#■M3m口早一■M3m口早一4.3溫度傳感器的選擇DS18B20原理與特性本系統(tǒng)米用了DS18B20單總線可編程溫度傳感器，來實現(xiàn)對溫度的采集和轉(zhuǎn)換，大大簡化了電路的復(fù)雜度，以及算法的要求。首先先來介紹一下DS18B20這塊傳感器的特性及其功能：DS18B20的管腳及特點DS18B20可編程溫度傳感器有3個管腳。內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DALLAS弓腳圉說明DQ為數(shù)字信號輸入J輸岀端CND為電源地7DD為外接供電電源輸入醐圖10DS18B20的外形及管腳圖GND為接地線,DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出接口，通過一個較弱的上拉電阻與單片機相連。VDD為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源，范圍3.O?5.5V。本文使用外部電源供電。主要特點有：1.用戶可自設(shè)定報警上下限溫度值。2.不需要外部組件,能測量一55?+125°C范圍內(nèi)的溫度。3.—10°C?+85°C范圍內(nèi)的測溫準(zhǔn)確度為土0.5C。4.通過編程可實現(xiàn)9?12位的數(shù)字讀數(shù)方式，可在至多750ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換成12位的數(shù)字，測溫分辨率可達(dá)0.0625C。5.獨特的單總線接口方式，與微處理器連接時僅需要一條線即可實現(xiàn)與微處理器雙向通訊。6?測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以〃一線總線〃串行傳送給CPU,同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。7.負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。8.DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。4.4溫度米集電路數(shù)據(jù)采集電路如圖5.1所示，由溫度傳感器DS18B20采集被控對象的實時溫度,提供給AT89S52的P3.1口作為數(shù)據(jù)輸入。在本次設(shè)計中我們所控的對象為所處室溫。當(dāng)然作為改進(jìn)我們可以把傳感器與電路板分離，由數(shù)據(jù)線相連進(jìn)行通訊，便于測量多種對象。C；11：□U319\KTfinpnrvAmFD.Ii'A.DI1BXTAI2F口戶，［口卩口J&R.DSF口劭【巧4■RSTPD.TfAP?1C；p2.1r.HBPSS.H.f]PSEBF23A11aleFZ4/AtZ21[>□szI]Z3JF斗3][>41毎池辟.口PZ.&.H.ItFZ.TfAtSDGJU/■+S-m]1pi.irrscF3.im?■I口LI42■HE'LE—□bVC□12PISPSSTIHBP13PiaTliTTP1.t口呃P1￡P(guān)3ST1PijSF3.G1hTIP1.TPl.TfllTIQUULd*131■?UI.I+占DS1SBH1715.冊s17—li.TcEijS：圖11單片機2051與溫度傳感器DS18B20的連接圖4.5數(shù)碼管溫度顯示電路數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元(多一個小數(shù)點顯示)；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時,相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上,當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。4.6溫度控制電路溫度控制分為高、低溫控制。設(shè)計所要達(dá)到的效果就是，我們給單片機設(shè)置一個固定的溫度范圍，當(dāng)溫度傳感器測量的溫度高于我們設(shè)置的最高數(shù)值時，這時單片機指令控制P3.2口產(chǎn)生一個高電平信號送給固態(tài)繼電器，是繼電器的產(chǎn)開開關(guān)閉合，使開關(guān)打開通電?？刂埔粋€降溫裝置的開啟（本設(shè)計中考慮到成本和技術(shù)問題，采用電風(fēng)扇進(jìn)行降溫控制）。相反，當(dāng)溫度傳感器測量的溫度低于設(shè)置的最低數(shù)值的時候，這時單片機又控制P3.3口產(chǎn)生一個高電平送給繼電器，使開關(guān)打開從而控制升問裝置進(jìn)行加熱（本系統(tǒng)采用電熱絲進(jìn)行加熱）。通過一個升溫和一個降溫裝置，就能實現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)。只要通過程序，將我們所要達(dá)到的溫度控制在一個恒溫狀態(tài)下?？刂齐娐返脑韴D如5.7所示，繼電器的正極接電源電壓，負(fù)極接三極管的集電極，之所以采用三極管，就是繼電器一般是需要驅(qū)動電壓的。而單片機的管腳不能提供最后高的電壓，這樣就會導(dǎo)致即使單片機送出了高電平也無法將繼電器開關(guān)打開。當(dāng)接上三極管后就能將輸入信號的發(fā)送到繼電器當(dāng)中，驅(qū)動開關(guān)使溫度調(diào)節(jié)器改變溫度。圖12溫度控制電路數(shù)碼管動態(tài)顯示單片機AT89S52輸出8個高低電平信號每個數(shù)碼管的8個段分別連接P0.0-P0.7口上當(dāng)某個數(shù)碼管的公共端為“0”時，那么這個數(shù)碼管被選中，這時此數(shù)碼管的哪段為”1“則哪段就被點亮初學(xué)者可以利用本實驗板自帶的仿真器功能來單步執(zhí)行，來觀察數(shù)碼管的工作原理，由于I/O資源有限，一個51單片機只有32個I/O所以只能將8個數(shù)碼管以動態(tài)掃描的方式來顯示，何為動態(tài)掃描呢？動態(tài)掃描的連接方式是將8個數(shù)碼管的8個段用相同的I/O來控制，即第一個數(shù)碼管的”a“段由P0.0控制第二個數(shù)碼管的”a“段也是由P0.0來控制的而8個數(shù)碼管的公共端則是由不同的I/O來控制，即第一個數(shù)碼管的公共端由P2.4控制而第二個數(shù)碼管的公共端有P2.5控制動態(tài)掃描的控制原理是：將第一個數(shù)碼管要顯示的內(nèi)容顯示出來，然后立刻將第二個數(shù)碼管的內(nèi)容顯示出來，一次把第8個數(shù)碼管的內(nèi)容顯示出來由于單片機的工作速度非?？?，所以當(dāng)顯示第8個數(shù)碼管的時候第一個數(shù)碼管的內(nèi)容還沒有完全消失，這時立刻重復(fù)上面的過程就實現(xiàn)了數(shù)碼管的。數(shù)碼關(guān)分共陽極數(shù)碼管，還有就是共陰極數(shù)碼管，我們就采用共陰來使用。單片機各個口的電壓輸出的都為高電平。共陰就通過控制陽極，即可控制LED顯示。DS18B20初始化DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化一ROM操作指令一存儲器操作指令f數(shù)據(jù)傳輸。其工作時序包括初始化時序、寫時序和讀時序。故主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16?60微秒左右，后發(fā)出60?240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。DS18B20的單線協(xié)議和命令DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)的傳輸?shù)恼_性和完整性主機操作單線器件DS18B20必須遵循下面的順序.

初始化單線總線上的所有操作均從初始化開始。初始化過程如下：主機通過拉低單線480us以上，產(chǎn)生復(fù)位脈沖，然后釋放該線，進(jìn)入Rx接收模式主機釋放總線時，會產(chǎn)生一個上升沿。單線期間DS18B20檢測到改上升沿后，延時15-60us，通過拉低總線60-240us來產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。主機棘手到從機的應(yīng)答脈沖后，說明有單線器件在線。ROM操作命令一旦總線主機檢測到應(yīng)答脈沖，便可以發(fā)起ROM操作命令。工有5位ROM操作命令。內(nèi)存操作命令在成功執(zhí)行了ROM操作命令之后，才可以使用內(nèi)存操作命令。主機可以提供6種內(nèi)存操作命令。數(shù)據(jù)處理DS18B20要有嚴(yán)格的時序來保證數(shù)據(jù)的完整性。在單線DQ上，存在復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫“0”、寫“1”、讀“0”和讀“1”幾種信號類型。其中，出來映帶脈沖之外，均由主機產(chǎn)生。數(shù)據(jù)位的讀和寫則是通過使用讀、寫時隙實現(xiàn)的。系統(tǒng)流程圖系統(tǒng)流程圖如圖所示：P3.3P3.3高電平升溫P3.2高電平降溫W下限$上限顯示溫度?計算溫度專W下限$上限顯示溫度?計算溫度專結(jié)束圖13系統(tǒng)流程圖調(diào)試本電路簡單高效，失真小，輸出穩(wěn)定，達(dá)到了設(shè)計目的和要求，但在電路的整個設(shè)計過程中存在很多問題,在使用電容時更要小心因為電容的串聯(lián)與并聯(lián)正好與電阻的相反。如果不多加小心也許會走很多彎路。檢查穩(wěn)壓電源的設(shè)計電路，確定其準(zhǔn)確無誤，輸入220V電源，檢測輸出電源大小是否接近5V電源。將電路聯(lián)接好，在運算放大器同相輸入端加入一0?10v的直流電壓，觀察輸出穩(wěn)壓值的變化情況。將上述各部分電路調(diào)節(jié)器試好后，將整個系統(tǒng)連接起來進(jìn)行通調(diào)。檢查整體電路有無錯誤，檢查無誤后接通電源，運行正常停止運行，關(guān)閉計算機關(guān)閉電源，結(jié)束。結(jié)束語通過本次課程設(shè)計，使我加深了對Proteus、單片機AT89C51、穩(wěn)壓直流電源設(shè)計的理解，還有經(jīng)過在網(wǎng)上查找資料以及到圖書館學(xué)習(xí)，也使我更好的理解和認(rèn)識了關(guān)于電源設(shè)計原理和實際中的應(yīng)用過程。在課程設(shè)計過程中我們互相討論，請教老師，在不斷的調(diào)試各自的程序中，發(fā)現(xiàn)了很多各自的問題并進(jìn)行研究解決。我們試著用不同的設(shè)計方法來實現(xiàn)我們的課題，這樣不僅可以拓寬我們的思路，還可以使我們的設(shè)計成果更加嚴(yán)謹(jǐn)。本次課程設(shè)計可以為我以后工作打下一定的基礎(chǔ)，感謝本次課程設(shè)計，感謝我的指導(dǎo)老師！通過各方面的努力，最終設(shè)計出了自己較為滿意的系統(tǒng)。雖然這兩周過得很辛苦，但是自己付出的努力得到了回報，那種成就感是任何事物都無法代替的。還有在設(shè)計過程中，我們積累的經(jīng)驗，對我們以后的學(xué)習(xí)和工作會有莫大的幫助。參考文獻(xiàn)《集成電路音響放大器》徐治邦編著新時代出版社1984.1《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》主編:童詩白華成英高等教育出版社2000.3《基于PROTEUS的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真》周潤景張麗娜編著北京航空航天大學(xué)出版社2006.05.01《實用電路300例》武義偉汪河編著電子工業(yè)出版社1983.9《實用電路手冊》楊寶清編著機械工業(yè)出版社1985.6《高穩(wěn)定度電源》倪本來編著人民郵電出版社1982.12《模擬集成電路設(shè)計》DavidA.Johns＆KenMartin著機械工業(yè)出版社2005.11《新編線性直流穩(wěn)壓電源》王增福李昶魏永明編著電子工業(yè)出版社2004.11附錄#include<reg52.h>typedefunsignedcharuchar;typedefunsignedintuint;sbitDQ=P3A0;sbitDLE=P3A1；〃段選sbitWLE=P3A2;//位選ucharcodetablewei[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80}；/*數(shù)碼管0—7*/ucharcodetableduan[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};/*數(shù)字0—9*/uchartemp;uintbai,shi,ge,t;/*數(shù)碼管延時函數(shù)*/voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}/*DS18B20延時函數(shù)*/voiddelayDS18B20(uinti){while(i--);/**********DS18b20初始化函數(shù)/**********DS18b20初始化函數(shù)*/voidInit_DS18B20(){unsignedcharx=0;DQ=1;//DQ復(fù)位delayDS18B20(8);//稍做延時DQ=0;//單片機將DQ拉低delayDS18B20(80);//精確延時大于480usDQ=1;//拉高總線delayDS18B20(14);x=DQ;//稍做延時后如果x=0則初始化成功x=1則初始化失敗delayDS18B20(20);}*//***********DS18b20讀一個字節(jié)**************/ucharReadByteDS18B20(){uinti=0;uchardate=0;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;//給脈沖信號date>>=1;DQ=1;//給脈沖信號if(DQ)date|=0x80;delayDS18B20(4);}return(date);*//*************ds18b20寫一個字節(jié)****************/voidWriteByteDS18B20(uchardate){uinti=0;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;DQ=date&0x01;delayDS18B20(5);DQ=1;date>>=1;}}/**************讀取ds18b20當(dāng)前溫度voidGet_Temperature(){uchara,b;Init_DS18B20();WriteByteDS18B20(0xcc);//跳過讀序號列號的操作WriteByteDS18B20(0x44);//啟動溫度轉(zhuǎn)換delayDS18B20(100);//這個延時非常重要，也是一個非?？拥难訒rInit_DS18B20();WriteByteDS18B20(0xcc);//跳過讀序號列號的操作WriteByteDS18B20(0xbe);//讀取溫度寄存器等(共可讀9個寄存器)前兩個就是溫度delayDS18B20(100);a=ReadByteDS18B20();//讀取溫度值低位b=ReadByteDS18B20();//讀取溫度值高位if(!(b&0xf8))/*二進(jìn)制中的前面五位是符號位，如果測得溫度大于0，這五位是0*/{temp=((a>>4)|(b<<4));//正數(shù)的算法t=0;}else{temp=((~a>>4)|(~b<<4))+1;//負(fù)數(shù)的算法，測到的數(shù)值取反后加1t=1;}}voidmain(){while(1){Get_Temperature();bai=temp/100;shi=temp%10