基于51單片機(jī)的ds18b20數(shù)字溫度計的實訓(xùn)報告

天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院天津電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 暨國家示范性軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院暨國家示范性軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院 單片機(jī)實訓(xùn) 題 目： 用 MCS-51 單片機(jī)和 18B20 實現(xiàn)數(shù)字溫度計 姓 名： 系 別： 網(wǎng)絡(luò)系 專 業(yè)： 計算機(jī)控制技術(shù) 班 級： 計控 指導(dǎo)教師： * 偉 時間安排：2013 年 1 月 7 日 至 2013 年 1 月 11 日 - 1 - 摘要摘要 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要對各中加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐 中溫度進(jìn)行監(jiān)測和控制。采用單片機(jī)來對他們控制不僅具有控制方便，簡單和 靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的 提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，溫度是生 產(chǎn)過程和科學(xué)實驗中普遍而且重要的物理參數(shù)之一。在生產(chǎn)過程中，為了高效 地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對它的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量等進(jìn)行有效的控制。 溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當(dāng)大的比例。溫度測量是溫度控制的基礎(chǔ)，技術(shù) 已經(jīng)比較成熟。傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和二電阻。而熱電偶和熱電阻測出的 一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，這些方法相對比較復(fù)雜，需要比較多的 外部硬件支持。我們用一種相對比較簡單的方式來測量。 我們采用美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS18B20 之后推出的一種改進(jìn)型智能溫 度傳感器 DS18B20 作為檢測元件，溫度范圍為-55125 C,最高分辨率可達(dá) 0.0625 C。DS18B20 可以直接讀出北側(cè)溫度值，而且采用三線制與單片機(jī)相連， 減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。 本文介紹一種基于 AT89C51 單片機(jī)的一種溫度測量及報警電路,該電路采用 DS18B20 作為溫度監(jiān)測元件，測量范圍 0-+100，使用 LED 模塊顯示，能 設(shè)置溫度報警上下限。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部分電路，介紹了集成 溫度傳感器 DS18B20 的原理，AT89C51 單片機(jī)功能和應(yīng)用。該電路設(shè)計新穎、 功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡單。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：單片機(jī)，數(shù)字控制，溫度計， DS18B20，AT89S51 第第 1 1 章章. .數(shù)字溫度計總體設(shè)計方案數(shù)字溫度計總體設(shè)計方案 1.11.1 數(shù)字溫度計設(shè)計方案論證數(shù)字溫度計設(shè)計方案論證 1.1.11.1.1 方案一方案一 由于本設(shè)計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)， 在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片 機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需 要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 1.1.21.1.2 方案二方案二 (1).(1).進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計中，大多都是使用傳感 器，所以這是非常容易想到的，所以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溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計要求。 從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計也 比較簡單，故采用了方案二。 (2).(2).方案二的總體設(shè)計框圖方案二的總體設(shè)計框圖 溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖 1 所示，控制器采用單片機(jī) AT89S51，溫度傳感器采用 DS18B20，用 4 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫 度顯示 圖 1 總體設(shè)計方框圖 主 控 制 器 LED 顯 示溫 度 傳 感 器 單片機(jī)復(fù)位 時鐘振蕩 報警點按鍵調(diào)整 - 3 - 第第 2 2 章章 數(shù)字溫度計詳細(xì)設(shè)計數(shù)字溫度計詳細(xì)設(shè)計 2.1 主控制器 AT89S51 2.1.1 AT89s51 的特點及特性： 40 個引腳，4k bytes flash 片內(nèi)程序存儲器，128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲 器（ram） ，32 個外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套 中斷，2 個 16 位可編程定時計數(shù)器,2 個全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電 路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 此外，at89s51 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0hz 并可通過軟件設(shè)置省電模 式?？臻e模式下，cpu 暫停工作，而 ram 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可 繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 ram 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外 中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有 pdip、tqfp 和 plcc 等三種封裝形式， 以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 主要功能特性： 兼容 mcs-51 指令系統(tǒng) 4k 可反復(fù)擦寫(1000 次）isp flash rom 32 個雙向 i/o 口 4.5-5.5v 工作電壓 2 個 16 位可編程定時/計數(shù)器 時鐘頻率 0-33mhz 全雙工 uart 串行中斷口線 128x8bit 內(nèi)部 ram 2 個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級加密位 看門狗（wdt）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 isp 字節(jié)和分頁編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 2.1.22.1.2 管腳功能說明：管腳功能說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲 器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸 入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接 收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收， 輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由 于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器 進(jìn)行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉 優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器 的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口：P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為 輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： P3 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷 0） P3.3 /INT1（外部中斷 1） P3.4 T0（記時器 0 外部輸入） P3.5 T1（記時器 1 外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電 平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE 端以 不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作 對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲 器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此 時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微 拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī) 器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號 將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H- FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此 - 5 - 引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 2.1.3振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為 片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外 部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 2.1.42.1.4芯片擦除：芯片擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且 在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持 兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定時器，計 數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振 蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。單片機(jī) AT89S51 具 有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè) 計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 單片機(jī) AT89S51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就 能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié) 電池供電。 2.2 溫度采集部分的設(shè)計 2.2.1.溫度傳感器 DS18B20 DS18B20 溫度傳感器是美國 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)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并 且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 TO92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見下圖，其引腳功能描述見表 1。 （底視圖） DS18B20 表 1 DS18B20 詳細(xì)引腳功能描述 序 號 名稱引腳功能描述 1GND 地信號 2DQ 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源 下，也可以向器件提供電源。 3VDD 可選擇的 VDD 引腳。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 DS18B20 的性能特點如下： （1）獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信； （2）多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； （3）無須外部器件； （4）可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 3.05.5； （5）零待機(jī)功耗； （6）溫度以或位數(shù)字； （7）用戶可定義報警設(shè)置； （8）報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； （9）負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正 常工作； DS18B20 采用腳 PR35 封裝或腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 2 所示。 圖 2 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)開始位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序 號，共有 48 位，最后位是前面 56 位的 CRC 檢驗碼，這也是多個 DS18B20 可 以采用一線進(jìn)行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器和，可通過軟件寫入戶 報警上下限。 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存和一個非易失 性的可電擦除的 EERAM。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖 3 I/O C 64 位 RO M 和 單 線 接 口 高 速 緩 存 存儲器與控制邏輯 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 Vdd - 7 - 所示。頭個字節(jié)包含測得的溫度信息，第和第字節(jié)和的拷貝， 是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第個字節(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。低位一直為，是 工作模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式，DS18B20 出廠時 該位被設(shè)置為，用戶要去改動，R1 和0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置 分辨率。 TM R1 1R01111 . . 圖 3 DS18B20 字節(jié)定義 由表 1 可見，DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要 的溫度數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換時間越長。因此，在實際應(yīng)用中要將分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。 高速暫存的第、字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯。第字 節(jié)讀出前面所有字節(jié)的 CRC 碼，可用來檢驗數(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，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值 就以 16 位帶符號擴(kuò)展的二進(jìn)制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第、字節(jié)。 單片機(jī)可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格 式以 0.0625LSB 形式表示。 當(dāng)符號位時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換 為十進(jìn)制；當(dāng)符號位時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補碼變成原 碼，再計算十進(jìn)制數(shù)值。表 2 是一部分溫度值對應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。 表 1 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時間表 R0R1 0 0 0 1 0 1 1 1 9 10 11 12 分辨率/位 溫度最大轉(zhuǎn)向時間/ms 93.75 187.5 375 750 . . DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、T字節(jié)內(nèi)容 溫度 LSB 溫度 MSB TH 用戶字節(jié) 1 TL 用戶字節(jié) 2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 作比較。若TH 或 TTL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，并對主機(jī)發(fā)出 的報警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進(jìn)行報警 搜索。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（CRC） 。主機(jī) ROM 的 前 56 位來計算 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 的測溫原理是這這樣的,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送給減法計數(shù)器；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)生的信號作為減法計數(shù)器的脈沖輸 入。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時，DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩 器產(chǎn)生的時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)進(jìn)而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系 數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將55所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法 計數(shù)器、溫度寄存器中，計數(shù)器和溫度寄存器被預(yù)置在55所對應(yīng)的一 個基數(shù)值。 減法計數(shù)器對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器 的預(yù)置值減到時，溫度寄存器的值將加，減法計數(shù)器的預(yù)置將重新被 裝入，減法計數(shù)器重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如 此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器 中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器 門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。 表 2 一部分溫度對應(yīng)值表 溫度/二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示 +1250000 0111 1101 0000 07D0H +850000 0101 0101 0000 0550H +25.06250000 0001 1001 0000 0191H +10.1250000 0000 1010 0001 00A2H +0.50000 0000 0000 0010 0008H 00000 0000 0000 1000 0000H -0.51111 1111 1111 0000 FFF8H -10.1251111 1111 0101 1110 FF5EH -25.06251111 1110 0110 1111 FE6FH -551111 1100 1001 0000 FC90H - 9 - 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念， 因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 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)存儲器操作命令處理 數(shù)據(jù)。 DS 18B 20DS 18B 20DS 18B 20 4.7 K GNDGNDGND VCC VCC單 片 機(jī) . . . . 圖 4 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 2.2.22.2.2 DS18B20DS18B20 溫度傳感器與單片機(jī)的接口電路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 DS18B20 的 1 腳接地，2 腳作為信號線，3 腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 4 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠 的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉。 當(dāng) DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強(qiáng)的 上拉，上拉開啟時間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。由于 單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。DS18B20 有嚴(yán)格 的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的 時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總 線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動啟動寫時序開 始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動讀時序完成 數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B20 的復(fù)位時序 DS18B20 的讀時序 對于 DS18B20 的讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程。 對于 DS18B20 的讀時隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放 單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20 在完成一個讀時序過 程，至少需要 60us 才能完成。 DS18B20 的寫時序 對于 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0 時序和寫 1 時序兩個過程。 對于 DS18B20 寫 0 時序和寫 1 時序的要求不同，當(dāng)要寫 0 時序時，單總線 要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的“0”電平，當(dāng)要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得 釋放單總線。 2.3 顯示部分電路設(shè)計 2.3.1 74LS164 引腳功能及特性 4ls164 是一個串入并出的 8 位移位寄存器， 他常用于單片機(jī)系統(tǒng)中，下面總結(jié)一下這個元件的基本知識 - 11 - 74ls164 引腳圖 74LS164 內(nèi)部功能圖 74LS164 邏輯符合表 串行輸入帶鎖存 時鐘輸入,串行輸入帶緩沖 異步清除 最高時鐘頻率可高達(dá) 36Mhz 功耗：10mW/bit 74 系列工作溫度： 0C to 70C Vcc 最高電壓：7V 輸入最高電壓：7V 最大輸出驅(qū)動能力： 高電平：0.4mA 低電平：8mA 2.3.2 顯示電路 顯示電路采用 4 位共陽 LED 數(shù)碼管，從 P3 口 RXD,TXD 串口輸出段碼。 顯示電路是使用的串口顯示，這種顯示最大的優(yōu)點就是使用口資源比較少， 該顯示電路只使用單片機(jī)的 3 個端口 P1.7，P3.0,P3.1.并配以 4 片串入并出移 位寄存器 74LS164（LED 驅(qū)動）四只數(shù)碼管采用 74LS164 右移寄存器驅(qū)動，顯示 比較清晰。 其工作過程如下： 1. 串行數(shù)據(jù)由 P3.0 發(fā)送，移位時鐘由 P3.1 送出。 2. 在移位時鐘的作用下串行口發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)一位一位地移入 74LS164 中。 3. 四片 74LS164 串級擴(kuò)展為 4 個 8 位并行輸出口，分別連接到 4 個 LED 顯 示器的段選端作靜態(tài)顯示。 2.4 報警電路的實現(xiàn) 圖 5 中蜂鳴器可以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時 LED 數(shù)碼管將沒有被測溫度值顯示. 2.5 報警上,下限調(diào)整電路實現(xiàn) 圖 5 中有三個獨立式按鍵可以分別調(diào)整溫度計的上下限報警設(shè)置,圖中蜂鳴器可 以在被測溫度不在上下限范圍內(nèi)時，發(fā)出報警鳴叫聲音，同時 LED 數(shù)碼管將沒 有被測溫度值顯示，這時可以調(diào)整報警上下限，從而測出被測的溫度值。 2.6 復(fù)位電路的實現(xiàn) 圖 5 中的按健復(fù)位電路是上電復(fù)位加手動復(fù)位，使用比較方便，在程序跑飛時， 可以手動復(fù)位，這樣就不用在重起單片機(jī)電源，就可以實現(xiàn)復(fù)位。 圖 5 單片機(jī)主板電路 - 13 - 圖 6 溫度顯示電路 第第 3 3 章章 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計算 溫度子