溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)校學(xué)院：南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)：測(cè)控082組員：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：目錄摘要 3一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與分工 41.1、設(shè)計(jì)任務(wù) 41.2、設(shè)計(jì)要求 41.3、任務(wù)分工……………………4二、溫度測(cè)量系統(tǒng)器件簡(jiǎn)介 52.1、單片機(jī) 52.2、數(shù)碼管 52.3、溫度傳感器（DS18B20） 62.4、MAX232 72.5、發(fā)光二極管 82.6、三極管VT 92.7、電阻和電容 9三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 113.1、溫度測(cè)量系統(tǒng)硬件電路連接圖 113．2各電路模塊分析 12、最小外圍電路 12溫度傳感器DS18B20電路 12、數(shù)碼管顯示電路 13四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 154.1溫度測(cè)量系統(tǒng)軟件流程圖 154．2、溫度測(cè)量系統(tǒng)各子模塊 15、定時(shí)器設(shè)置部分 15、中斷部分 164.2.3讀取DS18B20溫度部分 16五、程序清單 19六、設(shè)計(jì)總結(jié) 22七、心得體會(huì) 23八、參考文獻(xiàn) 24附錄A 25附錄B 26 摘要隨著現(xiàn)代工業(yè)的逐步發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度、壓力、流量和液位是四種最常見(jiàn)的過(guò)程變量。其中，溫度是一個(gè)非常重要的過(guò)程變量。例如：在冶金工業(yè)、化工工業(yè)、電力工業(yè)、機(jī)械加工和食品加工等許多領(lǐng)域，都需要對(duì)各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進(jìn)行控制。然而，用常規(guī)的控制方法，潛力是有限的，難以滿(mǎn)足較高的性能要求。采用單片機(jī)來(lái)對(duì)它們進(jìn)行控制不僅具有控制方便、簡(jiǎn)單和靈活性大的優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被測(cè)溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問(wèn)題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的控制問(wèn)題。在人類(lèi)的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要任務(wù)。對(duì)于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。無(wú)論你生活在哪里，從事什么工作，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在與溫度打著交道。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)發(fā)展對(duì)是否能掌握溫度有著絕對(duì)的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說(shuō)幾乎80%的工業(yè)部門(mén)都不得不考慮著溫度的因素。溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分為硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分，其中硬件部分使用Proteus進(jìn)行搭建，在構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展，并在其上進(jìn)行電路的連接和仿真，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的溫度測(cè)量功能，軟件部分則是用Proteus和Keil聯(lián)調(diào)的方式最終完成軟硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程，在仿真的過(guò)程中，可以控制溫度傳感器DS18B20的溫度值，模擬真實(shí)條件下，溫度的測(cè)取工作。系統(tǒng)所顯示的結(jié)果最終使用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，從而完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。關(guān)鍵字：EDA設(shè)計(jì)單片機(jī)溫度傳感器一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與分工1.1、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板。該單片機(jī)開(kāi)發(fā)板主要由89C52芯片、DS18B20溫度傳感器、雙位數(shù)碼顯示管、串行通信的接口電路及簡(jiǎn)單的外圍電路等組成。1)采用單片機(jī)及溫度傳感器設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)系統(tǒng)；2）溫度檢測(cè)結(jié)果采用兩位數(shù)碼管顯示；3）必須具有上電自檢功能及外接電源，公共地線(xiàn)接口。1.2、設(shè)計(jì)要求1）熟悉此電路工作原理。2）掌握組裝與調(diào)試方法。3）畫(huà)出Protel原理圖，PCB圖。4）用proteus仿真。5）測(cè)量范圍0~99攝氏度，精度誤差小于1攝氏度。6）一份設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。7）做出所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的實(shí)物。1.3、任務(wù)分工鄧明：分析電路原理、畫(huà)Protel原理圖、用proteus仿真、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)肖翊劍：焊接、調(diào)試二、溫度測(cè)量系統(tǒng)器件簡(jiǎn)介2.1、單片機(jī)單片機(jī)是典型的嵌入式系統(tǒng)，從體系結(jié)構(gòu)到指令系統(tǒng)都是按照嵌入式應(yīng)用特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，能很好地滿(mǎn)足面對(duì)控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可運(yùn)行以及非凡的控制品質(zhì)要求。STC89C52RC它完全兼容傳統(tǒng)的8051，8031的指令系統(tǒng)，他的運(yùn)行速度要比8051快最高支持達(dá)33MHz的晶體震蕩器，在此系統(tǒng)中使用12MHz的晶振。STC89C52RC具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。因此單片機(jī)是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。圖2.1單片機(jī)引腳圖2.2、數(shù)碼管數(shù)碼管是在當(dāng)有多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線(xiàn)并連在一起，由一個(gè)8位I/O口控制。而共陰極（或共陽(yáng)極）公共端K分別由相應(yīng)的I/O口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。其引腳排列如下圖所示。連接時(shí)，只需將兩個(gè)電源引腳結(jié)對(duì)即可，其他數(shù)碼管的顯示數(shù)字可由程序控制。圖2.2數(shù)碼管引腳圖2.3、溫度傳感器（DS18B20）美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司數(shù)字溫度傳感器的DS1820是世界上第一片支持“一線(xiàn)總線(xiàn)”的溫度傳感器，“一線(xiàn)總線(xiàn)”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，適合于惡劣條件下溫度的測(cè)量，其內(nèi)部使用了on-board專(zhuān)利技術(shù)。 新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活，充分發(fā)揮了“一線(xiàn)總線(xiàn)”的優(yōu)點(diǎn)。其測(cè)溫范圍為-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃范圍內(nèi)，精度為±0.5引腳如圖1.3所示。GND：接地DQ：總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸端圖2圖2.3DS18B20引腳圖低溫度系數(shù)晶振低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振=0比較計(jì)數(shù)器1預(yù)置計(jì)數(shù)器2溫度寄存器斜率累加器預(yù)置=0LSB置位/清除加1停止圖2.4DS18B20的基本測(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)送計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變換其振蕩頻率明顯改變，產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，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，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)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值加1計(jì)數(shù)器1的預(yù)置被重新裝入，計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)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)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度值。只要將溫度寄存器的值寫(xiě)入EEPROM，讀取EEPROM的數(shù)值即完成溫度測(cè)量。2.4、MAX232MAX232是MAXIM公司生產(chǎn)的、包含兩路接收器和驅(qū)動(dòng)器的IC芯片，適用于各種EIA-232和V.28/V.24的通信接口。MAX232芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變壓器，可以把輸入的+5V電源電壓變換成為RS-232C輸出電平所需的+_10V電壓。所以，采用此芯片接口的串口通信只需單一的+-5V電源就可以了。對(duì)于沒(méi)有+-12V電源的場(chǎng)合，其適應(yīng)性更強(qiáng)。加之其價(jià)格適中，硬件借口簡(jiǎn)單，所以被廣泛使用。其芯片引腳如下圖所示圖2.5MAX232引腳圖2.5、發(fā)光二極管發(fā)光二極管按其使用材料可分為磷化鎵(GaP)發(fā)光二極管、磷砷化鎵(GaAsP)發(fā)光二極管、砷化鎵(GaAs)發(fā)光二極管、磷銦砷化鎵(GaAsInP)發(fā)光二極管和砷鋁化鎵(GaAlAs)發(fā)光二極管等多種。按發(fā)光二極管的發(fā)光顏色又可人發(fā)為有色光和紅外光。紅外發(fā)光二極管也稱(chēng)紅外線(xiàn)發(fā)射二極管，它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成紅外光（不可見(jiàn)光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光控及遙控發(fā)射電路中。紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用圖2.6LED原理圖的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹(shù)脂封裝。常用的紅外發(fā)光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。鑒于電路中只需要發(fā)射紅外線(xiàn)的二極管，所以選用常用的即可。2.6、三極管VT三極管VT選用8050中功率管，PCM=300mW，ICM=500mA，R2的功率不小于1/4W。8050和8550三極管在電路應(yīng)用中經(jīng)常作為對(duì)管來(lái)使用，當(dāng)然很多時(shí)候也作為單管應(yīng)用。8050為硅材料NPN型三極管；8550為硅材料PNP型三極管。圖2.7三極管引腳圖8050S8550SS8050S8550參數(shù)：耗散功率0.625W（貼片：0.3W）

集電極電流0.5A

集電極--基極電壓40V

集電極--發(fā)射極擊穿電壓25V

特征頻率fT最小150MHZ典型值產(chǎn)家的目錄沒(méi)給出

按三極管后綴號(hào)分為BCD檔貼片為L(zhǎng)H檔

放大倍數(shù)B85-160C120-200D160-300L100-200H200-3502.7、電阻和電容電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1℃時(shí)電阻值發(fā)生變化的百分?jǐn)?shù)。電阻是所有電子電路中使用最多的元件。很多電子產(chǎn)品中，電容器都是必不可少的電子元器件，它在電子設(shè)備中充當(dāng)整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號(hào)的旁路、交直流電路的交流耦合等。由于電容器的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)種類(lèi)比較多，因此，使用者不僅需要了解各類(lèi)電容器的性能指標(biāo)和一般特性，而且還必須了解在給定用途下各種元件的優(yōu)缺點(diǎn)、機(jī)械或環(huán)境的限制條件等。電阻和電容的選擇根據(jù)單片機(jī)的電源是5V，再根據(jù)需要保護(hù)元器件的的額定電壓或電流計(jì)算出相應(yīng)的阻值。再根據(jù)需要電容值。電容在本次設(shè)計(jì)中主要起到濾波的作用。三、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)根據(jù)單片機(jī)溫度控制要實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)了基于ATMEL公司的AT89C52芯片的溫度測(cè)量系統(tǒng)。這是一種低成本的利用單片機(jī)多余I/O口實(shí)現(xiàn)的溫度檢測(cè)電路。整個(gè)系統(tǒng)硬件部分包括溫度檢測(cè)系統(tǒng)、信號(hào)放大系統(tǒng)、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、I/O設(shè)備等.。溫度控制部分用DS18B20、89C52單片機(jī)及LED的硬件電路完成對(duì)溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)及顯示。3.1、溫度測(cè)量系統(tǒng)硬件電路連接圖圖2.1系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)連接圖，由電源電路和系統(tǒng)電路搭建起溫度測(cè)量系統(tǒng)的硬件部分。圖3.1溫度測(cè)量系統(tǒng)硬件連接圖3．2各電路模塊分析3.2.1、最小外圍電路最小外圍電路即單片機(jī)能正常工作的最小系統(tǒng)。其包含時(shí)鐘電路和復(fù)位電路并有電源供應(yīng)電路。凡是用到單片機(jī)的場(chǎng)合，均需要最小外圍電路，它是最基本的，也是不可缺少的。圖3.2最小外圍電路3.2.2溫度傳感器DS18B20電路DS18B20數(shù)字傳感器是一個(gè)3腳的芯片，1腳接地，2腳為數(shù)據(jù)輸入輸出，3腳為可選的VCC電源。通過(guò)一個(gè)單線(xiàn)接口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，因此單片機(jī)與DS18B20僅需一條數(shù)據(jù)連接線(xiàn)（除了地線(xiàn)）。DS18B20應(yīng)用電路有下面幾種：（1）寄生電源工作方式。優(yōu)點(diǎn)：1）進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無(wú)需本地電源2）可以在沒(méi)有常規(guī)電源的條件下讀取ROM3）電路簡(jiǎn)潔，僅用一個(gè)I/O口缺點(diǎn)：多個(gè)溫度傳感器掛在一個(gè)I/O口上進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，4.7K上拉電阻無(wú)法提供足夠的能量，造成無(wú)法轉(zhuǎn)換溫度或誤差較大。因此這種電路只適合于單一溫度傳感器測(cè)溫下使用，不適用采用電池供電的系統(tǒng)中，且電源VCC必須保證在5V，電源電壓下降時(shí)，寄生電源汲取的能量降低，使誤差變大。（2）寄生電源強(qiáng)上拉供電方式。改進(jìn)的寄生電源工作方式，為使DS18B20在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)，進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到E2存儲(chǔ)器時(shí)，用MOSFET把I/O線(xiàn)直接拉到VCC就可滿(mǎn)足電流的供應(yīng)，在發(fā)出任何涉及到拷貝到E2存儲(chǔ)器或啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換的指令后，必須在最多10us內(nèi)把I/O線(xiàn)轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉狀態(tài)，強(qiáng)上拉方式可以解決電流供應(yīng)不足的問(wèn)題，因此適用于多點(diǎn)測(cè)溫，缺點(diǎn)是多占用一個(gè)I/O口進(jìn)行強(qiáng)上拉切換。（3）外部電源供電方式。這種方式是DS18B20的最佳工作方式，工作溫度可靠，抗干擾能力強(qiáng)，電路也簡(jiǎn)單，并且可以開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。圖3.3外部電源供電方式綜合比較，采用圖3.3所示的外部電源供電方式應(yīng)用電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.2.3、數(shù)碼管顯示電路單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管的方法很多，按照顯示方法分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。 靜態(tài)顯示是指顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，要顯示的數(shù)據(jù)送出后不再控制LED，直到下次直到下次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用的CPU時(shí)間少。動(dòng)態(tài)顯示要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用CPU時(shí)間多。 兩種方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時(shí)間，但是每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的鎖存驅(qū)動(dòng)電路，使用的電路硬件較多，動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用CPU時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線(xiàn)路板空間。 動(dòng)態(tài)掃描顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種顯示方式，其接口電路是把所有的LED數(shù)碼管的8個(gè)筆畫(huà)段a~g、dp的同名端連在一起，而每一個(gè)數(shù)碼管接收到相同的字型碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管亮，則取決于COM端，而這一端是由IO控制的，可以自行決定顯示哪一位。 所謂動(dòng)態(tài)掃描，就是指我們采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，使各個(gè)數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，在輪流點(diǎn)亮的掃描過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的，約1ms左右，但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余暉效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。 從上述論述中可以看出動(dòng)態(tài)顯示方案具備較強(qiáng)的實(shí)用性，也是目前單片機(jī)應(yīng)用中數(shù)碼管顯示較為常用的一種方式，所以在本設(shè)計(jì)中采用動(dòng)態(tài)顯示方案。圖3.4數(shù)碼管顯示四、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1溫度測(cè)量系統(tǒng)軟件流程圖 溫度測(cè)量系統(tǒng)的軟件主流程圖可以劃分成各子模塊，分別為定時(shí)器設(shè)置、中斷部分、讀取DS18B20溫度和溫度譯碼輸出，如圖3.1所示，定時(shí)器設(shè)置定時(shí)器設(shè)置中斷部分讀取DS18B20溫度溫度譯碼輸出圖4.1軟件主流程圖4．2、溫度測(cè)量系統(tǒng)各子模塊4.2.1、定時(shí)器設(shè)置部分?jǐn)?shù)碼管的掃描采用定時(shí)器中斷的方式，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0由特殊功能寄存器TH0、TL0構(gòu)成，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1由特殊功能寄存器TH1、TL1構(gòu)成。特殊功能寄存器TMOD用于選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1的工作模式和工作方式。特殊功能寄存器TCON用于控制T0、T1的啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)，同時(shí)包含了T0、T1的狀態(tài)。TMOD、TCON這兩個(gè)寄存器的內(nèi)容由軟件設(shè)置。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，兩個(gè)寄存器的所有位都被清0。D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1方式字段T0方式字段T1方式字段T0方式字段表4.1工作方式寄存器TMOD格式定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有4種工作方式，本次設(shè)計(jì)采用工作方式1，選擇T0定時(shí)，所以TMOD中T1方式半段沒(méi)有用到，高4位全為0，選擇工作方式1，所以M1M0為01,選擇定時(shí)模式，所以C/T為0。GATE為0，僅由運(yùn)行控制位TR0來(lái)啟動(dòng)定時(shí)器運(yùn)行，代碼部分見(jiàn)附錄A中定時(shí)器設(shè)置部分。4.2.2、中斷部分當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0溢出時(shí)產(chǎn)生中斷，為此可以設(shè)置中斷允許寄存器IE，使ET0置1同時(shí)開(kāi)放CPU的中斷源，使EA置1。中斷允許寄存器IE對(duì)中斷的開(kāi)放和關(guān)閉實(shí)現(xiàn)兩級(jí)控制。即有一個(gè)總的開(kāi)關(guān)中斷控制位EA（IE.7位），當(dāng)EA=0時(shí)，所有中斷源請(qǐng)求被屏蔽，CPU對(duì)任何中斷請(qǐng)求拒絕，當(dāng)EA=1時(shí)，CPU開(kāi)中斷，但5個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求是否允許，還要IE中的低5位所對(duì)應(yīng)的5個(gè)中斷請(qǐng)求允許控制位的狀態(tài)決定。A8HD7D6D5D4D3D2D1D0A8HIEEAESET1EX1ET0EX0位地址AFHACHABHAAHA9HA8H表4.2中斷允許寄存器IE的結(jié)構(gòu)所以，IE值設(shè)置為82H。4.2.3讀取DS18B20溫度部分由于溫度測(cè)量系統(tǒng)所選用的溫度傳感器為DS18B20，且查閱DS18B20溫度傳感器的使用手冊(cè)，可以將溫度傳感器的使用分為溫度傳感器的初始化、溫度傳感器寫(xiě)一個(gè)字節(jié)、讀一個(gè)字節(jié)。圖4.2DS18B20配置寄存器的結(jié)構(gòu)圖4.3DS18B20的分辨率設(shè)置表DS18B20加電啟動(dòng)時(shí)，默認(rèn)值R1=1，R2=1，所以默認(rèn)分辨率為12位，為實(shí)驗(yàn)的方便，可以不改動(dòng)R1、R0的值。表4.3DS18B20的溫度值格式表由上表可見(jiàn)，在DS18B20的12位溫度轉(zhuǎn)換過(guò)程中，轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)據(jù)，存在兩個(gè)8位的RAM中，其中前5位為符號(hào)位，即如果溫度大于0，S全為0，否則S全為1，且負(fù)數(shù)值以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)在RAM中，溫度轉(zhuǎn)換時(shí)只要取反后加1，即得到所測(cè)溫度的原碼。圖4.4DS18B20初始化示意圖初始化時(shí)，需要將DQ數(shù)據(jù)總線(xiàn)拉低至少480us，數(shù)據(jù)總線(xiàn)就進(jìn)入接收模式，DS18B20收到信號(hào)后等待15~60us，然后DQ發(fā)出60~240us的存在低脈沖，CPU收到此信號(hào)表明復(fù)位成功。指令代碼說(shuō)明讀ROM33H讀ROM的64位地址符合ROM55H指令發(fā)出后，發(fā)出64位地址，訪(fǎng)問(wèn)該地址對(duì)應(yīng)的DS18B20，為下一步的讀寫(xiě)準(zhǔn)備搜索ROM0F0H確定連在一條總線(xiàn)上的DS18B20個(gè)數(shù)和識(shí)別64位ROM地址跳過(guò)ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接溫度變換告警搜索命令0ECH只有超過(guò)溫度上下限才做出反應(yīng)表4.3DS18B20的ROM指令表指令代碼說(shuō)明溫度變換44H啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)內(nèi)容寫(xiě)暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的3、4字節(jié)寫(xiě)上下限溫度命令復(fù)制暫存器48H將RAM中第3、4字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到EEPROM重調(diào)EEPROM0B8H將EEPROM中的內(nèi)容恢復(fù)到RAM的第3、4字節(jié)讀供電方式0B4H讀DS18B20的供電模式表4.4DS18B20的RAM指令表因此，可以控制單片機(jī)，向DS18B20的ROM寫(xiě)入0CCH，向RAM寫(xiě)入44H，0BEH，讓DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換。圖4.5DS18B20暫存寄存器分布讀取溫度時(shí)，只需讀取byte0和byte1中的內(nèi)容，用數(shù)碼管顯示出來(lái)，就得到要測(cè)量的溫度值。五、程序清單/*名稱(chēng)：18B20溫度傳感器日期：2011.12*/#include<reg52.h>//包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#include<math.h>#include<INTRINS.H>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint/******************************************************************//*定義端口*//******************************************************************/sbitwei1=P3^2;//位定義數(shù)碼管用到的片選，高電平有效sbitwei2=P3^3;sbitdq=P3^0;//ds18b20端口//sfrdataled=0x80;//顯示數(shù)據(jù)端口/******************************************************************//*全局變量*//******************************************************************/uchartab[]={0xC0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//7段數(shù)碼管段碼表共陽(yáng)/******************************************************************//*延時(shí)函數(shù)*//******************************************************************/voiddelay(unsignedinti)//延時(shí)函數(shù){while(i--);}voiddelayms(unsignedintMS){ unsignedinti,j; for(i=MS;i>0;i--) for(j=110;j>0;j--); }/***********1820的寫(xiě)時(shí)序**************/voidwrite(uchard){ uchari; for(i=0;i<8;i++) { dq=0; /// delay(1);//delay>15us dq=d&0x01; delay(5); dq=1; d=d>>1; }delay(5); }/**************1820讀時(shí)序****************/ucharread(void){ uchari; uchardat=0; for(i=0;i<8;i++) { dq=0; dat=dat>>1; dq=1; if(dq) dat=dat|0x80; delay(5);//delay49us } returndat; }/***********1820復(fù)位******************************/voidinit(void){ dq=1; delay(8); dq=0; delay(80);//delay>480us dq=1; delay(10);//delay25us delay(5); }unsignedintReadTemperature(void){ unsignedchara=0; unsignedintb=0; unsignedintt=0; init(); write(0xCC);//跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 write(0x44);//啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 delay(200); init(); write(0xCC);//跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 write(0xbe);//讀取溫度寄存器等（共可讀9個(gè)寄存器）前兩個(gè)就是溫度 a=read();//低位 b=read();//高位 b<<=8; t=a+b; t=t>>4; //只要高位 return(t);}voiddisplay(void)//顯示溫度{ uinttemp;//保存采集的溫度值 ucharge,shi; temp=ReadTemperature(); shi=temp/10%10; ge=temp%10; wei1=0; wei2=1;P1=tab[shi]; delayms(40); wei1=1;wei2=0;P1=tab[ge]; delayms(30);}voidmain(){ while(1) { init(); //初始化18B20 display();//選擇哪個(gè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行顯示 }}六、設(shè)計(jì)總結(jié)本次設(shè)計(jì)的各模塊均具有具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、成本低、無(wú)干擾、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)。并且調(diào)試簡(jiǎn)單，最重要的是該電路適用性強(qiáng)。可被廣泛應(yīng)用于家用電器行業(yè)。隨著現(xiàn)代數(shù)字電路和可編程器件的發(fā)展，使用數(shù)字器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬器件進(jìn)行測(cè)量是很好的發(fā)展方向，但這對(duì)設(shè)計(jì)人員提高了軟件方面的要求，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須仔細(xì)閱讀器件的使用手冊(cè)，才能在此基礎(chǔ)上，完成符合設(shè)計(jì)要求的一個(gè)系統(tǒng)。通過(guò)控制溫度傳感器的讀和寫(xiě)，將得到的溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字，并最終用數(shù)碼管成功顯示，驗(yàn)證了所學(xué)的理論，成功完成了溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本報(bào)告介紹