江蘇省徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號：系部：電氣工程系專業(yè)：機(jī)電一體化設(shè)計(jì)題目：數(shù)字溫度計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：姜銀煥職稱：講師2023年05月江蘇徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書系部電氣工程系專業(yè)年級07高職機(jī)電一體化(三)班學(xué)生姓名任務(wù)下達(dá)日期：2023年3月10日畢業(yè)設(shè)計(jì)日期：2023年3月10日至2023年5月10日畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：單片機(jī)數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)重要內(nèi)容和規(guī)定：重要內(nèi)容：規(guī)定用所學(xué)知識(shí)，查閱資料，掌握數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)原理，基于AT89S52單片機(jī)和溫度傳感器DS18B20設(shè)計(jì)一個(gè)性能穩(wěn)定的溫度計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)要完畢相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)圖，并進(jìn)行調(diào)試，達(dá)成設(shè)計(jì)規(guī)定。設(shè)計(jì)規(guī)定:1、提供設(shè)計(jì)方案和元器件的參數(shù)。2、設(shè)計(jì)原理和依據(jù)要系統(tǒng)對的。3、設(shè)計(jì)的溫度計(jì)能進(jìn)行普通的溫度測量。系主任簽字：指導(dǎo)教師簽字：

江蘇徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的重要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否批準(zhǔn)答辯等）：本論文介紹了本論文介紹了AT89S52單片機(jī)和溫度傳感器DS18B20的工作原理和功能特性，運(yùn)用AT89S52單片機(jī)和溫度傳感器DS18B20，設(shè)計(jì)了一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)。該生通過畢業(yè)設(shè)計(jì)掌握了相關(guān)的理論知識(shí)，鍛煉了實(shí)踐操作技能，完畢了相應(yīng)的設(shè)計(jì)任務(wù)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容對的，設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)具有一定的理論和實(shí)際參考價(jià)值。批準(zhǔn)答辯。成績：指導(dǎo)教師簽字：年月日

江蘇徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)評閱教師評閱書評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大小；④取得的重要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范限度；⑥總體評價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否批準(zhǔn)答辯等）：成績：評閱教師簽字：年月日

江蘇徐州機(jī)電工程高等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績答辯情況提出問題回答問題答辯委員會(huì)評語及建議成績答辯委員會(huì)主任簽字：年月日系部領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評估成績系部領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人：年月日摘要溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人民的生活環(huán)境與溫度息息相關(guān)，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要意義。溫度測量在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對溫度測量的應(yīng)用范圍愈來愈廣。運(yùn)用單片機(jī)技術(shù)的溫度測控系統(tǒng)以其體積小，可靠性高而被廣泛采用。由于AT89S52單片機(jī)可以直接應(yīng)用在對溫度測量的各種測溫器件。本文就介紹了一種基于單片機(jī)的溫度測量的方法。用此方法所設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)，結(jié)構(gòu)簡樸，體積較小，可靠性高，操作方便，測量精度高，只需接通電源便可進(jìn)行及時(shí)有效的溫度測量，在各行各業(yè)均具有較廣泛的用途，發(fā)展前景良好。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、DS18B20、基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)采用溫度傳感器DS18B20作為測溫元件用來滿足溫度測量、采用的顯示模塊為SMC1602A液晶顯示器。

目錄1方案論證…………11.1系統(tǒng)功能定義……………11.2總體方案……………………12系統(tǒng)硬件電路………………22.1系統(tǒng)硬件框圖………………22.2測溫模塊……………………22.2.1DS18B20的重要特性…………………22.2.2DS18B20的工作原理…………………32.3主控模塊………………32.3.1主控模塊功能分………32.3.2AT89S52芯片的功能特性………………42.4顯示模塊…………………52.5報(bào)警模塊…………………62.6電路原理圖的繪制和電路的焊接…………72.6.1PROTEL簡介……………72.6.2電路的焊接……………73系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………………83.1主控程序設(shè)計(jì)……………….83.2溫度信息的采集……………83.3溫度的顯示控制………….114調(diào)試與總結(jié)……………………14感言…………….15致謝…………….16參考文獻(xiàn)……………………….17附錄1系統(tǒng)主程序…………181方案論證1.1系統(tǒng)功能定義根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定，可以先大體勾勒出要完畢設(shè)計(jì)，需要幾個(gè)模塊具有如下圖所示的的能，圖1.1功能模塊框圖1.2總體方案通過對系統(tǒng)功能的定義，可以將基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)采用溫度傳感器DS18B20作為測溫元件用來滿足溫度測量,并將溫度信號經(jīng)由其自身所具有的A/D轉(zhuǎn)換功能,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號經(jīng)單片機(jī)解決顯示于液晶顯示器，從而完畢溫度的測量和顯示。整個(gè)系統(tǒng)控制將由AT89S52單片機(jī)芯片為核心構(gòu)成。選用DS18B20作為測溫元件，SMC1602A作為顯示器件,各個(gè)檢測信號、顯示信號可由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行。設(shè)計(jì)任務(wù)：用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)測溫范圍在—55～125℃設(shè)計(jì)規(guī)定：完畢該系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)掌握單片機(jī)采集溫度的設(shè)計(jì)方法提高學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能的能力，培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)的能力。2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)硬件框圖根據(jù)系統(tǒng)功能規(guī)定，可以先大體勾勒出完畢任務(wù)所需的系統(tǒng)硬件框圖如下：圖2.1硬件結(jié)構(gòu)框圖主控模塊采用性價(jià)比較高的單片機(jī)芯片，在其內(nèi)部將預(yù)設(shè)好的程序儲(chǔ)存，可通過程序的運(yùn)營控制測溫模塊進(jìn)行測溫，測溫模塊重要是由DS18B20構(gòu)成，將其與所測對象進(jìn)行接觸即可獲取被測對象的溫度數(shù)據(jù)，報(bào)警模塊只有當(dāng)溫度超過預(yù)定值時(shí)才會(huì)工作，而所測得的溫度將通過顯示模塊的液晶顯示器以數(shù)字形式顯示。2.2測溫模塊本設(shè)計(jì)的測溫元件采用的是DS18B20測溫元件,DS18B20是由DALLAS(達(dá)拉斯)公司生產(chǎn)的一種溫度傳感器。超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)，使得DS18B20很受歡迎。這是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。DS18B20數(shù)字溫度計(jì)提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息通過單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從單片機(jī)到DS18B20僅需一條線連接即可。它可在1秒鐘(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。2.2.1DS18B20的重要特性有以下幾點(diǎn)：全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出；先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信；最高12位分辨率，精度可達(dá)土0.5℃；12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒；可選擇寄生工作方式；檢測溫度范圍為–55℃——+125℃內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能；64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機(jī)掛接；多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。DS18B20芯片其封裝結(jié)構(gòu)如下：圖2.2DS18B20芯片封裝結(jié)構(gòu)圖由其引腳可看出,其3個(gè)引腳:GND為電壓地直接接地；DQ為單數(shù)據(jù)總線用來與單片機(jī)相連接,本系統(tǒng)中DQ與單片機(jī)P2.2接口連接,僅此一個(gè)連接就能保證DS18B20與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)互換；VDD引腳接電源電壓[12]。2.2.2DS18B20的工作原理：DS18B20的溫度檢測與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測和數(shù)據(jù)解決。18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源,分別是：ROM只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B20ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)立不由用戶更改。DS18B20共64位ROM，RAM數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個(gè)字節(jié)RAM，每個(gè)字節(jié)為8位。第1、2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶第3個(gè)EEPROM的鏡像。第6、7、8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。EEPROM非易失性記憶體，用于存放長期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在鏡像，以方便用戶操作。我們在每一次讀溫度之前都必須進(jìn)行復(fù)雜的且精確時(shí)序的解決，由于DS18B20的硬件簡樸結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致軟件的巨大開消。2.3主控模塊2.3.1主控模塊功能分析在本系統(tǒng)中，主控模塊居于非常重要的地位。它是整個(gè)系統(tǒng)的中樞，系統(tǒng)運(yùn)營所需的每個(gè)操作指令都要由其發(fā)出。它一方面控制著測溫模塊進(jìn)行溫度信息的采集，另一方面也控制著顯示模塊的工作。最重要的是，由測溫模塊所采集到的溫度信息必須經(jīng)由主控模塊的解決才干在顯示模塊上顯示，從而使整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行正常的運(yùn)轉(zhuǎn)和工作。針對以上分析本系統(tǒng)主控模塊中的單片機(jī)芯片采用了AT89S52芯片，此芯片功能強(qiáng)大，可以完全滿足系統(tǒng)運(yùn)營的需求。2.3.2AT89S52芯片的功能特性AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有機(jī)靈的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。其重要性能如下:與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz三級加密程序存儲(chǔ)器32個(gè)可編程I/O口線三個(gè)16位定期器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源全雙工UART串行通道低功耗空閑和掉電模式掉電后中斷可喚醒看門狗定期器雙數(shù)據(jù)指針掉電標(biāo)記符AT89S52引腳結(jié)構(gòu)圖2.3AT89S52引腳結(jié)構(gòu)圖[4]在本系統(tǒng)中，將DS18B20的單數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)的P2.2端口相連，用一根數(shù)據(jù)線就完畢了測溫模塊與單片機(jī)芯片的連接。2.4顯示模塊本系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)就是能方便直觀地對所測溫度進(jìn)行讀取，因此顯示模塊的選取極為重要。在本系統(tǒng)中所采用的顯示模塊為SMC1602A液晶顯示器。液晶顯示器以其直觀的顯示模式，簡樸的軟件設(shè)計(jì)從而得到了很多人的認(rèn)可，逐漸占據(jù)主流地位，因此選用液晶顯示器也更能體現(xiàn)當(dāng)下較為先進(jìn)的技術(shù)。其重要技術(shù)參數(shù)：表2.1SMC1602A技術(shù)參數(shù)表SMC1602A是LCD1602中的一種，它一共有16個(gè)引腳，各引腳接口信號說明如下：表2.2SMC1602A引腳說明表SMC1602A的7—14引腳通過一個(gè)上拉排阻與單片機(jī)的P0口相連，第3引腳上屆一個(gè)滑動(dòng)變阻器，用來調(diào)整液晶顯示器的偏壓信號。其基本操作時(shí)序共有4個(gè)狀態(tài)分別是:1讀狀態(tài):輸入:RS=L,RW=H,E=H輸出:D0~D7=狀態(tài)字2寫指令:輸入:RS=L,RW=L,D0~D7=指令碼,E=高脈沖輸出:無3讀數(shù)據(jù):輸入:RS=H,RW=H,E=H輸出:D0~D7=數(shù)據(jù)4寫數(shù)據(jù):輸入:RS=H,RW=L,D0~D7=數(shù)據(jù),E=高脈沖輸出:無狀態(tài)字說明:表2.3SMC1602A狀態(tài)字說明表STA7D7STA6D6STA5D5STA4D4STA3D3STA2D2STA1D1STA0D0表2.4SMC1602A狀態(tài)字功能表STD0-6當(dāng)前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值STA7讀寫操作使能1:嚴(yán)禁0:允許對控制器每次進(jìn)行讀寫操作之前,都必須進(jìn)行讀寫檢測,保證STA7為0.控制器內(nèi)部帶有80×8位(80字節(jié))的RAM緩沖區(qū),相應(yīng)關(guān)系如圖所示:圖2.5SMC1602A內(nèi)部RAM緩沖區(qū)相應(yīng)關(guān)系圖[3]2.5報(bào)警模塊本系統(tǒng)中報(bào)警模塊采用的是蜂鳴器報(bào)警，蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定期器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器重要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。在電路中用字母“H”或“HA”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“FM”、“LB”、“JD”等）表達(dá)。蜂鳴器的結(jié)構(gòu)原理1．壓電式蜂鳴器壓電式蜂鳴器重要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5~15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.5~2.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化解決后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。2．電磁式蜂鳴器電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的互相作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。2.6電路原理圖的繪制和電路的焊接在硬件的設(shè)計(jì)前期，根據(jù)框圖對電路中也許出現(xiàn)的電路，進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對后期的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了合理化的修改完善。在第一章中已分析了系統(tǒng)并繪制了框圖，并根據(jù)框圖分別設(shè)計(jì)了各部分電路。由于溫度傳感器DS18B20集成度較高,所以在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)不需要太多其他元件即可實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。因此在PROTEL上對原理圖進(jìn)行了繪制，從而得出了最終的完整電路原理圖[附錄一]。2.6.1PROTEL簡介PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文獻(xiàn)格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100％布通率。Protel99SE采用數(shù)據(jù)庫的管理方式。該軟件沿襲了Protel以前版本方便易學(xué)的特點(diǎn)，內(nèi)部界面與Protel99大體相同，新增長了一些功能模塊，功能更加強(qiáng)大。新增的層堆棧管理功能，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號層，16個(gè)地電層，16個(gè)機(jī)械層。新增的3D功能在加工印制版之前可以看到板的三維效果。其具有的打印功能，可以輕松修改打印設(shè)立控制打印結(jié)果。Protel99SE容易使用的特性還體現(xiàn)在其幫助功能，按下右上角的小問號，然后輸入你所要的信息，可以不久地看到特性的功能，然后用到設(shè)計(jì)中，按下狀態(tài)欄末端的按鈕，使用幫助顧問。2.6.2電路的焊接當(dāng)通過PROTEL繪制出完整的電路原理圖后，就可以按照繪制好的原理圖進(jìn)行電路的焊接，焊接時(shí)要注意虛焊和短路情況出現(xiàn)。焊接是要先焊單片機(jī)的主電路，以便于對各部分電路的測試。當(dāng)焊完一部分子電路后，要先輸入子程序進(jìn)行檢測，看是否有輸入或輸出。焊完后，就可以進(jìn)行電路總體性能測試了。在測試之前，一定要先對電路檢測，看是否有短路情況出現(xiàn)，以免芯片損壞。電源輸入電壓也是關(guān)鍵因素，在供電之前先量量。3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1主控程序設(shè)計(jì)通過對系統(tǒng)工作原理的了解，我們可以大體知道系統(tǒng)軟件運(yùn)營工作的流程圖如下：圖3.1系統(tǒng)運(yùn)營流程圖當(dāng)接通電源開始工作后，單片機(jī)中的程序開始運(yùn)營，將對DS18B20進(jìn)行初始化，以便單片機(jī)芯片和DS18B20達(dá)成通信協(xié)議。完畢初始化后，由于本系統(tǒng)只有一個(gè)測溫元件，單片機(jī)會(huì)向其發(fā)出跳過ROM指令，接下來便可向其發(fā)送操作指令，設(shè)定溫度上下限，啟動(dòng)測溫程序。測溫過程完畢后，發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換指令，從而便可將溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字模式進(jìn)行顯示讀取。3.2溫度信息的采集通過DS18B20單線總線的所有執(zhí)行解決都從一個(gè)初始化序列開始。初始化序列涉及一個(gè)由總線控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和隨后由從機(jī)發(fā)出的存在脈沖：1、復(fù)位：一方面我們必須對DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器（單片機(jī)）給DS18B20單總線至少480uS的低電平信號。當(dāng)18B20接到此復(fù)位信號后則會(huì)在15~60uS后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。2、存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)當(dāng)將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在15~60uS后接受存在脈沖，存在脈沖為一個(gè)60~240uS的低電平信號。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下來將會(huì)是控制器與18B20間的數(shù)據(jù)通信。3、控制器發(fā)送ROM指令：雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了，ROM指令共有5條，每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條，ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。各自功能如下：ReadROM（讀ROM）[33H]（方括號中的為16進(jìn)制的命令字）這個(gè)命令允許總線控制器讀到DS18B20的64位ROM。只有當(dāng)總線上只存在一個(gè)DS18B20的時(shí)候才可以使用此指令。MatchROM（指定匹配芯片）[55H]這個(gè)指令后面緊跟著由控制器發(fā)出了64位序列號，當(dāng)總線上有多只DS18B20時(shí)，只有與控制發(fā)出的序列號相同的芯片才干做出反映，其它芯片將等待下一次復(fù)位。這條指令適合單芯片和多芯片掛接。SkipROM（跳躍ROM指令）[CCH]這條指令使芯片不對ROM編碼做出反映，在單總線的情況之下，為了節(jié)省時(shí)間則可以選用此指令。假如在多芯片掛接時(shí)使用此指令將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)。SearchROM（搜索芯片）[F0H]在芯片初始化后，搜索指令允許總線上掛接多芯片時(shí)用排除法辨認(rèn)所有器件的64位ROM。AlarmSearch（報(bào)警芯片搜索）[ECH]在多芯片掛接的情況下，報(bào)警芯片搜索指令只對附合溫度高于TH或小于TL報(bào)警條件的芯片做出反映。只要芯片不掉電，報(bào)警狀態(tài)將被保持，直到再一次測得溫度值達(dá)不到報(bào)警條件為止。ROM指令為8位長度，功能是對片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其重要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作解決。誠然，單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，并通過每個(gè)器件上所獨(dú)有的ID號來區(qū)別，一般只掛接單個(gè)18B20芯片時(shí)可以跳過ROM指令（注意：此處指的跳過ROM指令并非不發(fā)送ROM指令，而是用特有的一條“跳過指令”）。4、控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8位，共6條，存儲(chǔ)器操作指令分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。WriteScratchpad（向RAM中寫數(shù)據(jù)）[4EH]：這是向RAM中寫入數(shù)據(jù)的指令，隨后寫入的兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將會(huì)被存到地址2（報(bào)警RAM之TH）和地址3（報(bào)警RAM之TL）。寫入過程中可以用復(fù)位信號中止寫入。ReadScratchpad（從RAM中讀數(shù)據(jù)）[BEH]：此指令將從RAM中讀數(shù)據(jù)，讀地址從地址0開始，一直可以讀到地址9，完畢整個(gè)RAM數(shù)據(jù)的讀出。芯片允許在讀過程中用復(fù)位信號中止讀取，即可以不讀后面不需要的字節(jié)以減少讀取時(shí)間。CopyScratchpad（將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM中）[48H]：此指令將RAM中的數(shù)據(jù)存入EEPROM中，以使數(shù)據(jù)掉電不丟失。此后由于芯片忙于EEPROM儲(chǔ)存解決，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完畢時(shí)，總線將輸出“1”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持10MS，來維持芯片工作。ConvertT（溫度轉(zhuǎn)換）[44H]：收到此指令后芯片將進(jìn)行一次溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的溫度值放入RAM的第1、2地址。此后由于芯片忙于溫度轉(zhuǎn)換解決，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完畢時(shí)，總線將輸出“1”。在寄生工作方式時(shí)必須在發(fā)出此指令后立刻超用強(qiáng)上拉并至少保持500MS，來維持芯片工作。RecallEEPROM（將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM）[B8H]：此指令將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM中的第3、4個(gè)字節(jié)里。由于芯片忙于復(fù)制解決，當(dāng)控制器發(fā)一個(gè)讀時(shí)間隙時(shí)，總線上輸出“0”，當(dāng)儲(chǔ)存工作完畢時(shí)，總線將輸出“1”。此外，此指令將在芯片上電復(fù)位時(shí)將被自動(dòng)執(zhí)行。這樣RAM中的兩個(gè)報(bào)警字節(jié)位將始終為EEPROM中數(shù)據(jù)的鏡像。ReadPowerSupply（工作方式切換）[B4H]：此指令發(fā)出后發(fā)出讀時(shí)間隙，芯片會(huì)返回它的電源狀態(tài)字，“0”為寄生電源狀態(tài)，“1”為外部電源狀態(tài)。存儲(chǔ)器操作指令的功能是命令18B20作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。5、執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個(gè)操作要視存儲(chǔ)器操作指令而定。DS18B20需要嚴(yán)格的協(xié)議以保證數(shù)據(jù)的完整性。協(xié)議涉及幾種單線信號類型：復(fù)位脈沖、存在脈沖、寫0、寫1、讀0和讀1。所有這些信號，除存在脈沖外，都是由總線控制器發(fā)出的。和DS18B20間的任何通訊都需要以初始化序列開始。一個(gè)復(fù)位脈沖跟著一個(gè)存在脈沖表白DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送和接受數(shù)據(jù)（適當(dāng)?shù)腞OM命令和存儲(chǔ)器操作命令）。DS18B20的復(fù)位時(shí)序圖3.2DS18B20的復(fù)位時(shí)序圖DS18B20的讀時(shí)序?qū)τ贒S18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過程。對于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完畢一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要60us才干完畢。圖3.3DS18B20的讀時(shí)序圖DS18B20的寫時(shí)序：對于DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程。對于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的規(guī)定不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20可以在15us到45us之間可以對的地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。圖3.4DS18B20的寫時(shí)序圖[13]3.3溫度的顯示控制當(dāng)所測溫度從DS18B20輸送到單片機(jī)上之后，下一步就是要將其在液晶顯示器上顯示出來。一方面應(yīng)當(dāng)對液晶顯示器SMC1602A進(jìn)行初始化設(shè)立，設(shè)立指令如下：表3.1SMC1602A的初始化設(shè)立指令表指令碼功能00111000設(shè)立16×2顯示,8位數(shù)據(jù)接口00001DCBD=1開顯示;D=0關(guān)顯示C=1顯示光標(biāo);C=0不顯示光標(biāo)B=1光標(biāo)閃爍;B=0光標(biāo)不顯示000001NSN=1當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加一,且光標(biāo)加一N=0當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減一,且光標(biāo)減一S=1當(dāng)寫一個(gè)字符,整屏顯示左移(N=1)或右移(N=0),以得到光標(biāo)不移動(dòng)而屏幕移動(dòng)的效果S=0當(dāng)寫一個(gè)字符,整屏顯示不移動(dòng)然后進(jìn)行數(shù)據(jù)控制，控制器內(nèi)部設(shè)有一個(gè)數(shù)據(jù)地址指針，可以通過它們來訪問內(nèi)部的所有80字節(jié)RAM，其指針設(shè)立為：表3.2SMC1602A的指針設(shè)立表指令碼功能80H+地址碼(0H-27H,40H-67H)設(shè)立數(shù)據(jù)地址指針一些其他設(shè)立如下：指令碼功能01H顯示清屏:1.數(shù)據(jù)指針清零2.所有顯示清零02H顯示回車:數(shù)據(jù)指針清零其初始化過程為:延時(shí)15ms寫指令38H(不檢測忙信號)延時(shí)5ms寫指令38H(不檢測忙信號)延時(shí)5ms寫指令38H(不檢測忙信號)(每次寫指令讀/寫數(shù)據(jù)操作之前均需檢測忙信號)寫指令38H:顯示模式設(shè)立寫指令08H:顯示關(guān)閉寫指令01H:顯示清屏寫指令06H:顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)立寫指令0CH:顯示開及光標(biāo)設(shè)立并且要使數(shù)據(jù)在液晶顯示器上顯示必須要按照其讀寫操作時(shí)序來進(jìn)行,其讀，寫操作時(shí)序圖為:圖3.5SMC1602A的讀操作時(shí)序圖圖3.6SMC1602A的寫操作時(shí)序圖通過嚴(yán)格按照SMC1602A的讀寫操作時(shí)序來解決從單片機(jī)中傳輸來的數(shù)據(jù)，便可使所測得4調(diào)試與總結(jié)在硬件電路焊接和軟件程序設(shè)計(jì)分別完畢的基礎(chǔ)之上，進(jìn)行軟硬件的結(jié)合與調(diào)試。通過下載將在電腦上已完畢的程序下載到單片機(jī)芯片中。在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)軟件中存在的問題，及時(shí)解決問題，保證系統(tǒng)能正常工作并達(dá)成設(shè)計(jì)規(guī)定。通過反復(fù)的調(diào)試與實(shí)驗(yàn)，可以證明該系統(tǒng)可以較好地完畢設(shè)計(jì)所需的基本規(guī)定。即可以方便準(zhǔn)確的對被測對象進(jìn)行溫度測量。同時(shí)在完畢設(shè)計(jì)規(guī)定的前提下，充足考慮到了外觀，成本等問題，在性能和價(jià)格之間作了比較好的平衡。雖然整體性能良好，但尚存在些許局限性，系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠，需要增強(qiáng)自己的焊接水平以便以后避免出現(xiàn)類似問題。本溫度采集系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)較為簡樸，成本低，外接元件少。在實(shí)際應(yīng)用中工作性能穩(wěn)定，測量溫度準(zhǔn)確，精度較高。系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上充足考慮到了可擴(kuò)展性，通過一定的添加或改造，很容易增長功能，如從單片機(jī)主芯片串行口連接RS232轉(zhuǎn)換芯片MAX232與PC機(jī)相連，完畢溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳遞和其他控制工作。也可與無線裝置進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離異地測溫。本系統(tǒng)合用范圍廣泛，可以單獨(dú)使用作為監(jiān)控儀，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)溫室大棚監(jiān)測植物生長的環(huán)境變化，工業(yè)廠房測量各部分的工作溫度等等。也可以作為智能控制系統(tǒng)的一部分，與其它設(shè)備協(xié)同工作。系統(tǒng)移植性強(qiáng)，只需改變前端測量用的傳感器類型，可在此基礎(chǔ)上修改為其他非電量參數(shù)的測量系統(tǒng)。感言通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì),我學(xué)到了很多知識(shí)。在實(shí)物的設(shè)計(jì)和論文的寫作過程中,通過查資料和搜集有關(guān)的文獻(xiàn),培養(yǎng)了自學(xué)能力。通過對硬件電路的設(shè)計(jì)和焊接，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力。并且由本來的被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)換為積極的尋求知識(shí)，學(xué)會(huì)了更好地讓所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，讓書本上的知識(shí)與實(shí)際生活中的具體應(yīng)用相結(jié)合。讓自己切實(shí)感覺到了學(xué)有所用。并在此期間鞏固復(fù)習(xí)了在校4年內(nèi)學(xué)過的知識(shí)，特別是單片機(jī)和模電，數(shù)電方面的知識(shí)。同時(shí)通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提高了自己的單片機(jī)編程的能力，特別是獲得的軟件調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也讓自己知道了自己局限性和缺陷，從而為自己能更好的改善提供了幫助。致謝通過五年的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在終于要畢業(yè)了。在學(xué)習(xí)期間經(jīng)歷了風(fēng)風(fēng)雨雨，在各位老師和同學(xué)的幫助和支持下最終得以順利完畢。在此，一方面感謝我的老師，感謝各位老師這五年中在學(xué)習(xí)中、生活上的關(guān)心和照顧；另一方面感謝各位同學(xué)，同學(xué)們在生活中給予很大的幫助，在學(xué)習(xí)上也給極大的鼓舞。 指導(dǎo)老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，平易近人，在我做設(shè)計(jì)和論文期間對我的教導(dǎo)和指導(dǎo)將使我終生受益。無論是在平時(shí)的階段，還是在論文的選題、資料查詢、開題、研究、設(shè)計(jì)和撰寫的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和幫助。借此機(jī)會(huì)向老師表達(dá)衷心的感謝！在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，其他老師們也都言傳身教，以他們廣博的知識(shí)，敏銳的洞察力，數(shù)年的教學(xué)和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)上給予我很大的幫助。在本次設(shè)計(jì)中我學(xué)到的不僅是科學(xué)知識(shí)和工作方法，更學(xué)到了作為一個(gè)研究人員應(yīng)有的治學(xué)態(tài)度以及為人處世的道理，這一切都將使我終身受益。謹(jǐn)在此向老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！感謝幾年來傳授我知識(shí)的老師們，更要感謝我的家人對我學(xué)業(yè)上的支持和鼓勵(lì)，感謝所有關(guān)心幫助過我的人。參考文獻(xiàn)[1]譚浩強(qiáng)《C程序設(shè)計(jì)》清華大學(xué)出版社1999.12[2]李群芳肖看《單片機(jī)原理,接口及應(yīng)用》清華大學(xué)出版社2023.3[3]張義和王敏男《例說51單片機(jī)》人民郵電出版社2023.4[4]蔡美琴張為民《MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用》高等教育出版社1992[5]高峰《單片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)用技術(shù)》機(jī)械工程出版社2023[6]楊全勝《現(xiàn)代微機(jī)原理與接口技術(shù)》電子工業(yè)出版社2023[7]全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽組委會(huì)《全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)作品精選(1994——1999)》北京理工大學(xué)出版社2023.[8]謝淑如鄭光欽楊渝生《ProtelPCB99SE電路版設(shè)計(jì)》清華大學(xué)出版社[9]何立民《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編》北京航空航天大學(xué)出版社，1993.2[10]段九洲《放大電路實(shí)用設(shè)計(jì)手冊》遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2023.5[11]李炎清《畢業(yè)論文寫作與范例》廈門大學(xué)出版社2023.10[12]《Basedon89c51+DS18B20warmcontrollingdevelopment》[13]《Theprincipleandapplicationof1-wiredigitaltemperaturesensorDS18B20》[14]《TemperatureMeasureSystemBaseon51SingleChip》附錄一系統(tǒng)主程序#include<reg52.h>sbitlcden=P3^4;sbitlcdrs=P3^5;sbitdq=P2^3;#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharflag;voiddelay(uintx){uinti,j; 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