項(xiàng)目14溫度控制器課件

項(xiàng)目14溫度控制器信息工程系項(xiàng)目14溫度控制器主要內(nèi)容模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換溫度傳感器用C51編寫(xiě)控制程序的基本方法用Proteus實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制溫度控制器的仿真用Keil軟件進(jìn)行單片機(jī)控制程序的調(diào)試項(xiàng)目14溫度控制器學(xué)習(xí)目標(biāo)了解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及開(kāi)發(fā)工具。掌握用C51編寫(xiě)控制程序的基本方法。掌握用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度控制的方法。項(xiàng)目14溫度控制器教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)溫度傳感器及應(yīng)用ADC與DAC的應(yīng)用教學(xué)方法講授法、演示法教學(xué)學(xué)時(shí)6課時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)14.1ADC與DAC14.2溫度傳感器AD590及應(yīng)用14.3空調(diào)機(jī)溫度控制系統(tǒng)14.4仿真實(shí)驗(yàn)本章小結(jié)習(xí)題

模擬信號(hào)：一種連續(xù)性信號(hào)。例如：溫度、速度、電壓、電流、壓力等數(shù)字信號(hào)：一種非0即1的離散性信號(hào)，通常有TTL和CMOS兩種電平。單片機(jī)系統(tǒng)中凡是遇到有模擬量的地方，就要進(jìn)行模擬量向數(shù)字量、數(shù)字量向模擬量的轉(zhuǎn)換，也就要涉及到單片機(jī)的數(shù)/模(D/A)和模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換的接口技術(shù)。14.1ADC與DAC14.1.2DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。數(shù)/模轉(zhuǎn)換主要用于將單片機(jī)的數(shù)字量輸出轉(zhuǎn)化為實(shí)際的模擬量控制外接設(shè)備。

一般DAC是由電阻網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的，常見(jiàn)的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路有：加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)DA轉(zhuǎn)換的IC有很多：按輸入的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)分類(lèi)，有八位、十位、十二位和十六位等。按輸出是電流還是電壓分類(lèi)，分為電壓輸出器件和電流輸出器件。

我們教學(xué)常用的有DAC08321.D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)有關(guān)D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)性能指標(biāo)很多，例如絕對(duì)精度、相對(duì)精度、線(xiàn)性度、輸出電壓范圍、溫度系數(shù)、輸入數(shù)字代碼種類(lèi)(二進(jìn)制或BCD碼)等。D/A轉(zhuǎn)換器與接口有關(guān)的技術(shù)性能指標(biāo)：分辯率。數(shù)/模轉(zhuǎn)換的分辯率是指最小輸出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)為1)與最大輸出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位全為1)之比。例如8位數(shù)的分辨率為1/256≈0.004，10位數(shù)分辨率為1/1024，約等于0.001。由此可見(jiàn)數(shù)字量位數(shù)越多，分辨率也就越高。分辨率通常用數(shù)字輸入信號(hào)的位數(shù)表示，有8位、10位、12位等。14.1.2DAC14.1.2DAC1.D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)建立時(shí)間。也稱(chēng)穩(wěn)定時(shí)間，它是指從數(shù)字量輸入到建立穩(wěn)定的輸出電流的時(shí)間，是描述D/A轉(zhuǎn)換速率的一個(gè)重要參數(shù)。轉(zhuǎn)換精度。由于轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的誤差等原因，當(dāng)送一個(gè)確定的數(shù)字量給DAC后，它的實(shí)際輸出值與該數(shù)值應(yīng)產(chǎn)生的理想輸出值之間會(huì)有一定的誤差，它就是D/A轉(zhuǎn)換器的精度。

14.1.2DACDAC0832引腳的功能定義如下：DI7～DI0：8位的數(shù)據(jù)輸入端，DI7為最高位。IOUT1

：模擬電流輸出端1，當(dāng)DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為1時(shí)，輸出電流最大，當(dāng)DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為0時(shí)，輸出電流為0。IOUT2

：模擬電流輸出端2，IOUT2與IOUT1的和為一個(gè)常數(shù)，即IOUT1+IOUT2=常數(shù)。RFB：反饋電阻引出端，DAC0832是電流輸出，為了取得電壓輸出，需在電壓輸出端接運(yùn)算放大器。DAC0832內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以RFB端可以直接接到外部運(yùn)算放大器的輸出端，這樣相當(dāng)于將一個(gè)反饋電阻接在運(yùn)算放大器的輸出端和輸入端之間。VREF

：參考電壓輸入端，此端可接一個(gè)正電壓，也可接一個(gè)負(fù)電壓，它決定0至255的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來(lái)的模擬量電壓值的幅度，VREF范圍為(+10～-10)V。VREF端與D/A內(nèi)部T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。VCC：芯片供電電壓，范圍為(+5～15)V。AGND：模擬量地，即模擬電路接地端。DGND：數(shù)字量地。14.1.3DAC應(yīng)用實(shí)例DAC0832有三種不同的工作方式：直通方式、單緩沖方式、雙緩沖方式。直通方式的接口與應(yīng)用當(dāng)ILE接高電平，CS、WR1、WR2和XFER都接數(shù)字地時(shí)，DAC處于直通方式，8位數(shù)字量一旦到達(dá)DI7～DI0輸入端，就立即加到8位D/A轉(zhuǎn)換器，被轉(zhuǎn)換成模擬量。DAC0832直通方式輸出連接圖如下圖所示。運(yùn)放U3輸出電壓為UOUT=-(D/256)*VREF，圖中如果向DAC0832傳送的8位數(shù)據(jù)量為40H(01000000B)，則輸出電壓UOUT=-(64/256)*5V=-1.25V(反相)，其輸出過(guò)程可用“MOVP0，#40H”一條指令完成。

14.1.3DAC應(yīng)用實(shí)例【例】

直通方式產(chǎn)生鋸齒波電壓信號(hào)(波形如下圖所示)。解：電路如下圖所示。集成運(yùn)放在電路中的作用是把DAC0832輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓。即實(shí)現(xiàn)電流電壓轉(zhuǎn)換。鋸齒波電壓信號(hào)隨時(shí)間變化而上升，達(dá)到最大值后，又從0開(kāi)始上升，再到最大值如此循環(huán)下去。因此，只要讓DAC0832輸入的數(shù)字量也如此變化就可使輸出端輸出鋸齒波。14.1.3DAC應(yīng)用實(shí)例對(duì)鋸齒波的產(chǎn)生作如下說(shuō)明：①程序每循環(huán)一次，(R0)加1，因此實(shí)際上鋸齒波的上升沿是由256個(gè)小階梯構(gòu)成的。但由于階梯很小，所以看上去就如上圖所表示的線(xiàn)性增長(zhǎng)鋸齒波。②延遲時(shí)間不同，波形周期不同，鋸齒波的斜率就不同。參考程序如下：

ORG0000H MOVR0,#0;置轉(zhuǎn)換初值DAC:MOVP0,R0;送數(shù)據(jù)到P0口,DAC0832同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 INCR0;轉(zhuǎn)換數(shù)字量加1,當(dāng)加到最大值0FFH時(shí),再加1,R0變?yōu)? ACALLDELAY ;延時(shí)量決定鋸齒波周期 AJMPDACDELAY:……(略) END14.2溫度傳感器AD590及應(yīng)用AD590體積小、使用方便的溫度傳感器。AD590有三只引腳，通常只使用其中的兩只引腳，其特性為：它有非常好的線(xiàn)性輸出性能，輸出的電流與開(kāi)氏溫度成正比。溫度每增加1℃，其電流增加1uA。開(kāi)氏溫度0時(shí)輸出0A，開(kāi)氏溫度每上升1度電流增加1uA。開(kāi)氏溫度等于攝氏溫度加273.有效溫度感測(cè)范圍為-55~150攝氏度。可采用的電源范圍為4~30V。最簡(jiǎn)單的AD590接口是串接一個(gè)10K歐的電阻再接地，即可產(chǎn)生10*（273.2+T攝氏度）mV，這個(gè)電壓先經(jīng)一個(gè)運(yùn)算放大器所組成的緩沖器，以避免負(fù)載效應(yīng)。AD590溫度與電流的關(guān)系如下表所示：攝氏溫度AD590電流經(jīng)10KΩ電壓0℃273.2uA2.732V10℃283.2uA2.832V20℃293.2uA2.932V30℃303.2uA3.032V40℃313.2uA3.132V50℃323.2uA3.232V60℃333.2uA3.332V100℃373.2uA3.732V14.3空調(diào)機(jī)溫度控制系統(tǒng)1.設(shè)計(jì)要求用MCS-51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)空調(diào)機(jī)的溫控系統(tǒng)。具體要求如下：實(shí)時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度，并顯示當(dāng)前溫度值。當(dāng)室溫度高于設(shè)定溫度，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，使室溫降低。當(dāng)室溫低于設(shè)定溫度，壓縮機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。溫度設(shè)定功能，通過(guò)按鍵輸入壓縮機(jī)啟停的溫度設(shè)定值。設(shè)定溫度過(guò)程中顯示設(shè)定溫度值，以便于操作。設(shè)定完畢后，改為顯示當(dāng)前測(cè)定溫度值。14.3空調(diào)機(jī)溫度控制系統(tǒng)2.總體方案(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出溫度控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。系統(tǒng)由四個(gè)主要功能模塊組成：溫度測(cè)量、按鍵輸入，數(shù)碼顯示以及控制壓縮機(jī)啟停模塊。溫度測(cè)量模塊的主要功能是將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化為電參數(shù)(電壓)，并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量送入單片機(jī)。按鍵輸入模塊主要功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)定溫度值的輸入。LED顯示模塊主要功能是顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值。因空調(diào)對(duì)溫度精度要求不高，本例只要求顯示兩位整數(shù)的溫度值。壓縮機(jī)控制模塊主要功能是單片機(jī)根據(jù)環(huán)境溫度與設(shè)定溫度的比較結(jié)果送出開(kāi)關(guān)信號(hào)、控制壓縮機(jī)的啟停。14.3空調(diào)機(jī)溫度控制系統(tǒng)2.總體方案(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

溫度控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖14.3空調(diào)機(jī)溫度控制系統(tǒng)3.硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件電路包括主機(jī)、溫度控制、壓縮機(jī)的控制、按鍵及顯示5個(gè)部分，系統(tǒng)硬件電路原理圖如下圖所示。

溫度控制系統(tǒng)電路原理圖14.3空調(diào)機(jī)溫度控制系統(tǒng)4.軟件設(shè)計(jì)(1)系統(tǒng)資源分配內(nèi)部RAM分配情況。(2)軟件設(shè)計(jì)流程主要包括5個(gè)模塊：主程序按鍵設(shè)定溫度模塊十進(jìn)制調(diào)整和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊控制模塊顯示模塊

主程序流程圖14.3空調(diào)機(jī)溫度控制系統(tǒng)5.系統(tǒng)調(diào)試與脫機(jī)運(yùn)行完成了硬件設(shè)計(jì)、制作和軟件編程之后，要使系統(tǒng)能夠按設(shè)計(jì)意圖正常運(yùn)行，必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)部分，軟硬件的調(diào)試是不可能絕對(duì)分開(kāi)的，硬件的調(diào)試常常需要利用調(diào)試軟件，軟件的調(diào)試也可能需要通過(guò)對(duì)硬件的測(cè)試和控制來(lái)進(jìn)行。

14.4仿真實(shí)訓(xùn)（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)ADC0808與單片機(jī)的接口電路，并編寫(xiě)相應(yīng)的應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)將一路模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并將該數(shù)字量換算成模擬量電壓值在兩位LED數(shù)碼管上顯示出來(lái)（LED顯示方案參照動(dòng)態(tài)顯示）。測(cè)量精度為0.1V,晶振頻率為6MHz。實(shí)驗(yàn)電路圖參考程序ORG0000HAJMPSTARTORG000BHAJMPTT0ORG0030HSTART:MOVSP,#50HMOVA,#0MOV30H,AMOV31H,AACALLDISPMOVTMOD,#01H MOVTL0,#0F0H MOVTH0,#0D8H MOVIP,#02H MOVIE,#82H SETBTR0MOVDPTR,#7FF8H;啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換MOVX@DPTR,A

LOOP:NOPACALLDISPSJMPLOOPTT0:PUSHACCPUSHDPHPUSHDPLMOVTL0,#0F0H MOVTH0,#0D8H MOVDPTR,#7FF8H MOVXA,@DPTR MOVB,#51 DIVAB MOV31H,A MOVA,B MOVB,#5 DIVAB MOV30H,A MOVDPTR,#7FF8H;啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換MOVX@DPTR,APOPDPLPOPDPHPOPACCRETIDISP:MOVDPTR,#DISPTABMOVA,30H MOVCA,@A+DPTR MOVP1,A CLRP3.4 ACALLDEL1MS NOP MOVA,#0FFH MOVP1,A SETBP3.4MOVA,31H MOVCA,@A+DPTR ANLA,#7FH MOVP1,A CLRP3.5 ACALLDEL1MS MOVA,#0FFH MOVP1,A SETBP3.5 RETDEL1MS:MOVR6,#125DEL:NOPNOPDJNZR6,DEL RETDISPTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H;0,1,2,3,4,5DB82H,0F8H,80H,90H,8CH,0FFH;6,7,8,9,P,滅 ENDPROTEUS軟件的實(shí)驗(yàn)方法

1.新建設(shè)計(jì)文件、設(shè)置圖紙尺寸、設(shè)置網(wǎng)格、保存設(shè)計(jì)文件。文件名為“signal”。2.選取元器件。AT89C51（單片機(jī)）、CRYSTAL(晶振)、CAP(電容)、CAP-ELEC(電解電容)、RES(電阻)、ADC0808,74LS373,74LS02,7SEG-MPX2-CA\POT-LIN。3.放置元器件、編輯元器件、放置終端、連線(xiàn)。按圖4-2所示放置元器件并連線(xiàn)。4.設(shè)置元器件屬性并進(jìn)行電氣規(guī)則檢測(cè)。先右擊再單擊各元器件，按圖4-2所示設(shè)置元器件的屬性值。單擊“工具”→“電氣規(guī)則檢查”，完成電氣檢測(cè)。5.添加源程序、編輯源程序、編譯源程序。源文件名為“signal.asm”。6.加載目標(biāo)代碼文件?！癈lockFrequency”欄中的頻率要設(shè)為6MHz。7.仿真。單擊仿真工具欄“運(yùn)行”按鈕，單片機(jī)全速運(yùn)行程序。14.4.2實(shí)訓(xùn)步驟keil軟件的實(shí)驗(yàn)方法1.新建工程文件，選擇單片機(jī)型號(hào)為Atmel的89c51。2.建立源文件，加載源文件（右擊工程窗口中的sourcegroup1，在彈出的快捷菜單中選擇“增中文件到組sourcegroup1”），匯編源文件擴(kuò)展名為.asm，C源程序文件擴(kuò)展名為.C。3.設(shè)置工程的配置參數(shù)。（在工程窗口中右擊target1，在彈出的快捷菜單中選擇“設(shè)置目標(biāo)target1的屬性”），設(shè)置“目標(biāo)”標(biāo)簽頁(yè)的晶振頻率設(shè)置，以及“輸出”標(biāo)簽頁(yè)的“生成HEX文件“選擇框選中。4.進(jìn)行編譯和鏈接。5.進(jìn)入調(diào)試模式。6.全速運(yùn)行程序。14.4.3實(shí)訓(xùn)分析與思考一、實(shí)訓(xùn)分析 1.分析實(shí)驗(yàn)參考電路中ADC0808是如何與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)接口的。 2.分析參考程序中是如何將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量電壓值并通過(guò)LED顯示出來(lái)。 3.分析本實(shí)驗(yàn)中隔多長(zhǎng)時(shí)間對(duì)模擬量采樣一次？即采樣頻率是多少？二、實(shí)訓(xùn)思考 1.ADC0808的時(shí)鐘頻率采用的是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘500KHz，是否可改用單片機(jī)ALE引腳上的脈沖，為什么？ 2.若不用ADC0808，改用ADC0809是否可實(shí)現(xiàn)相同功能？為什么？14.4仿真實(shí)訓(xùn)（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)利用DS18B20與單片機(jī)構(gòu)成的溫度控制系統(tǒng)。并編寫(xiě)相應(yīng)的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)將利用ds18b20采集到得溫度讀入到單片機(jī)再通過(guò)四只數(shù)碼管顯示出來(lái)（LED顯示方案參照動(dòng)態(tài)顯示）。晶振頻率為12MHz。溫度傳感器DS18B20DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(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。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：獨(dú)特的單線(xiàn)接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；無(wú)須外部器件；可通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)供電，電壓范圍為3.0~5.5Ｖ；零待機(jī)功耗；溫度以９或１２位數(shù)字；用戶(hù)可定義報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；負(fù)電壓特性，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DS18B20采用３腳PR－35封裝或８腳SOIC封裝。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。C64位ROM和單線(xiàn)接口高速緩存存儲(chǔ)器與控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TL配置寄存器8位CRC發(fā)生器VddI/ODS18B20的測(cè)溫原理器件中低溫度系數(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)送給減法計(jì)數(shù)器１；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器２的脈沖輸入。器件中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將－55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器１、溫度寄存器中，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。減法計(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)減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置值減到０時(shí)，溫度寄存器的值將加１，減法計(jì)數(shù)器１的預(yù)置將重新被裝入，減法計(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)直到減法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到０時(shí)，停止溫度寄存器的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值就是所測(cè)溫度值。其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)器門(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直到溫度寄存器值大致被測(cè)溫度值。芯片說(shuō)明64位ROM的結(jié)構(gòu)開(kāi)始８位是產(chǎn)品類(lèi)型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后８位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線(xiàn)進(jìn)行通信的原因。溫度報(bào)警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過(guò)軟件寫(xiě)入戶(hù)報(bào)警上下限。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存ＲＡＭ和一個(gè)非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構(gòu)為８字節(jié)的存儲(chǔ)器。頭２個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第３和第４字節(jié)ＴＨ和ＴＬ的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。第５個(gè)字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。低５位一直為１，ＴＭ是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，DS18B20出廠(chǎng)時(shí)該位被設(shè)置為０，用戶(hù)要去改動(dòng)，R1和Ｒ0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來(lái)設(shè)置分辨率。表1DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間表由表1可見(jiàn)，DS18B20溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間比較長(zhǎng)，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間權(quán)衡考慮。高速暫存ＲＡＭ的第６、７、８字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯１。第９字節(jié)讀出前面所有８字節(jié)的CRC碼，可用來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。當(dāng)DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開(kāi)始啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲(chǔ)在高速暫存存儲(chǔ)器的第１、２字節(jié)。單片機(jī)可以通過(guò)單線(xiàn)接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時(shí)低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃／LSB形式表示。當(dāng)符號(hào)位Ｓ＝０時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位Ｓ＝１時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計(jì)算十進(jìn)制數(shù)值。表2是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)ROM的前56位來(lái)計(jì)算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測(cè)得的溫度值與RAM中的TH、TＬ字節(jié)內(nèi)容作比較。若Ｔ＞TH或T＜TL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只DS18B20同時(shí)測(cè)量溫度并進(jìn)行報(bào)警搜索。溫度/℃二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100000191H+10.125000000001010000100A2H+0.500000000000000100008H000000000000010000000H-0.51111111111110000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H表2是一部分溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)DS18B20的操作需注意由于DS18B20單線(xiàn)通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫(xiě)時(shí)序很重要。系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初使化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。

DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路

DS18B20可以采用兩種方式供電：一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線(xiàn)，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如單片機(jī)端口接單線(xiàn)總線(xiàn)，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線(xiàn)的上拉。當(dāng)DS18B20處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線(xiàn)上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD端接地。由于單線(xiàn)制只有一根線(xiàn)，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。典型電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.參考程序——包括地址、機(jī)器碼、源程序。3.實(shí)驗(yàn)步驟——寫(xiě)出每個(gè)步驟的名稱(chēng)4.實(shí)驗(yàn)分析5.實(shí)驗(yàn)思考理論作業(yè)要求理論教材P272第5、6題本章小結(jié)主要圍繞單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為核心展開(kāi)。首先，對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)作一簡(jiǎn)要介紹。讓讀者對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程、開(kāi)發(fā)環(huán)境、工具有初步的了解。然后，分別介紹組成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的四大模塊技術(shù)：鍵盤(pán)、顯示、數(shù)模轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換。最后介紹兩個(gè)實(shí)用性較強(qiáng)的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例。一個(gè)按鍵實(shí)際上就是一個(gè)開(kāi)關(guān)。多個(gè)按鍵組合在一起就構(gòu)成鍵盤(pán)，鍵盤(pán)可分為獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣式(也叫行列式)鍵盤(pán)兩種，MCS-51可方便地與這兩種鍵盤(pán)接口。獨(dú)立式鍵盤(pán)配置靈活，軟件識(shí)別簡(jiǎn)單，但占用I/O口線(xiàn)多，不適合較多按鍵的鍵盤(pán)。矩陣式鍵盤(pán)占用I/O口線(xiàn)少，節(jié)省資源。矩陣式鍵盤(pán)一般采用掃描方式識(shí)別按鍵，軟件設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，但只要學(xué)會(huì)調(diào)用本章實(shí)例所提供的子程序，用起來(lái)就很簡(jiǎn)單。使用機(jī)械式按鍵時(shí)，應(yīng)注意去抖。

本章小結(jié)與單片機(jī)接口的常用顯示器件分為L(zhǎng)ED和LCD兩大類(lèi)。LED顯示器可分為L(zhǎng)ED狀態(tài)顯示器(發(fā)光二極管)、LED七段顯示器(數(shù)碼管)、LED十六段顯示器和LED點(diǎn)陣顯示器(大屏幕顯示)。重點(diǎn)介紹了MCS-51單片機(jī)與LED七段顯示器的接口技術(shù)，所列實(shí)例介紹了常用的顯示技術(shù)。包括一位LED靜態(tài)顯示、多位LED靜態(tài)顯示、多位LED動(dòng)態(tài)顯示等的原理與編程。LCD顯示可分為筆段型、字符型和點(diǎn)陣圖形型。不含控制器的LCD還需另外選配相應(yīng)的控制器和驅(qū)動(dòng)器才能工作。本章介紹了最常用的筆段型LCD數(shù)碼顯示技術(shù)。液晶顯示模塊是把顯示控制器、驅(qū)動(dòng)器用厚膜電路做在顯示模塊印刷底板上，只需通過(guò)控制器接口外接數(shù)字信號(hào)即可；用起來(lái)比較容易方便。電子市場(chǎng)上有品種眾多的液晶顯示模塊。使用時(shí)讀者可到網(wǎng)上查閱相關(guān)資料。

本章小結(jié)A/D和D/A轉(zhuǎn)換器是計(jì)算機(jī)與外界聯(lián)系的重要途徑。本章介紹了D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC08