環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)

1、環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)課題三、環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)一、設(shè)計要求環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)廣泛地用于住宅小區(qū)、樓 宇建筑和設(shè)備內(nèi)部等。其主要功能和指標如下：1、可以監(jiān)測 8 點環(huán)境溫度信號，可以擴充；2、測量范圍為 0.00 C99.9 C,可以擴充 到一55C+ 125 C，精度為土 0.5 C；3、用 4位數(shù)碼管進行循環(huán)顯示， 其中最高位 顯示通道提示符 AH,低 3 位顯示實際溫度值， 每秒切換一個通道進行輪流顯示；4、 可以隨時查看指定通道的溫度值（擴充 功能）。二、設(shè)計指導(dǎo)1、方案選擇該系統(tǒng)主要由溫度檢測和數(shù)據(jù)采集兩部分組成。下面列舉兩種實現(xiàn)方案：方案一：溫度檢測可以使用低溫熱偶或鉑電 阻，數(shù)據(jù)采集部分則

2、使用帶有 A/D 通道的單片機。考慮到一般的 A/D 輸入通道都只能接收大信號， 所以還應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的放大電路。此方案的軟件簡 單，但硬件復(fù)雜，且檢測點數(shù)追加時，成本會有 較大增長幅度。方案二：使用單片機和單總線溫度傳感器構(gòu) 成。單總線溫度傳感器可以采用 DALLAS司生產(chǎn) 的DS18B20 系列，這類溫度傳感器直接輸出數(shù)字 信號，且多路溫度傳感器可以掛在1 條總線上，共同占用單片機的 1 條 I/O 線即可實現(xiàn)接口。在 提升單片機 I/O 線驅(qū)動能力的前提下，理論上可 以任意擴充檢測的溫度點數(shù)。比較兩個方案后可以發(fā)現(xiàn)，方案二更適合于 用作本系統(tǒng)的實施方案。盡管方案二不需要A/D，但考慮到系統(tǒng)擴

3、充等因素，單片機可以選用 ADuc812以便于在需要的時候擴充參數(shù)存儲、 D/A 輸出、溫度控制等功能。2、硬件設(shè)計采用方案二的硬件設(shè)計比較簡單，系統(tǒng)構(gòu)成 如圖1 所示，原理圖如圖 5 所示。單片機的 P0 口 用作 4 位數(shù)碼管的段碼線，P3.4P3.7 用作 4 位數(shù)碼管的位選線（ADuc812 的 P3 有允許 8mA 的灌 電流，可以不加驅(qū)動）。P2.4 用作 DS18B20 的數(shù)據(jù)輸入/輸出 線。DS18B20的引腳定義和封裝形式之一如圖 2 所示。 DQ 為數(shù) 字信號輸入/輸出端；GND 為電源地；VDD 為外接 電源。DS18B20 的光刻 ROM 中存有 64 位序列號，它可以

4、 看作是該 DS18B2 啲地址序 列碼。64位光刻 ROM 勺排列 是：開始 8位 （28H） 是產(chǎn) 品類型標號， 接著的 48 位是該 DS18B20自身的序 列號， 最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1。光刻 ROM 勺作用是使每一個 DS18B20 擁有惟一的地址序列碼，以確保在一 根總線上掛接多個 DS18B20DS18B2C 內(nèi)部集成了暫存寄存器（或稱為暫 存1數(shù)ADuc812叫DQ按說DS18B20DSJ8B20DS18B20DALLAS18B20123圖 2 DS18B20 引腳與封裝圖 i 溫度監(jiān)測系統(tǒng)組成框圖(BOT1ON1VH1W)R

5、AM 和 EEPRO 兩類存儲器。暫存 RAM 為 9 個 字節(jié)，其地址分配及其相關(guān)說明如表 1 所示。單片機通過命令實現(xiàn)對 DS18B20 的控制，其 支持的主要命令如表 2 所示。DS18B20 的復(fù)位操 作、讀寫操作都必須遵從嚴格的時序，其復(fù)位時 序、讀寫時序分別如圖 3 和圖 4 所示。關(guān)于 DS18B20 的詳細介紹和使用方法可以參考其數(shù)據(jù)手冊。表 1 DS18B20 暫存 RAM 地址分配及其說明寄存器名稱地址說明溫度低字節(jié)溫度測量值的低 8 位，即 b7 b60 b5 b4 b3 b2 bl b0溫度高字節(jié)溫度測量值的高3 位及符號1位，即 S S S S S b10 b9 b8

6、溫度高限溫度報警上限，也可以用作自 定義字節(jié)溫度高3溫度報警下限，也可以用作自限定義字節(jié)配置寄存器格式為 0 R1 R0 1 1 1 1 1，R1 和 R0 為 00、01、10、11 對應(yīng)的 4分辨率分別為 9、 10、 11 和 12 位 （包 括符號位）保留5 未定義保留6 未定義保留7 未定義校驗碼按 X8+ X5+ X4+ 1 對前 8 個字節(jié)8進行 CRC 校驗表 2 DS18B20 主要命令及其功能說明命令功能說明命令碼功能說明碼33H3讀 ROM中的 64位地址序列碼EEH賣 9 字節(jié)暫存寄存器5H只有地址碼匹配的 DS18B2 才能接受后續(xù)的命令4EH寫入溫度上/下 限，緊隨

7、其后是 2字節(jié)數(shù)據(jù)，對 應(yīng)上限和下限值1OH鎖定總線上DS18B20 的個數(shù) 和識別其 ROM 中 的64 位地址序列 碼48H將 9 字節(jié)暫存寄 存器的第 3 和 4 字節(jié)復(fù)制到EEPRO 中1CH只有溫度超過上 三限或下限的DS18B20 才做出響應(yīng)E8H將 EEPROM 的內(nèi)容恢復(fù)到暫存寄存器的第 3 和 4 字節(jié)44H1 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換，結(jié)E4H； 讀供電模式， 寄 生供電時果存入 9 字節(jié)的 暫存寄存器DS18B2C 發(fā)送 0,外接電源時DS18B20 發(fā)送 1CH忽略地址序列C碼，適合單片DS18B20LINE TYPE LEGEND (Figure 2 and

8、 Figure 3BUBmaster pulling InwDS 18x2D/DS 1B22 pulling low- Resistor pullup圖 3 DS18B20 復(fù)位時序DS15x2051322 SamplesSTARTOF SLOTSTARTOF S-LOTHpu .i“_i.1-WIRE BUSGNDWRITE V SLOTWRITEUT,SSLOT 11tis TjcDGNDDGNDXTAL15TTAL2P卅/23P35/24P3fi/PJ7/mI負DSISE-ZO-IDgjgB20-2JIrSISE20_3EPGNDDQVPDSNDDQTODNDDQTODGND gTODG

9、wgQVD：DGhTDDQVDDESET/VppJSEITCOOl.I con2oom3CCBfrf12 P349P35GhTDDQVWTGNDDQVDL-時器 T1(p 3.5)中斷函 數(shù)每隔 50ms 中斷 1 次，每中斷20 次(1 秒)即 讀取 1 路 DS18B20 的溫度代碼，轉(zhuǎn)換為溫度值， 再拆分成單個數(shù)碼后送入顯示緩沖區(qū)。DS18B20 接口程序主要由復(fù)位函數(shù)、讀位函數(shù)、讀字節(jié)函 數(shù)、寫位函數(shù)、寫字節(jié)函數(shù)、讀溫度函數(shù)等組成。2、參考程序#include #include vintrinshsbit led0=P3A4;P3.4P3.7用作4位LED的位選線sbit led仁P3

10、A5;sbit led2=P3A6;sbit led3=P3A7;sbit DQ = P2A4;P2.4用作DS18B20的數(shù)據(jù)線DQfloat data TMP2=0,0;讀取后的2個溫度值，將其除以2即可得出實際溫度；?？unsigned char data f2=0,0; /結(jié) 果是否 為負溫,0為正溫,1為負溫。unsigned char data disp_buf4=0,0,0,0;410位數(shù)碼管對應(yīng)的值放入該緩沖區(qū)unsigned char data dot_position=0;unsigned char data chno=0; /對 應(yīng)某路DS18B20存各路DS18B20的

11、地址序列號，為便于調(diào) 試，只設(shè)計了2路，可以擴充到8路或更多unsigned char code SN28=16,62,148,60,0,0,0, 247,16,229,146,60,0,0,0, 87 ;/數(shù)字09和通道提示符AH的段碼unsignedcharcodeseg_table =0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d ,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71,0 x6f,0 x76;unsignedcharcodeCH =10,11,12,13,14,15,16,17;

12、/通道 提示符 的段碼偏移量 將0.00999之間的浮點數(shù)轉(zhuǎn)為單個數(shù)碼, 并送顯示緩沖區(qū)和返回小數(shù)點的位置void ftochar(float valp)iiif(valp=10.0)&(valp=100.0)&(valp1000.0)dot_position=3;disp_buf1=(int)valp/100;disp_buf2=(int)valp%100)/10;disp_buf3=(int)valp%100)%10;延時15微妙的函數(shù)void delay(unsigned char n)12do_nop_()；_nop_();_nop_();_nop_();_nop_()

13、;_nop_()；_nop_()的頭文件為intrins h_nop_()；_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();n-;while(n);/DS18B20復(fù)位函數(shù)，按復(fù)位時序進行設(shè)計voidow_reset(void)DQ = 0;/ DQ置為低電平delay(36); /保持480卩sDQ = 1;/ DQ置為高電平delay(24); /延時，等DS18B20輸出低 電平/DS18B20讀位函數(shù)，按讀位時序進行設(shè)計unsigned char read_bit(void)unsigned char i;13DQ = 0;/ DQ置為低

14、電平DQ = 1;/ DQ置為高電平for (i=0; i5; i+);/延時15卩sreturn(DQ);/返回DQ線的電平狀態(tài)/ DS18B20寫位函數(shù)，按寫位時序進行設(shè)計void write_bit(char bitval)DQ = 0;/ DQ置為低電平if(bitval=1) DQ =1;/如果寫1則DQ置為高電平delay(6); /延時以維持電平狀態(tài)DQ = 1;/ DQ置為高電平/從DS18B20讀取字節(jié)的函數(shù)unsigned charread_byte(void) unsigned char i;unsigned char value = 0;14for (i=0;i8;i+

15、)if(read_bit() value|=0 x01vi; II調(diào)用讀位 函數(shù)，讀出的8個位移位成1個字節(jié)delay(11);延時以讀余下的位return(value);II寫字節(jié)到DS18B20的函數(shù)void write_byte(char val)unsigned char i;unsigned char temp;for (i=0; i8; i+)/每次寫1位，1個字節(jié)分8次完成temp = vali;temp &= 0 x01;write_bit(temp);/調(diào)用寫位函數(shù)delay(10);/延時15/從DS18B20讀物溫度代碼void read_temp ()unsigned char i,j;unsigned char a,b;int mr;for(j=0;j2;j+)為便于調(diào)試，僅以2路為例，改循環(huán)次數(shù)即可擴充到8路或更多，ow_reset();/調(diào)用復(fù)位函數(shù)delay(20);write_byte (0 x55);發(fā)送ROM匹配命令for(i=0;i=20) /中斷20次即為1秒count=0;ftochar(TMPchno); /當前通道對應(yīng)的溫度 值轉(zhuǎn)換為單個數(shù)碼送顯示緩沖區(qū)disp_buf0=CHchno; /當前通道的提示符 的段碼偏移量送顯示緩沖區(qū)首地址chno+;if(chno= =2) chno=0; /修改此判斷對應(yīng)的數(shù)值，即