、穩(wěn)定的供電電源至關(guān)重要，因為它是使整個系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)。一般直流穩(wěn)壓電源都是由交流電通過變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓組成 。 如圖 4示 。 圖 4源電路 此次系統(tǒng)設(shè)計采用直流 +5V 電源供電，諾基亞充電器的輸出電壓正好也是 5V，恰 16 好能能達(dá)到系統(tǒng)的供電要求。由充電器改裝后給系統(tǒng)提供電源不但使整個系統(tǒng)設(shè)計的成本 降低，而且減小了整個電路的體積。 片機(jī)最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)系統(tǒng)電路是有時鐘電路和復(fù)位電路兩部分組成。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作時所必需的時鐘控制信號，其電容典