畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的糧倉溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-基于at89c51單片機(jī)的糧倉溫度控制系統(tǒng)系 別自動(dòng)化工程系專 業(yè)測控技術(shù)與儀器班 級(jí)姓 名指導(dǎo)教師2009年5 月 5 日 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第iv頁基于單片機(jī)的糧倉溫度控制系統(tǒng)摘 要隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。糧食是人類生存的必需品，溫度是保存好糧食的先決條件，儲(chǔ)存大量的糧食對(duì)穩(wěn)定國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。糧庫一般較大，測量點(diǎn)會(huì)很多。糧倉溫度測量方法以及相應(yīng)的智能控制一直是糧食保存的一個(gè)重要問題。該系統(tǒng)是以at89c51單片機(jī)和ds18b20數(shù)值溫度傳感器為核心組成的糧倉溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用at89c51單片機(jī)采

2、集了各個(gè)溫度點(diǎn)的溫度，實(shí)現(xiàn)溫度顯示、報(bào)警等功能。它以at89c51單片機(jī)為主控制芯片，采用數(shù)字溫度傳感器ds18b20實(shí)現(xiàn)多路溫度的檢測，利用lcd1602液晶顯示器形象直觀的顯示測出的溫度值。本文在確定法設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上，著重論述了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，并且描述了系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)框圖及所使用各種芯片功能和特性。通過proteus軟件和keil c仿真出了該系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機(jī) ds18b20 液晶顯示 鍵盤 報(bào)警temperature control system of the granary based on single-chip author：mu xiqing tutor：fan l

3、inaabstractalong with the single chip microcomputer technology rapid development, the microcontroller obtained the widespread application in each domain. the grain is the human survival essential item，the temperature is the precondition of preserving the grain well, storing up the massive grain play

4、s a crucial role in the development of the stable national economy. provision room is generally big, so there will be a lot of measurement points. grain temperature measurement method and the corresponding intelligent control of food preservation has been an important issue.the system is based on at

5、89c51 single-chip and numerical temperature sensor ds18b20, which composite the core temperature control system. this system has gathered each temperature using at89c51 monolithic integrated circuit, which realizes functions temperature display and alarm functions and so on. it takes at89c51 monolit

6、hic integrated circuit as main control chip, which uses digit temperature sensor ds18b20 to realize the multi-channel temperature detections. temperature value which determines is displayed using the lcd1602 liquid-crystal in direct-viewing demonstration. this article focuses on system's softwar

7、e and hardware design emphatically on the foundation of determining the design of the program. it describes the system circuit design, the hardware design diagram as well as the function and the characteristic of the chip which is used in the system. this system is simulated through the proteus and

8、keil c software.key words: single-chip microcomputer ds18b20 liquid-crystal display keyboard warning 目錄一 緒論11.1背景11.2設(shè)計(jì)的目的和意義11.3相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外技術(shù)和發(fā)展趨勢2二 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)42.1方案設(shè)計(jì)43.2方案論證5三 溫度傳感器63.1溫度傳感器的選型63.1.1傳感器的選擇原則63.1.2溫度傳感器的選擇63.2 溫度上、下限值的設(shè)定原理7四 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)84.1系統(tǒng)工作原理綜述84.2 ds1820與單片機(jī)接口電路94.2.1單片機(jī)89c51為本系統(tǒng)的核心104.2.

9、2中央處理器at89c51簡介134.3 ds18b20簡介及測溫電路設(shè)計(jì)164.3.1 ds18b20 的性能特點(diǎn)174.3.2 ds18b20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)174.3.3高速暫存存儲(chǔ)器214.3.4 ds18b20單總線(1一wire)的基本原理224.4液晶顯示電路294.4.1 lcd1602主要技術(shù)參數(shù)294.4.2 lcd1602的引腳說明304.4.3控制指令說明304.5按鍵電路314.6報(bào)警電路33五 軟件功能及框圖345.1主程序345.2 讀出溫度子程序345.3 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序345.4 計(jì)算溫度子程序345.5顯示數(shù)據(jù)刷新程序子程序345.6按鍵處理子程序34六

10、 單片機(jī)的抗干擾問題406.1干擾因素406.2硬件抗干擾措施406.2.1合理選擇元器件406.2.2電源干擾的抑制406.2.3電場、磁場干擾的抑制406.2.4接地技術(shù)406.2.5通道技術(shù)416.2.6布線抗干擾設(shè)計(jì)426.3軟件抗干擾措施436.3.1數(shù)字濾波器436.3.2軟件冗余436.3.3設(shè)置軟件陷阱436.3.4重要指令冗余436.3.5“看門狗”技術(shù)43結(jié)論45參考資料46致謝47附錄1 仿真原理圖48附錄2 程序代碼49附錄3 英文文獻(xiàn)67 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第84頁一 緒論1.1背景“國以民為本，民以食為天”，“兵馬未動(dòng)，糧草先行”，這些都充分說明糧

11、食對(duì)國家的重要性。從理論上講國家掌握的糧食越多越好，但從現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度看，國家只要能控制住一定數(shù)量的可以靈活支配、質(zhì)量良好的糧食，既可達(dá)到“備戰(zhàn)備荒”、宏觀調(diào)控的目的，又可節(jié)省資金用于發(fā)展經(jīng)濟(jì)。一般來說：糧食存放在糧倉中，大型的糧倉可存放數(shù)以萬計(jì)的糧食。而且這些糧食存放的時(shí)間有長有短。為了保證存放在糧倉中的糧食不致腐爛變質(zhì)，就必須使糧倉內(nèi)的溫度保持在一定的范圍以內(nèi)。為了達(dá)到以上的要求，必不可少的就是既穩(wěn)定又精確的糧情智能測控管理系統(tǒng)。糧情智能測控系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)檢測糧食儲(chǔ)備庫中糧食的基本溫度情況，并結(jié)合其他糧情信息（如入倉時(shí)間、品種、倉型、天氣狀況等）進(jìn)行綜合分析。利用微機(jī)技術(shù)對(duì)糧倉進(jìn)行監(jiān)控

12、，用戶可方便地構(gòu)造自己需要的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在任何時(shí)候把糧倉現(xiàn)場的信息實(shí)時(shí)地傳到控制室，管理人員不需要深入現(xiàn)場，就可查看歷史數(shù)據(jù)，優(yōu)化現(xiàn)場作業(yè)，提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了國家糧食儲(chǔ)備安全水平，以獲得實(shí)時(shí)糧倉管理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化。本文只闡述糧情溫度檢測，以下所說糧情僅指溫度。但涉及到的一些方法也適合其他糧情檢測情況。在綜合研究國內(nèi)糧庫管理現(xiàn)狀和發(fā)展的前提下，吸收了國內(nèi)多種糧庫糧情溫度測控系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)后，我們設(shè)計(jì)了自己的糧情溫度智能測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有可靠性和高性價(jià)比，而且操作維修簡便，具有檢測、數(shù)顯、分析等諸多功能。1.2設(shè)計(jì)的目的和意義科學(xué)儲(chǔ)糧是糧食生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，若管理不當(dāng)，糧食發(fā)霉或生蟲

13、會(huì)造成極大浪費(fèi)。糧庫管理中最重要的問題是監(jiān)測糧堆中的溫度變化。糧庫一般由幾十個(gè)甚至上百個(gè)由水泥或鋼板構(gòu)成的圓型倉組成，倉高20一30m?，F(xiàn)在，我國在糧倉建設(shè)上己實(shí)現(xiàn)規(guī)范化，但是監(jiān)測手段一直未能實(shí)現(xiàn)同步現(xiàn)代化。我國許多儲(chǔ)備糧庫每年都因測控設(shè)備的不完善而導(dǎo)致部分糧食霉變，許多大型儲(chǔ)備糧庫的測控設(shè)備仍需高價(jià)進(jìn)口，因此國家準(zhǔn)備在未來的幾年內(nèi)對(duì)全國所有的糧庫進(jìn)行翻新和改造工作，要求規(guī)范糧庫管理，實(shí)現(xiàn)糧庫管理現(xiàn)代化。影響儲(chǔ)糧安全的最主要因素是糧堆內(nèi)的溫度，這就要求能有一種有效的、低成本的儀表來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測控制功能，使得管理人員能夠方便有效地進(jìn)行監(jiān)控操作。如果用單片機(jī)作為前沿機(jī)對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過對(duì)采集的數(shù)

14、據(jù)進(jìn)行分析（溫度設(shè)定，實(shí)時(shí)溫度顯示，報(bào)警電路）然后通過單片機(jī)串行口控制電機(jī)啟停進(jìn)行溫度控制。利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)糧倉進(jìn)行檢控，用戶可以方便地夠造自己所需要的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在任何時(shí)候把糧倉現(xiàn)場的信息實(shí)時(shí)地傳到控制室，管理人員不進(jìn)入現(xiàn)場就可以按照所需的溫度要求對(duì)糧倉內(nèi)的溫度情況進(jìn)行控制，提高了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了糧倉內(nèi)存儲(chǔ)安全，獲得了糧倉的實(shí)時(shí)管理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，智能化。微機(jī)測量是微機(jī)設(shè)計(jì)的第一步，是微機(jī)測量技術(shù)的現(xiàn)場部分，即測量糧倉中的溫度，并使用單片機(jī)對(duì)測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并對(duì)糧倉內(nèi)的溫度進(jìn)行控制。1.3相關(guān)領(lǐng)域國內(nèi)外技術(shù)和發(fā)展趨勢糧情檢測技術(shù)是科學(xué)保糧的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步和

15、發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)被應(yīng)用于糧情監(jiān)控系統(tǒng)。初期，以銅電阻，熱敏電阻作為傳感器件，通過檢測電阻的變化來反映糧食溫度的變化，為糧食保管提供參考依據(jù)。但此工作靠人工測量，效率低，準(zhǔn)確性差。在糧食部門各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷和糧食行業(yè)科技主管部門的大力支持下，在糧食行業(yè)內(nèi)、外廣大科技工作者近30年的共同努力下，糧情檢測技術(shù)不斷完善、提高、并日趨成熟，逐步形成了樣式繁多的糧情檢測系統(tǒng)，為安全、科學(xué)儲(chǔ)糧起到了積極作用。目前國內(nèi)己有數(shù)十家企業(yè)生產(chǎn)糧情監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品，品種繁多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各異，但其基本功能無外乎糧倉內(nèi)外溫濕度檢測、糧食內(nèi)部溫度檢測及分析、通風(fēng)機(jī)械的控制等幾項(xiàng)，鑒于糧食儲(chǔ)藏的特殊性，系統(tǒng)功能

16、的重點(diǎn)放在了儲(chǔ)糧內(nèi)部溫度的檢測和分析上。糧情監(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、簡單、可靠、響應(yīng)速度快、容易使用等特點(diǎn)，成為國內(nèi)糧情檢測系統(tǒng)中采用最多的溫度傳感器。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)較為簡單。但熱敏電阻也存在缺點(diǎn)，如:是互換性差、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，但用于糧情測控系統(tǒng)的溫度傳感器主要是dallas的ds18x20系列溫度傳感器，其溫度檢測范圍為55125，檢測精度為±0

17、.5。ds18x20采用1wiretm接口，封裝形式有pr35和ssop16兩種，糧情測控系統(tǒng)中采用的是pr35封裝。ds18x20采用9個(gè)位表示測溫點(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：1、64位序列號(hào)；2、保存臨時(shí)數(shù)據(jù)的8字節(jié)片內(nèi)ram；3、保存永久數(shù)據(jù)的2字節(jié)eeprom；4、溫度傳感器。采用數(shù)字式溫度傳感器糧情測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與采用熱敏電阻糧情測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大致相同，只是用測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。測控單元與智能分機(jī)的區(qū)別在于沒有用于將溫度信號(hào)數(shù)字化的a/

18、d轉(zhuǎn)換電路，取而代之的是1wiretm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)字式濕度傳感器則測控單元將完全由數(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，這將使測控單元的電路設(shè)計(jì)更為容易。采用ds18x20溫度傳感器的糧情測控系統(tǒng)的測溫電纜與熱敏電阻測溫電纜大不相同，該測溫電纜最多只需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，這樣不僅使測溫電纜的制造簡便、成本下降，而且提高了測溫電纜的抗拉強(qiáng)度、便于溫度傳感器的更換。正是這些特點(diǎn)

19、使得采用ds18x20溫度傳感器的糧情測控系統(tǒng)更適用于高大糧倉（諸如淺圓倉、立筒倉）的應(yīng)用環(huán)境，可以解決高大糧倉在不需重新安裝測溫電纜的情況下更換測溫電纜內(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價(jià)格比熱敏電阻高出許多，所以ds18x20溫度傳感器糧情測控系統(tǒng)在房式倉中應(yīng)用時(shí)不如熱敏電阻糧情測控系統(tǒng)更具有性能價(jià)格比的優(yōu)勢。（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，但成本較貴。二 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1方案設(shè)計(jì)方案一：

20、該案由單片機(jī)、模擬溫度傳感器ad590、運(yùn)算放大器、ad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作為測溫元件，傳感器測量的溫度變化轉(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?，最后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬模擬信號(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。如圖2-1所示：模擬溫度 傳感器運(yùn)算放大器ad轉(zhuǎn)換鍵盤 單片機(jī)lcd 顯示模塊集成功放報(bào)警器圖2-1方案一溫度測量系統(tǒng)方案框圖方案二：該方案使用了at89c51單片機(jī)作為控制核心，以智能溫度傳感器ds1820為

21、溫度測量元件，采用多個(gè)溫度傳感器對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行檢測，通過鍵盤模塊對(duì)溫度上、下限設(shè)置，超過其溫度值就報(bào)警。顯示電路采用lcd1602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。如圖1-2所示：溫度傳感器溫度傳感器溫度傳感器溫度傳感器鍵盤單 片機(jī)lcd液晶顯示電路報(bào)警電 路 圖2-2方案二溫度測量系統(tǒng)方案框圖3.2方案論證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。它控制雖然簡單，但電路復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫度測量和監(jiān)控。由于采用了多個(gè)分立元件和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，不容易出現(xiàn)誤差，測量結(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ds1820，它直接輸入數(shù)字量，精度高，

22、電路簡單，只需要模擬ds1820的讀寫時(shí)序，根據(jù)ds1820的協(xié)議讀取轉(zhuǎn)換的溫度。此方案硬件電路簡單，但程序設(shè)計(jì)復(fù)雜一些，但是在課題外對(duì)ds1820、字符型液晶顯示有所了解，而且曾經(jīng)在網(wǎng)上看過此類程序設(shè)計(jì)，并且我們已經(jīng)使用開發(fā)工具keil 用匯編語言對(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。綜上所述，本課題應(yīng)當(dāng)采用方案二對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。三 溫度傳感器3.1溫度傳感器的選型3.1.1傳感器的選擇原則要進(jìn)行一個(gè)具體的測量工作，首先要考慮用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。

23、因?yàn)?，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可以選用，哪一種原理的傳感器更為適合，則需要根據(jù)被測量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下具體問題:量程的大小;被測位置對(duì)傳感器體積的要求;測量方式是接觸式的還是非接觸式的;信號(hào)的引出方法;傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格是否能承受。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的具體性能指標(biāo)。傳感器的具體指標(biāo)有靈敏度，頻率響應(yīng)特性，線性范圍，穩(wěn)定性，精度等。這些參數(shù)并不是要求越高越好，因?yàn)橐笤礁卟粌H會(huì)帶來成本的提高，也會(huì)帶來信號(hào)處理的難度，噪音等問題。在滿足檢測系統(tǒng)要求的前提下我們一般選擇價(jià)格便宜和簡單的傳感器。3.1.2溫度傳

24、感器的選擇美國dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器ds1820 是世界上第一片支持 "一線總線"接口的溫度傳感器，而新的“一線器件”ds18b20體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。單線數(shù)字溫度傳感器，可以直接將被測溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)， 以供單片機(jī)處理，克服了傳統(tǒng)的模擬式溫度傳感器不僅需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，還要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過程，測量精度難以保證的缺點(diǎn)，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，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。另外，ds18b20"一線總線"數(shù)字化溫度傳感器同 ds1820 一樣，ds18b20

25、 也支持"一線總線"接口采用單根信號(hào)線，既可以傳輸時(shí)鐘，又能傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。與其他數(shù)字溫度傳感器相比具有線路簡單硬件開銷少，成本低、便于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。ds18b20的測量溫度范圍為 -55°c+125°c，在-10+85°c 范圍內(nèi),精度為±0.5°c。ds1822 的精度較差為± 2°c ?，F(xiàn)場溫度直接以一線總線"的數(shù)字方式傳輸，與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3v5.5v 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。ds18b20 可以程序設(shè)定912 位的

26、分辨率，精度為±0.5°c。分辨率設(shè)定及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在eeprom 中，掉電后依然保存。ds18b20 的性能是新一代產(chǎn)品中最好的！性能價(jià)格比也非常出色！ ds1822 與 ds18b20 軟件兼容，是ds18b20 的簡化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的eeprom，精度降低為±2°c，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。繼"一線總線"的早期產(chǎn)品后，ds18b20 開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。ds18b20 和ds1822 使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構(gòu)建適合自己的經(jīng)濟(jì)的測

27、溫系統(tǒng)。3.2 溫度上、下限值的設(shè)定原理利用制冷機(jī)產(chǎn)生的冷量對(duì)自然空氣進(jìn)行冷卻降溫、除濕,再通過風(fēng)機(jī)及糧倉內(nèi)的通風(fēng)管道使冷卻后的空氣穿過糧堆,使糧食溫度降到15°c 以下進(jìn)行低溫儲(chǔ)藏的一項(xiàng)科學(xué)、先進(jìn)的糧食儲(chǔ)藏技術(shù)。運(yùn)用該技術(shù)可使糧食的低溫儲(chǔ)藏不受氣候條件的影響,即使在炎熱的夏季或雨季都可實(shí)現(xiàn)。目前在發(fā)達(dá)國家特別是西歐國家已獲得了廣泛的應(yīng)用,對(duì)于保證糧食品質(zhì),安全儲(chǔ)藏糧食起著重要的作用。利用機(jī)械制冷方法將糧溫降到515°c 進(jìn)行低溫儲(chǔ)藏是一種科學(xué)、先進(jìn)的儲(chǔ)糧方式,具有以下特點(diǎn)：（1）與常溫儲(chǔ)藏相比,低溫儲(chǔ)藏使糧食的呼吸活動(dòng)大大減弱,可延緩糧食的陳化,保持糧食的新鮮度并降低儲(chǔ)糧

28、自然減量損失。糧食在10°c時(shí)儲(chǔ)藏,由于呼吸產(chǎn)生的干物質(zhì)損失要比在20°c 和30°c 時(shí)儲(chǔ)藏少4 倍和15 倍。（2）當(dāng)糧溫達(dá)到13°c 時(shí),害蟲的繁殖和活動(dòng)就基本停止,糧溫降至10°c 時(shí)完全停止。因此低溫儲(chǔ)藏可以避免糧食遭受蟲害而造成的損失。在一些西歐國家,低溫儲(chǔ)糧已不需要進(jìn)行化學(xué)藥劑熏蒸殺蟲,從而改善了糧庫工人的工作環(huán)境,避免殘留藥劑對(duì)人們身體健康的危害。（3）因?yàn)槊咕任⑸锵矞?所以低溫儲(chǔ)糧使霉菌的活動(dòng)基本停止,可有效地防止糧食發(fā)生霉變。（4）對(duì)糧食進(jìn)行機(jī)械制冷降溫,使得糧食在高于安全水分時(shí)儲(chǔ)藏成為可能,因此可以提高儲(chǔ)糧和加工單位的

29、效益。對(duì)于稻谷,最適合的碾磨水分是15 %左右,但常溫下稻谷儲(chǔ)藏的安全水分是13. 514 % ,加工前需進(jìn)行人工增濕, 使稻谷易于產(chǎn)生爆腰,碾磨的整米率下降。若采用人工冷卻降溫方法, 稻谷可在15 %水分下安全儲(chǔ)藏(見表3-1) ,從而提高稻谷碾磨的整米率,同時(shí)減少儲(chǔ)糧水分減量損失。在西班牙的一個(gè)碾米廠,采用機(jī)械制冷低溫儲(chǔ)藏稻谷后提高整米率20 % 。對(duì)于10000 噸的糧食儲(chǔ)量,在15 %的水分下儲(chǔ)藏,可減少儲(chǔ)糧單位水分減量損失116173 噸。表3-1 糧溫為10°c 時(shí)糧食水分與安全儲(chǔ)藏期的關(guān)系糧食水分( %)糧食安全儲(chǔ)藏期(月)12. 0 - 15. 58 - 1215.

30、5 - 17. 56 - 1017. 5 - 18. 54 - 618. 5 - 20. 01 - 420. 0 - 23. 00. 5 - 223. 0 - 25. 00. 25 - 0. 5四 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)工作原理綜述基于單片機(jī)的單總線多點(diǎn)溫度監(jiān)測系統(tǒng)以at89c51為中心期間，以keil為系統(tǒng)程序開發(fā)平臺(tái)，以匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，以proteus作為仿真軟件設(shè)計(jì)而成的。系統(tǒng)主要由溫度傳感器、液晶顯示電路、鍵盤、報(bào)警電路組成，電路圖如附錄xxxx一所示。ds1820是智能溫度傳感器，它的輸入、輸出采用數(shù)字量，通過單總線，接收主機(jī)發(fā)送的命令，根據(jù)ds1820內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理

31、，將轉(zhuǎn)換的溫度數(shù)值以串口形式發(fā)給主機(jī)，主機(jī)按照通訊協(xié)議用一個(gè)io口模擬ds1820時(shí)序，發(fā)送命令（初始化命令、rom命令、功能命令）給ds1820，并讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，用字符型液晶顯示模塊顯示各點(diǎn)的溫度值。在系統(tǒng)啟動(dòng)之時(shí)，可以通過按鍵設(shè)置各點(diǎn)溫度的上限值和下限值，當(dāng)某點(diǎn)溫度超過設(shè)置值時(shí)，報(bào)警器開始報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)各點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控。每個(gè)ds1820有自己的序列號(hào)，因此本系統(tǒng)可以在一根總線上接了4個(gè)ds1820，通過crc校驗(yàn)，對(duì)各個(gè)ds1820的rom進(jìn)行尋址，地址符合的ds1820才作出響應(yīng)，接收足跡命令，向主機(jī)發(fā)送轉(zhuǎn)換的溫度。采用這種ds1820尋址技術(shù)，使系統(tǒng)硬件電路

32、更加簡單。ds1820雖然有測溫簡單的特點(diǎn)，單在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：(1)較小的硬件開銷需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于ds1820 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)ds1820 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用pl/m、c 等高級(jí)語言進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)ds1820 操作部分最好采用匯編語言實(shí)現(xiàn)。(2) 在ds1820 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛ds1820 數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè)ds1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛ds1820 超過8 個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測溫系統(tǒng)設(shè)

33、計(jì)時(shí)要加以注意。(3) 連接ds1820 的總線電纜是有長度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長度超過50m 時(shí)，讀取的測溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離可達(dá)150m，當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時(shí)，正常通訊距離進(jìn)一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號(hào)波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，在用ds1820 進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。(4) 在ds1820 測溫程序設(shè)計(jì)中，向ds1820 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待ds1820 的返回信號(hào)，一旦某個(gè)ds1820 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該ds1820 時(shí)，將沒有

34、返回信號(hào)，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行ds1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。4.2 ds1820與單片機(jī)接口電路ds1820可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)ds1820的1管腳接地，2腳作為信號(hào)線接單片機(jī)的i/o口，電源與數(shù)字輸入管腳間需接一個(gè)4.7k的電阻，3管腳接電源，如圖4-1所示。另一種是寄生電源方式，如圖4-2所示。單片機(jī)端口接單片機(jī)總線，為保證在有效的ds1820 時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)mosfet管來完成對(duì)總線的上拉。當(dāng)ds18b20處于些存儲(chǔ)器操作和溫度a/d轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10s。采用寄生電源供

35、電方式時(shí)vdd和gnd端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送端接口必須是三態(tài)的。單片機(jī)vccdqgndvcc4.7k圖4-1 ds18b20采用電源供電方式的電路圖單片機(jī)vccvcc ds18b20ds18b20ds18b204.7 k 圖4-2 ds18b20采用寄生電源的電路圖4.2.1單片機(jī)89c51為本系統(tǒng)的核心單片機(jī)是把微機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)。由于它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，故又叫單片控制器(single chip microcontroller)。通常，一個(gè)微計(jì)算機(jī)由微型計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備組成，而微型計(jì)算機(jī)則包括微處理器(cpu)，存儲(chǔ)器

36、(存放指令或數(shù)據(jù)的rom, ram等)，輸出/輸入口(i/o口)及其它功能部件如定時(shí)/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)等。它們通過地址總線(ab),數(shù)據(jù)總線(db)和控制總線(cb)連接起來。通過輸入/輸出口線與外部設(shè)備及外圍芯片相連。cpu中配置有指令系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中配有駐機(jī)監(jiān)控程序，系統(tǒng)操作軟件及用戶應(yīng)用軟件。由于單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要集成在一塊芯片上，故可以把單片機(jī)看成一個(gè)不帶外部設(shè)備的微計(jì)算機(jī)。相當(dāng)于一個(gè)沒有顯示器，沒有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖4-3所示: 時(shí)鐘復(fù)位cpuromram定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)i/o口外部設(shè)備圖4-3微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)圖單片該系統(tǒng)所用單片機(jī)為mcs-51系列單片機(jī)

37、，其管腳分類及引腳功能分類如圖4-4所示：·控制口線：/pesn(片外取指控制)、ale（地址鎖存控制）、/ea（片外存儲(chǔ)器選擇)、reset(復(fù)位控制)。·電源及時(shí)鐘:vcc，vss；xtal1、xtal2. 圖4-4 mcs-51系列單片機(jī)引腳圖其應(yīng)用特性：·i/ o口線不能都用作用戶i/o口線。除8051/8751真正可完全為用戶使用的1/o 口線只有p1口，以及部分作為第一功能使用時(shí)的p3口。·i/ o口的驅(qū)動(dòng)能力，po 口可驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl門電路，p1,p2,p3 則只能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl門。·p3 口是雙重功能口 ， 其雙重功能由管腳圖可

38、見。三總線結(jié)構(gòu) :單片機(jī)和管腳除了電源復(fù)位，時(shí)鐘接入，用戶1/o口外，其余管腳都是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些管腳構(gòu)成了三總線形式，即:(1) 地址總線 (a b )。 地址總線寬度為16位，因此其外部存儲(chǔ)器直接尋址范圍為64k字節(jié)。16位地址總線由po口經(jīng)地址鎖存器提供低8位地址 (a o- a 7): p 2口直接提供高8位地址(a8-a15)。(2) 數(shù)據(jù)總線 (db )。 數(shù)據(jù)總線寬度為8位，由po口提供。(3) 控制總線 ( cb )。 由 p3 口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立控制線 reset, /e a, ale, /psen組成。at89c51是 atmel公司的8位flash單

39、片機(jī)系列，這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有flash存儲(chǔ)器，因此，在應(yīng)用中有廣泛的前景和用途，特別是在便攜式，省電及特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用 。89 系列單片機(jī)若干優(yōu)點(diǎn) :(1) 內(nèi)部含 flash 存儲(chǔ)器 ， 在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進(jìn)行程序修改 ，大大 縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，同時(shí)，在系統(tǒng)工作過程中能有效保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不會(huì)影響到信息的保存.(2) 與80c51 插座兼容 ，用相同引腳的89系列單片機(jī)可直接取代 80c51 的單片機(jī) 。(3) 靜態(tài)時(shí)鐘方式 ，8 9系列單片機(jī)采用靜態(tài)的時(shí)鐘方式所以可以節(jié)省電能 ， 這對(duì)于 降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有

40、用。(4)錯(cuò)誤編程亦無廢品產(chǎn)生 ，一般的otp產(chǎn)品，一旦編程編誤即成廢品 ， 而 8 9系列的單片機(jī)內(nèi)部采用了flash memory，所以錯(cuò)誤編程之后仍可重新編程，直到正確為止，故不存在廢品。(5) 可進(jìn)行反復(fù)系統(tǒng)試驗(yàn)，用89系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)，每次試驗(yàn)可以編入不同的程序，這樣保證用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)，而且，隨用戶的需要和發(fā)展，還可以修改，使系統(tǒng)不斷能追隨用戶的最新要求。89c51 在 89系列單片機(jī)中屬標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)，它和mcs-51系列單片機(jī)兼容。內(nèi)部有4k可重復(fù)編程的flash memory，可進(jìn)行1000次擦寫操作，全靜態(tài)工作為0-33mhz，有三級(jí)程序存儲(chǔ)器

41、加密鎖定，有內(nèi)部含128-256字節(jié)的ram, 32條可編程的110端口，有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，有通用串行接口，有低電壓空閑及電源下降方式。中斷有6級(jí)。4.2.2中央處理器at89c51簡介（1）at89c51具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：at89c51與mcs-51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ)器；全靜態(tài)工作，工作范圍:ohz24mhz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密；128 x 8 位內(nèi)部ram；32 位雙向輸入輸出線；兩個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；五個(gè)中斷源 ，兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)；一個(gè)全雙工的異步串行口；間歇和掉電工作方式。（2）at89c51的串行接口1)數(shù)據(jù)

42、緩沖寄存器sbuf數(shù)據(jù)緩沖寄存器sbuf中直接尋址的專用寄存器。在物理上它對(duì)應(yīng)兩個(gè)寄存器，一個(gè)發(fā)送寄存器和一個(gè)接收寄存器.cpu寫sbuf就是修改發(fā)送寄存器;讀sbuf就是讀取接收寄存器。接收器是雙緩沖的，以防出現(xiàn)兩幀數(shù)據(jù)重疊。發(fā)送時(shí)不用雙緩沖，因?yàn)榘l(fā)送時(shí)cpu是主動(dòng)的，不會(huì)產(chǎn)生寫重疊的問題。2)串行口控制寄存器scon串行口控制寄存器scon格式如表4-1:d7d6d5d4d3d2d1d0sm0sm1sm2rentb8rb8t1r1 表4-1 串行口控制寄存器scon格式at89c51是一種低損耗、高性能、cmos八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入/擦除

43、100。次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與mcs-51系列單片機(jī)在引腳和指令系統(tǒng)上完全兼容，不僅可以完全代替mcs-51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具備許多mcs-51系列產(chǎn)品沒有的功能。at89c5 1可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。只要程序長度小于4k，四個(gè)1/o口全部提供給用戶?？捎?v電壓編程，而且擦寫時(shí)間僅需10 ms，僅為8751/87c51的擦除時(shí)間的百分之一，與8751/87c51的12v電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不必拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬(2.7v-6v)，全靜態(tài)工作，工作頻率寬，在o

44、hz-24hz內(nèi)，比8751/87c51等51系列的6mhz-12mhz更具靈活性，系統(tǒng)能快能慢。at89c51提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。（3）時(shí)鐘設(shè)置與cpu時(shí)序 振蕩器51系列單片機(jī)片內(nèi)含有一個(gè)高增益的反向放大器，通過xtal1、xtal2外接反饋元件的晶體便成為自激振蕩器，接法如圖4-5，晶體成感性，與c1、c2構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。振蕩器的振蕩頻率主要取決于晶體；電容的值則是微調(diào)作用，通常取30pf左右。單 片 機(jī) 30pf30pfc1c2xtal1xtal2 圖4-5 外接晶體接法.cpu時(shí)序振蕩器輸出的震蕩脈沖經(jīng)2分頻成為內(nèi)

45、部時(shí)鐘信號(hào)，用作單片機(jī)內(nèi)部各功能不見按時(shí)序協(xié)調(diào)工作的控制信號(hào)。其周期也成為時(shí)鐘周期（或則狀態(tài)周期）。6個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成一個(gè)機(jī)器周期。指令周期以機(jī)器周期為單位。若采用6mhz晶振，則單指令周期和雙指令周期執(zhí)行時(shí)間分別為2s和4s，ale引腳輸出的脈沖周期為1s。（4）復(fù)位方式為確保系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠的運(yùn)行，復(fù)位電路是必不可少的一部分。復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路工作需要供電電源為5v士5%，即4.75-5.25v。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)vcc超過4.75v以及晶休振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)撤除，微機(jī)電路開始工作。微機(jī) 電路在運(yùn)行中受

46、到干擾后，容易出現(xiàn)cpu程序“跑飛”盲目運(yùn)行甚至出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。此時(shí)復(fù)位信號(hào)有效，使微機(jī)系統(tǒng)重新恢復(fù)正常運(yùn)行。這種監(jiān)視cpu運(yùn)行的電路稱為watchdog電路。51系列單片機(jī)的復(fù)位（rst）引腳只要出現(xiàn)10ms以上的高電平，單片機(jī)就會(huì)實(shí)現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后程序的入口地址為0000h，單片機(jī)工作在寄存器0組，堆棧在片內(nèi)ram的08h單元建立，p0p3口輸出全為1，中斷系統(tǒng)禁止工作。與其它計(jì)算機(jī)一樣，51系列單片機(jī)系統(tǒng)常常有上電復(fù)位和操作復(fù)位兩種方法。所謂上電復(fù)位，是指計(jì)算機(jī)上電瞬間，要在rst引腳上出現(xiàn)寬度大于10ms三萬正脈沖，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn)，常見的復(fù)位電路如圖4-6所示。上

47、電時(shí)+5v電源經(jīng)r對(duì)c3充電，c3上電壓建立的過程就是負(fù)脈沖的寬度，經(jīng)倒相后，rst上出現(xiàn)正脈沖使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。按鈕按下同樣使rst實(shí)現(xiàn)高電平，實(shí)現(xiàn)了操作復(fù)位。 圖4-6 常見復(fù)位電路4.3 ds18b20簡介及測溫電路設(shè)計(jì) 美國maxim公司的子公司dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字溫度傳感器ds18b20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，在內(nèi)部使用了板(on一board)專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三級(jí)管的集成電路內(nèi)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的ds18bzo體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活

48、。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。4.3.1 ds18b20 的性能特點(diǎn)（1） 獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊；（2） 在ds18b20中的每個(gè)器件上偶有獨(dú)一無二的序列號(hào)，因此多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；（3） 實(shí)際應(yīng)用中不需要任何外部器件即可實(shí)現(xiàn)（4） 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5v；（5） 零待機(jī)功耗（6） 數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇（7） 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置（8） 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件（9） 負(fù)溫度特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作、

49、4.3.2 ds18b20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)ds18b20 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(bào)警觸發(fā)器th 和tl、配置寄存器。ds18b20 的管腳排列如圖4-7所示:引腳定義：(1) dq 為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；(2) gnd 為電源地；(3) vdd 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 圖4-7 ds18b20 的管腳排列圖ds18b20采用3角pr-35封裝或8角soic封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4-8所示：64位rom 和單線接口電流檢測存儲(chǔ)器和控制器 高速 緩存存儲(chǔ)器8位crc生成器溫度敏感元件低溫觸發(fā)器tl高溫觸發(fā)器th配置寄存器圖

50、4-8 ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖ds18b20 有4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件：（1）光刻rom 中的64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該ds18b20 的地址序列碼。64 位光刻rom 的排列是：開始8 位（28h）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48 位是該ds18b20 自身的序列號(hào)，最后8 位是前面56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（crc=x8+x5+x4+1）。光刻rom 的作用是使每一個(gè)ds18b20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)ds18b20 的目的。（2） ds18b20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測量，以12 位轉(zhuǎn)化為例：用16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0

51、.0625/lsb 形式表達(dá)，其中s 為符號(hào)位。表4-2 ds18b20 溫度值格式表 bit 7 bit 6 bit 5 bit 4 bit 3 bit 2 bit 1 bit 0 ls byte bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit 9 bit 8ms byte 2223 21 202-1 2-22-3 2-4 ss s s s 262524這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18b20 的兩個(gè)8 比特的ram 中，二進(jìn)制中的前面5 位是符號(hào)位，如果測得的溫度大于0，這5 位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625 即可得到實(shí)際溫度；如果溫

52、度小于0，這5 位為1，測到的數(shù)值需要取反加1 再乘于0.0625 即可得到實(shí)際溫度。例如+125的數(shù)字輸出為07d0h，+25.0625的數(shù)字輸出為0191h，-25.0625的數(shù)字輸出為ff6fh，-55的數(shù)字輸出為fc90h。 （3）ds18b20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器ds18b20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存ram和一個(gè)非易失性的可電擦除的eepram,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器th、tl 和結(jié)構(gòu)寄存器。表4-3 ds18b20 溫度數(shù)據(jù)表temperature digital output (binary) digital output (hex) +125 0000 0

53、111 1101 0000 07d0h +85 0000 0101 0101 0000 0550h +25.0625 0000 0001 1001 0001 0191h +10.125 0000 0000 1010 0010 00a2h +0.5 0000 0000 0000 1000 00008h 0 0000 0000 0000 0000 00000h -0.5 1111 1111 1111 1000 fff8h -10.125 1111 1111 0101 1110 ff5eh -25.0625 1111 1110 0110 1111 fe6eh -551111 1100 1001 00

54、00 fc90hthe power on reset value of the temperature resister is +85 the （4）配置寄存器該字節(jié)各位的意義如表4-4所示：表 4-4 配置寄存器結(jié)構(gòu)111r0r1tm11 低五位一直都是1 ，tm 是測試模式位，用于設(shè)置ds18b20 在工作模式還是在測試模式。在ds18b20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。r1 和r0 用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（ds18b20 出廠時(shí)被設(shè)置為12 位）分辨率設(shè)置如表4-5所示： 表4-5 溫度值分辨率設(shè)置表r1r0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms111