DS18B20溫度傳感器巡回檢測(cè)溫度報(bào)警器設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上DS18B20溫度傳感器巡回檢測(cè)溫度報(bào)警器設(shè)計(jì)摘要：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、系統(tǒng)化已成為發(fā)展趨勢(shì)，而這些高性能幾乎都要通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，溫度作為與我們生活息息相關(guān)的一個(gè)環(huán)境參數(shù)，對(duì)其的測(cè)量和研究也變得極為重要。故溫度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本論文介紹了采用溫度傳感器DS18B20作為溫度采集器、AT89S51單片機(jī)為主控制器，外加顯示模塊以及報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)該智能溫度測(cè)量報(bào)警器的設(shè)計(jì)方法、工作原理、電路組成等。關(guān)鍵詞：DS18B20，單片機(jī)，溫度控制，報(bào)警1緒 論 溫度是與人們生活息息相關(guān)的環(huán)境參數(shù)，許多情況下都需

2、要進(jìn)行溫度測(cè)量及報(bào)警，溫度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)在現(xiàn)代日常生活、科研、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。所以對(duì)溫度的測(cè)量報(bào)警方法及設(shè)備的研究也變得極其重要。隨著人們生活水平的不斷提高以及應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜測(cè)量環(huán)境的需要,我們對(duì)溫度測(cè)量報(bào)警器的要求也越來(lái)越高，利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它帶給我們的方便是不可否定的。其中溫度檢測(cè)報(bào)警器就是一個(gè)典型的例子。要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施,就需要從單片機(jī)技術(shù)入手，向數(shù)字化，智能化控制方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)所介紹的溫度報(bào)警器，可以設(shè)置上下限報(bào)警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時(shí)，可以報(bào)警 。與傳統(tǒng)的溫度測(cè)量系統(tǒng)相比，本設(shè)計(jì)中的數(shù)字溫

3、度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)具有很多前者沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，如測(cè)溫范圍廣而且準(zhǔn)確，采用LCD數(shù)字顯示，讀數(shù)方便等。1.1 溫度報(bào)警器的研究意義 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，家用電器和辦公設(shè)備的智能化、系統(tǒng)化已成為趨勢(shì)，而這些高性能幾乎都要通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，溫度作為與我們生活息息相關(guān)的一個(gè)環(huán)境參數(shù)，對(duì)其的測(cè)量和研究也變得極為重要。故溫度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。工業(yè)生產(chǎn)帶動(dòng)了人類社會(huì)的進(jìn)步，同時(shí)也促進(jìn)了各種新的傳感器的發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)中溫度的準(zhǔn)確測(cè)量是一個(gè)比較困難的事情。從最初的酒精、水銀溫度計(jì)到現(xiàn)在的數(shù)字化、集成化的溫度計(jì)可見(jiàn)傳感器的發(fā)展是飛快的。它的快速發(fā)展必將帶來(lái)新一輪的工業(yè)化革命和社會(huì)

4、發(fā)展的飛躍。本設(shè)計(jì)所介紹的溫度報(bào)警器可以設(shè)置上下限報(bào)警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)可以報(bào)警 ，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不需外接元件,可由用戶設(shè)置溫度報(bào)警界限等特點(diǎn),可廣泛用于食品庫(kù)、冷庫(kù)、糧庫(kù)等需要控制溫度的地方。目前,該類產(chǎn)品已在溫控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。所以設(shè)計(jì)意義較為深遠(yuǎn)。1.2 溫度報(bào)警器的現(xiàn)狀及發(fā)展溫度是一種在生產(chǎn)、科研、生活中需要測(cè)量和控制的重要物理量，是國(guó)際單位制七個(gè)基本量之一。其測(cè)量控制一般采用各式各樣形態(tài)的溫度傳感器。根據(jù)它們?cè)谟嵦?hào)輸出方式上的不同可以分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)則是為現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新

5、的技術(shù)革命，目前，單片機(jī)以其體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境要求不高、可靠性高、性價(jià)比高、開(kāi)發(fā)較為容易等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能化儀器儀表、辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，并已走入我們的日常生活，現(xiàn)在，隨處都可以看到單片機(jī)的蹤影。目前溫度報(bào)警器的發(fā)展已經(jīng)比較成熟了，它能幫助我們實(shí)現(xiàn)想要的溫度控制，解決身邊的很多問(wèn)題。1.2.1 智能溫度傳感器智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，國(guó)際上已開(kāi)發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器

6、、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開(kāi)發(fā)水平。1.2.2 傳感器發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計(jì)算機(jī)技術(shù))。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器，它被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。近百年來(lái)，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段；(1)傳統(tǒng)的

7、分立式溫度傳感器(含敏感元件)；(2)模擬集成溫度傳感器控制器；(3)智能溫度傳感器。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。2 硬件設(shè)計(jì)2.1 總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于單片機(jī)的溫度測(cè)量電路，傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)采用熱敏電阻等溫度敏感元件，熱敏電阻雖然成本低，但是需要后續(xù)信號(hào)處理、A/D轉(zhuǎn)換處理等才能將溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，不但電路復(fù)雜，可靠性和精度也相對(duì)較低，在應(yīng)用中還需要解決引線誤差補(bǔ)償、干擾等問(wèn)題，故傳統(tǒng)方案不可取。進(jìn)而非常容易考慮到使用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，單片機(jī)除了可以測(cè)量電信號(hào)外，還可以用于溫度、濕度等非電信號(hào)的測(cè)量，能獨(dú)立工作的

8、單片機(jī)溫度檢測(cè)、溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于很多領(lǐng)域。單片機(jī)的接口信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，要用單片機(jī)作為控制器測(cè)量溫度這類非電信號(hào)，就要使用溫度傳感器將溫度信息轉(zhuǎn)換為電流或者電壓信號(hào)輸出，如果轉(zhuǎn)化的信號(hào)是模擬信號(hào)，還需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化，以滿足單片機(jī)接口的需要。進(jìn)一步聯(lián)想到可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，成功地進(jìn)行溫度采集以后，就可以利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后通過(guò)LCD將溫度顯示出來(lái)，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。硬件部分設(shè)計(jì)主要包括：測(cè)溫電路、傳感器電路及測(cè)溫電路與單片機(jī)的接口、報(bào)警電路與單片機(jī)的接口等組成的。 本設(shè)計(jì)中，溫度傳感器采用DS18

9、B20，控制器采用AT89S51，顯示電路采用LED數(shù)碼管顯示器實(shí)現(xiàn)，總體方框圖如下：圖3.1 總體方框圖在研究出總體設(shè)計(jì)方案后，在這一階段主要的主要工作是查閱各芯片資料，熟悉其功能特性和技術(shù)參數(shù)，同時(shí)學(xué)習(xí)PROTEL DXP軟件，用其繪制出硬件原理圖，然后繼續(xù)分析各結(jié)構(gòu)，查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料，查缺補(bǔ)漏，反復(fù)修改設(shè)計(jì)方案，力求完美；通過(guò)原理圖繪制PCB圖；制作PCB板，購(gòu)買所需元件，完成硬件方面的設(shè)計(jì)。2.2系統(tǒng)器件的選擇2.2.1 單片機(jī)的選擇AT89S系列的單片機(jī)是能用下載線進(jìn)行在線編程的 ISP，使用簡(jiǎn)單的HC244電路，就可以通過(guò)電腦上面的程序來(lái)進(jìn)行對(duì)單片機(jī)的編程,是無(wú)須拆下來(lái)放到笨

10、重的編程器上面寫片子的 。AT89C系列則沒(méi)有這個(gè)功能并且C系列無(wú)法調(diào)試。2.2.2溫度傳感器的選擇本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用在機(jī)房、糧倉(cāng)等地，測(cè)量溫度在-20到+75攝氏度之間，ds18b20溫度測(cè)量范圍從-55到+125攝氏度，精度為±0.5 ° C，適合設(shè)計(jì)要求，所以傳感器選擇ds18b20溫度傳感器。2.2.3顯示模塊的選擇1601顯示一行的16個(gè)字符，1602顯示兩行的16個(gè)字符,1602?？梢燥@示漢字，滿足設(shè)計(jì)要求，所以選擇LCD1602顯示模塊。2.3傳感器模塊DS18B20溫度傳感器是該系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，本設(shè)計(jì)采用的DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新

11、推出的一款改進(jìn)型智能溫度傳感器，它集溫度測(cè)量、A/D轉(zhuǎn)換為一體，其溫度測(cè)量范圍從-55OC到+125OC，精度為±0.5 ° C，可在1秒鐘內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，也就是說(shuō)，它具有獨(dú)特的單總線接口，僅需要占用一個(gè)I/O端口即可以完成與微處理器間的通信，占用微處理器的端口較少, 可節(jié)省大量的引線和邏輯電路，為讀寫以及溫度轉(zhuǎn)換帶來(lái)方便，同時(shí)，它可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源；它支持3V5.5V 的電壓范圍, 使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便; 其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入, 也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；此外，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等

12、測(cè)溫元件相比，DS18B20能直接讀出被測(cè)量的溫度，并且可以根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9 12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，它可在1 秒鐘內(nèi)把溫度變換成數(shù)字；由DS18B20 組建的溫度測(cè)量單元體積小, 便于攜帶和安裝。同時(shí)，DS18B20 可以直接與單片機(jī)連接, 無(wú)需后接A/D 轉(zhuǎn)換, 控制簡(jiǎn)單；還有，它具有負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，僅僅是不能正常工作，但溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀。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。整體來(lái)說(shuō)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，所以我們選擇它來(lái)作為設(shè)計(jì)部件。2

13、.3.1 注意事項(xiàng)：Ds18b20雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中葉應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1在對(duì)ds18b20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(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。 2當(dāng)單總線上所掛ds18b20超過(guò)8個(gè)小時(shí)，就需要解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。3在用ds18b20進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)是要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問(wèn)題。Ds18b20從測(cè)溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間。 圖2.2 DS18B20的外觀圖 圖2.3 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖圖2.4 DS18B20引腳分布圖DS18B20的主要技術(shù)指標(biāo)如下：測(cè)量范圍：

14、-55OC+125OC；測(cè)量精度：0.5OC；反應(yīng)時(shí)間<=500ms。2.3.2 引腳功能 2、DQ：數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)被用在寄生電源下，此引腳可以向器件提供電源；漏極開(kāi)路, 常態(tài)下為高電平. 通常要求外接一個(gè)約5k的上拉電阻。 3、VDD：外接供電電源輸入端引腳。電壓范圍:35.5V；當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地在本系統(tǒng)中用外接電源，DQ接到AT89S51的P20端，R1為信號(hào)和5V電源之間的上拉電阻。在實(shí)際中，若需要多點(diǎn)檢測(cè)是，可在單總線上掛多個(gè)DS18B20,但超過(guò)8個(gè)是要考慮驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，軟件設(shè)計(jì)也變得復(fù)雜多了同事要考慮DS18B20單總線的長(zhǎng)度問(wèn)題，一

15、般不超過(guò)50M，為實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)程的控制，可以考慮把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成無(wú)線系統(tǒng)，以突破DA18B20單總線的長(zhǎng)度限制。表2.1 主要溫度與轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字對(duì)應(yīng)值表 溫度 /OC 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 0000 1010 000100A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.12

16、51111 1111 0101 1110FFE5H-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H （a）寄生電源工作方式 （b）外接電源工作方式2.3.3 ds18b20 ROM指令表指 令約定代碼功 能讀ROM33H讀DS1820溫度傳感器ROM中的編碼（即64位地址）符合 ROM55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問(wèn)單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的 DS1820 使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該 DS1820 的讀寫作準(zhǔn)備。搜索 ROM0FOH用于確定掛接在同一總線上 DS1820 的個(gè)數(shù)和識(shí)別 64 位 RO

17、M 地址。為操作各器件作好準(zhǔn)備。跳過(guò) ROM0CCH忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS1820 發(fā)溫度變換命令。適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后只有溫度超過(guò)設(shè)定值上限或下限的片子才做出響應(yīng)。2.4主控制器模塊AT89S51AT89S51是整個(gè)系統(tǒng)的核心處理器，單片機(jī)首先把通過(guò)傳感器測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)溫度與預(yù)先設(shè)置的溫度進(jìn)行比較，如果大于或小于預(yù)先設(shè)置值，就輸出信號(hào)去控制加熱器的工作，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制。At89s51還負(fù)責(zé)液晶顯示、報(bào)警以及與上位機(jī)進(jìn)行通信等工作。AT89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能位微處理器, 俗稱單片機(jī)。圖3.6 AT89S51單

18、片機(jī)AT89S51的特點(diǎn)： 1、系統(tǒng)可編程特性： 創(chuàng)造了單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的先例，可方便地在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)程序下載，彌補(bǔ)了實(shí)時(shí)修改程序的不足之處，并可以立即從目標(biāo)系統(tǒng)中反映出修改的結(jié)果，大大縮短單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)的周期，提高了工作效率。 2、代碼全速仿真： 彌補(bǔ)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)不能全速仿真的缺陷，使系統(tǒng)運(yùn)行的結(jié)果完全反映代碼的執(zhí)行情況，更切實(shí)地吻合人們工作、學(xué)習(xí)所需要的特點(diǎn)。其次，在軟件開(kāi)發(fā)前的仿真調(diào)試后，完全可燒寫入目標(biāo)芯片，并能獲得完全一致的代碼執(zhí)行結(jié)果。是集學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)于一身的優(yōu)良的目標(biāo)系統(tǒng)。 3、資源的可重復(fù)利用性： 目標(biāo)系統(tǒng)上的所有資源都能重復(fù)利用并能通過(guò)軟件調(diào)配或通過(guò)擴(kuò)展槽增加其它的功能，進(jìn)而提

19、高系統(tǒng)的實(shí)用性。 4、軟硬結(jié)合，操作簡(jiǎn)單方便： 在AT89S51提供硬件支持的同時(shí)，也提供良好的上位機(jī)控制軟件，只要通過(guò)軟件的功能操作就能實(shí)現(xiàn)：源代碼的調(diào)試編譯，查找與修改錯(cuò)誤之處，在線代碼下載等功能。使單機(jī)的學(xué)習(xí)與開(kāi)發(fā)一體化，集成化，更進(jìn)一步體現(xiàn)系統(tǒng)學(xué)習(xí)的優(yōu)越性。晶體振蕩特性： AT89S51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。 外接石英晶體（或陶瓷振蕩器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，對(duì)外接電容C1、C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，

20、但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，則推薦電容使用30Pf+10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40Pf+10Pf。也可以采用外部時(shí)鐘，這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合技術(shù)條件要求。圖3.8 晶體接線圖和外接時(shí)鐘線圖AT89S51的極限參數(shù)：工作溫度：-55OC to+125 OC 儲(chǔ)存溫度：-65 OC to +150 OC

21、任一引腳對(duì)地電壓：1.0V to7.0V 最大工作電壓：6.6VDC輸出電流：15.0mA 2.5鍵盤控制 鍵盤分為八個(gè)獨(dú)立按鍵，一端與單片機(jī)的p2口及50k上拉電阻相連，另一端接地，當(dāng)任一按鍵按下時(shí)，p2口讀取低電平有效。系統(tǒng)上點(diǎn)后，進(jìn)入鍵盤掃描子程序，以查詢的方式確定各按鍵，完成溫度初值的設(shè)定，系統(tǒng)進(jìn)入主程序后按鍵功能無(wú)效。2.6驅(qū)動(dòng)電路 驅(qū)動(dòng)電路采用繼電器驅(qū)動(dòng)方式。通過(guò)控制繼電器在控制周期內(nèi)通斷的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱的開(kāi)關(guān)控制。由單片機(jī)I/O口輸出的控制信號(hào)，經(jīng)NPN晶體管放大，驅(qū)動(dòng)繼電器工作。2.7報(bào)警電路 本設(shè)計(jì)采用蜂鳴器報(bào)警電路，它由晶體管和蜂鳴器組成。由單片機(jī)I/O口輸出信號(hào)控制晶體

22、管的導(dǎo)通或截止，晶體管導(dǎo)通，則蜂鳴器報(bào)警。通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制蜂鳴器產(chǎn)生報(bào)警聲音。2.8溫度控制的實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)工作時(shí)先由使用者設(shè)定預(yù)期達(dá)到的兩位溫度值，溫度值輸入后，打開(kāi)電源，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，進(jìn)行初始化，這時(shí)LED顯示器顯示設(shè)定溫度，以便操作人員核對(duì)設(shè)定溫度，然后溫度檢測(cè)電路將測(cè)點(diǎn)的溫度輸入單片機(jī)，經(jīng)軟件濾波后作為實(shí)測(cè)溫度，此后顯示器將一直顯示實(shí)測(cè)溫度。若實(shí)測(cè)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，則通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路關(guān)上加熱器并報(bào)警；若實(shí)測(cè)溫度低于設(shè)定溫度是，則通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路打開(kāi)加熱并報(bào)警；若在設(shè)定溫度范圍內(nèi)，則加熱器狀態(tài)不變。圖3.13 溫度測(cè)量報(bào)警系統(tǒng)原理圖將分開(kāi)的各功能模塊部分的設(shè)計(jì)工作完成以后，最后整體連接到一起，就

23、得到這個(gè)設(shè)計(jì)的完整電路，在PROTEL DXP中繪制好原理圖以后，下一步將其轉(zhuǎn)換為PCB圖，布線、修改、檢查，就完成該設(shè)計(jì)硬件部分的工作。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1主程序設(shè)計(jì)主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示，讀出并處理DS18B20測(cè)量的當(dāng)前溫度值，送入主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行顯示，其流程圖如下所示。圖2.1 主程序流程圖系統(tǒng)軟件采用C 語(yǔ)言編寫。在中斷服務(wù)程序中,實(shí)現(xiàn)用戶輸入以及上位機(jī)的接口功能;在主程序中,實(shí)現(xiàn)溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)搜索、獲取溫度信息,并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的溫度上下限,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警功能。該系統(tǒng)中,根據(jù)不同的分辨率要求,可通過(guò)編程設(shè)定,該流程可滿足高精度設(shè)計(jì)要求。

24、3.2 子程序設(shè)計(jì)3.2.1 測(cè)溫子程序流程 圖2.2 測(cè)溫子系統(tǒng)流程圖在測(cè)溫時(shí)首先設(shè)置DS18B20的DQ為高電平，然后初始化DS18B20，在成功后DS18B20接收單片機(jī)的命令，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)這里跳過(guò)ROM命令設(shè)置匹配過(guò)程，然后再次初始化DS18B20，在成功后啟動(dòng)測(cè)溫，然后將溫度保存起來(lái)，返回。3.2.2 讀溫度流程圖2.3 讀溫度流程圖 讀溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫，如上圖。3.2.3 顯示模塊子程序在測(cè)得溫度后，將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)的溫度表示，然后再通過(guò)查表調(diào)用液晶1602顯示在液晶上，這里面數(shù)據(jù)

25、處理類似于由二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，再由十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為ASCII碼。首先要對(duì)LCD進(jìn)行初始化設(shè)置，寫入報(bào)警溫度的上、下限值，若傳感器正常工作，則LCD上會(huì)顯示“OK”以及當(dāng)前溫度，同時(shí)進(jìn)行溫度比較，若當(dāng)時(shí)溫度在設(shè)定的上下限范圍內(nèi)，則系統(tǒng)無(wú)反應(yīng)，若溫度超過(guò)上、下限溫度，則蜂鳴器報(bào)警。 參考文獻(xiàn)(References)1嚴(yán)蕓.淺談溫度傳感器的現(xiàn)狀與發(fā)展J.大眾科技,2006,(5):38-39.2譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)M.清華大學(xué)出版社，1999. 3楊小川.Protel DXP設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程M.清華大學(xué)出版社,2003.4貴國(guó)慶.LCD1602液晶顯示秒表J.電子制作,2006.(4):59-61. 5朱蕤

26、、張常年.基于AT89C51單片機(jī)的溫度傳感器控制電路D.北方工業(yè)大學(xué),2006.6黃繼昌. 傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例M.人民郵電出版社.1998.7周航慈. 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.北京航空航天大學(xué)出版社.2003.8謝宜仁. 單片機(jī)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答M.人民郵電出版社.2003.9朱善君. 單片機(jī)接口技術(shù)與應(yīng)用M.清華大學(xué)出版社.2005.10郭亨禮. 傳感器實(shí)用電路M.上海科學(xué)技術(shù)出版社.1992. 11謝宜仁. 單片機(jī)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答M.人民郵電出版社.2003.12肖來(lái)勝.單片機(jī)技術(shù)實(shí)用教程M.華中科技大學(xué)出版社.2004.13Transistor specifications manual.H

27、oward W. Sams & Co., IncM.1972.附件：主要程序signed char shangxian=38; /上限報(bào)警溫度，默認(rèn)值為38signed char xiaxian=5; /下限報(bào)警溫度，默認(rèn)值為38./*讀取溫度*/void check_wendu(void) uint a,b,c; c=ReadTemperature()-5; /獲取溫度值并減去DS18B20的溫漂誤差 a=c/100; /計(jì)算得到十位數(shù)字 b=c/10-a*10; /計(jì)算得到個(gè)位數(shù)字 m=c/10; /計(jì)算得到整數(shù)位 n=c-a*100-b*10; /計(jì)算得到小數(shù)位 if(m<0)m=0;n=0; /設(shè)置溫度顯示上限 if(m>99)m=99;n=9; /設(shè)置溫度顯示上限/*讀取溫度*/u