楊明瑞單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā) 學(xué)生姓名 楊明瑞 學(xué)號(hào) 5 班 級(jí) 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 分 院 信息技術(shù) 指導(dǎo)教師 金照春 2010年 12月 19日 摘 要：本文介紹了一種基于PIC16F877A單片機(jī)，利用DS18B20對(duì)多路溫度采集，并進(jìn)行溫度的控制與檢測(cè)，并通過12864液晶顯示出來。系統(tǒng)中通過控制按鈕實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)各路的報(bào)警溫度，并且實(shí)現(xiàn)多路與任一單路溫度顯示切換，從而既可以進(jìn)行多路的檢測(cè)又可以進(jìn)行任一單路的監(jiān)控，而且還有數(shù)字跟圖形兩種顯示方式更為直觀。在溫度超過設(shè)定溫度時(shí)溫度跟時(shí)間通過24C02存儲(chǔ)起來，以便查看，同時(shí)可以通過固定電話遠(yuǎn)程報(bào)警，還能將溫度上傳至PC機(jī)，進(jìn)

2、行后續(xù)處理。關(guān)鍵詞：溫度檢測(cè)；單片機(jī)；串行通訊；DS18B20;目錄1系統(tǒng)設(shè)計(jì)72主芯片：PIC16F877A單片機(jī)簡介92.1 PIC單片機(jī)的優(yōu)越之處：92.2 PIC16F877A引腳圖及主要性能102.3 最小系統(tǒng)112.3.1復(fù)位功能112.3.2 系統(tǒng)時(shí)鐘122.4 設(shè)計(jì)心得總結(jié)123LCD12864液晶原理介紹及接口實(shí)現(xiàn)123.1 液晶顯示模塊概述123.2 液晶引腳說明133.3 接口時(shí)序143.4 具體指令介紹153.5 顯示坐標(biāo)關(guān)系193.5.1、圖形顯示坐標(biāo)193.5.2 漢字顯示坐標(biāo)203.6 與單片機(jī)的接口實(shí)現(xiàn)213.7設(shè)計(jì)心得總結(jié)224DS18B20原理介紹及接口實(shí)現(xiàn)

3、224.1 DS18B20簡介224.2DS18B20結(jié)構(gòu)及其工作原理234.3DS18B20的接口實(shí)現(xiàn)294.3.1 硬件設(shè)計(jì)294.3.2 軟件設(shè)計(jì)304.4設(shè)計(jì)心得總結(jié)314.4.1 焊接問題：314.4.2 軟件設(shè)計(jì)：314.4.3 不足：315存儲(chǔ)芯片AT24C02簡單介紹及接口實(shí)現(xiàn)325.1AT24C02功能描述管腳定義325.2管腳定義及接口實(shí)現(xiàn)325.3設(shè)計(jì)心得346 實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302簡單介紹及接口實(shí)現(xiàn)346.1 DS1302簡介346.2 DS1302結(jié)構(gòu)及工作原理346.3DS1302的接口實(shí)現(xiàn)357溫度上限報(bào)警功能377.1 設(shè)計(jì)原理377.2 設(shè)計(jì)心得體會(huì)378與P

4、C串口通訊及VB上位機(jī)簡單介紹388.1 與PC串口通信388.2 上位機(jī)介紹399 總結(jié)43附錄44部分原理圖：44參考文獻(xiàn)45致謝46基于PIC單片機(jī)的多路溫度監(jiān)控巡回系統(tǒng)1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，經(jīng)常要對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量與控制，并且有時(shí)是對(duì)多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)量，比如冷庫溫度監(jiān)控、環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)溫室監(jiān)控、糧庫溫度監(jiān)控等。在這種情況下，多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)通常能夠?qū)Χ鄠€(gè)工作點(diǎn)的溫度進(jìn)行檢測(cè)，顯示當(dāng)前溫度，并能夠?qū)囟冗M(jìn)行存儲(chǔ)和報(bào)警，還能將溫度上傳至PC機(jī)，進(jìn)行后續(xù)處理。傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻，需很多硬件支持并且電路復(fù)雜。本文將設(shè)計(jì)一款由新型的數(shù)字溫度傳感

5、器DS18B20配合單片機(jī)，具有溫度檢測(cè)、顯示、存儲(chǔ)、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析及跟電腦通訊連接還利用固定電話遠(yuǎn)程報(bào)警等功能的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。多路溫度監(jiān)控系統(tǒng)30 PC機(jī)通訊4 * 溫度傳感器固話報(bào)警 圖 1.1 多路溫度監(jiān)控系統(tǒng)模擬應(yīng)用溫度監(jiān)控主系統(tǒng)構(gòu)架框圖如圖 1.2 所示：PIC16F877A單片機(jī)12864液晶顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘上限報(bào)警接口按鍵控制PC機(jī)通訊AT24C02溫度儲(chǔ)存四路溫度采集 圖 1.2 多路溫度監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架框圖圖1.3 手工焊接實(shí)物圖主要技術(shù)參數(shù)A溫度檢測(cè)范圍 ： -55+125B測(cè)量精度 ： 0.0625C 顯示方式： LCD12864顯示D 報(bào)警方式： 固話報(bào)警2 主芯片：PIC1

6、6F877A單片機(jī)簡介2.1 PIC單片機(jī)的優(yōu)越之處：(1)哈佛總線結(jié)構(gòu):MCS-51單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)是馮-諾依曼型,計(jì)算機(jī) 在同一個(gè)存儲(chǔ)空間取指令和數(shù)據(jù),兩者不能同時(shí)進(jìn)行;而PIC單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)是哈佛結(jié)構(gòu),指令和數(shù)據(jù)空間是完全分開的,一個(gè)用于指令,一個(gè)用于數(shù)據(jù),由于 可以對(duì)程序和數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行訪問,所以提高了數(shù)據(jù)吞吐率。正因?yàn)樵?PIC單片機(jī)中采用了哈佛雙總線結(jié)構(gòu)，所以與常見的微控制器不同的一點(diǎn)是：程序和數(shù)據(jù)總線可以采用不同的寬度。數(shù)據(jù)總線都是8位的，但指令總線位數(shù)分別位 12、14、16位。 (2)流水線結(jié)構(gòu):MCS-51單片機(jī)的取指和執(zhí)行采用單指令流水線結(jié)構(gòu),即取一條指令,執(zhí)行完后再取下

7、一條指令;而PIC的取指和執(zhí)行采用雙指令流水線結(jié)構(gòu),當(dāng)一條指令被執(zhí)行時(shí),允許下一條指令同時(shí)被取出,這樣就實(shí)現(xiàn)了單周期指令。 (3)寄存器組:PIC單片機(jī)的所有寄存器,包括I/O口,定時(shí)器和程序計(jì)數(shù)器等都采用RAM結(jié)構(gòu)形式,而且都只需要一個(gè)指令周期就可以完成訪問和操作;而MCS-51單片機(jī)需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的周期才能改變寄存器的內(nèi)容。 （4）運(yùn)行速度高：由于采用了哈佛總線結(jié)構(gòu)，以及指令的讀取和執(zhí)行才用了流水作業(yè)方式，使得運(yùn)行速度大大提高。 （5）功耗低：PIC單片機(jī)的功率消耗極低，是目前世界上最低的單片機(jī)品種之一。在4MHz時(shí)鐘下工作時(shí)耗電不超過2mA，在睡眠模式下耗電可以低到1uA以下。 （6

8、）驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)：I/O端口驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力較強(qiáng)，每個(gè)I/O引腳吸入和輸出電流的最大值可分別達(dá)到25mA和20mA，能夠直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管LED、光電耦合器或者輕微繼電器等。 （7）外接電路簡潔PIC單片機(jī)片內(nèi)集成了上電復(fù)位電路、I/O引腳上拉電路、看門狗定時(shí)器等，可以最大程度減少或免用外接器件，以便實(shí)現(xiàn)“純單片機(jī)”應(yīng)用。這樣，不僅方便于開發(fā)，而且還可節(jié)省用戶的電路空間和制作成本。 （8）程序保密性強(qiáng)目前，尚無辦法對(duì)其直接進(jìn)行解密拷貝，可以最大限度的保護(hù)用戶的程序版權(quán)。2.2 PIC16F877A引腳圖及主要性能PIC16F877A的詳細(xì)引腳如圖2.21所示。 圖 2.2-1 PIC16F877A引

9、腳圖 圖 2.2 -2 PIC16F877A實(shí)物圖主要性能參數(shù)如下所示：l 具有高性能RISC CPUl 僅有35條單字指令l 次擦寫周期l 除程序分支指令為兩個(gè)周期外，其余均為單周期指令l 運(yùn)行速度： DC20MHZ始終輸入 DC200ns 指令周期l 8K * 14個(gè) FLASH程序存儲(chǔ)器368 * 8 個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）字節(jié)256 * 8 EEPRM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器字節(jié)l 提供14個(gè)中斷源l 功耗低在5V， 4MHZ 時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)電流小于 2mA在3V， 32KHZ 時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)電流小于20Ual 支持在線串行編程（ICSP）l 運(yùn)行電壓范圍廣，2.0V到5.5Vl 輸入及輸出電流可達(dá)到25

10、mAl Timer0：帶有預(yù)分頻器的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l Timer1：帶有預(yù)分頻器的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，在使用外部晶振震蕩時(shí)鐘時(shí)，在睡眠期間仍能工作l Timer2：帶有8位周期寄存器，預(yù)分頻器和后分頻器的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。l 2個(gè)捕捉器，比較器，PWM模塊其中： 捕捉器是16位，最大分辨率是12.5ns 比較器是16位，最大分辨率是200ns PWM最大分辨率是10位l 10位多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器2.3 最小系統(tǒng) 2.3.1復(fù)位功能PIC16F877A的復(fù)位功能設(shè)計(jì)得比較完善，實(shí)現(xiàn)復(fù)位或引起復(fù)位的條件和原因可以歸納成4類：人工復(fù)位、上電復(fù)位、看門狗復(fù)位、欠壓復(fù)位。這里簡單介紹一下人工復(fù)位人

11、工復(fù)位：無論是單片機(jī)在正常運(yùn)行程序，還是處在睡眠狀態(tài)或出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)，只要在人工復(fù)位端MCLR加入低點(diǎn)平信號(hào)，就令其復(fù)位。本次設(shè)計(jì)的電路圖如圖2.31所示。 圖 2.31 PIC最小系統(tǒng)電路圖 圖2.32 最小系統(tǒng)實(shí)物圖 2.3.2 系統(tǒng)時(shí)鐘 數(shù)字電路的工作離不開時(shí)鐘信號(hào)，每一步細(xì)微動(dòng)作都是在一個(gè)共同的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)協(xié)調(diào)下完成的。作為時(shí)基發(fā)生器的時(shí)鐘震蕩電路，為整個(gè)單片機(jī)芯片的工作提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，也為單片機(jī)與其他外接芯片之間的通訊提供可靠的同步時(shí)鐘信號(hào)。PIC16F877A的時(shí)鐘電路是由片內(nèi)的一個(gè)反相器和一個(gè)反饋電阻，與外接的1個(gè)石英晶體和2個(gè)電容，共同構(gòu)成的一個(gè)自激多諧振蕩器。電路如圖2.31

12、 所示。2.4 設(shè)計(jì)心得總結(jié) PIC16F877A的最小系統(tǒng)跟51相似，較為簡單。芯片自身增加了很多功能，如：自帶8路AD轉(zhuǎn)換、增加SPI總線，引腳復(fù)位功能多等。芯片自身功能的增加給設(shè)計(jì)帶來了很多靈活性，同時(shí)也是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。3 LCD12864液晶原理介紹及接口實(shí)現(xiàn)3.1 液晶顯示模塊概述12864A-1漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣）、128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）及64X256點(diǎn)陣顯示RAM（GDRAM）。主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性:電源：VDD 3.3V+5V(內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓)；顯示內(nèi)容：128列 64行顯示顏色：黃綠顯示角度：6：0

13、0鐘直視LCD類型：STN與MCU接口：8位或4位并行/3位串行配置LED背光多種軟件功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等3.2 液晶引腳說明引腳號(hào)引腳名稱方向功能說明1VSS-模塊的電源地2VDD-模塊的電源正端3V0-LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸入端4RS(CS)H/L并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號(hào)；串行的片選信號(hào)5R/W(SID)H/L并行的讀寫選擇信號(hào)；串行的數(shù)據(jù)口6E(CLK)H/L并行的使能信號(hào)；串行的同步時(shí)鐘7DB0H/L數(shù)據(jù)08DB1H/L數(shù)據(jù)19DB2H/L數(shù)據(jù)210DB3H/L數(shù)據(jù)311DB4H/L數(shù)據(jù)412DB5H/L數(shù)據(jù)513DB6H/L數(shù)據(jù)614DB7H/L數(shù)據(jù)715PSB

14、H/L并/串行接口選擇：H-并行；L-串行16NC空腳17/RETH/L復(fù)位 低電平有效18NC空腳19LED_A-背光源正極（LED+5V）20LED_K-背光源負(fù)極（LED-OV）邏輯工作電壓(VDD)：4.55.5V電源地(GND)：0V工作溫度(Ta)：060(常溫) / -2075（寬溫）3.3 接口時(shí)序模塊有并行和串行兩種連接方法，本文采用并行接法（時(shí)序如下）：8位并行連接時(shí)序圖MPU寫資料到模塊程序?qū)崿F(xiàn)如下：/* 名 稱：send_i() * 功 能：寫一個(gè)字節(jié)命令到LCD* 入口參數(shù)：unsigned char x 字符*/void send_i(unsigned char x

15、)chk_busy(); /檢測(cè)LCD是否工作繁忙rs = 0; /設(shè)置該字節(jié)數(shù)據(jù)為控制命令rw = 0; /設(shè)置此次操作為寫PORTD = x; /送數(shù)據(jù)口PORTDe = 1; /使能nop();nop();nop();e = 0; /禁止MPU從模塊讀出資料程序?qū)崿F(xiàn)如下：/* 讀數(shù)據(jù)*/unsigned char u8_Lcd12864ReadByte_f( void ) unsigned char byReturnValue ; chk_busy() ; /檢測(cè)LCD是否工作繁忙TRISD=0XFF; /設(shè)置PD口為輸入狀態(tài) PORTD = 0xff ; /PD初始化為高電平 rs=1

16、; / 讀置高 rw=1; / 寫置高 e=0; / 使能置低 e=1; / 使能置高 byReturnValue = PORTD ; / 讀數(shù)據(jù) e=0; / 關(guān)使能TRISD=0X00; / 恢復(fù)PD口為輸出 return byReturnValue ; / 返回讀到的數(shù)據(jù)3.4 具體指令介紹1、清除顯示CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLLLH功能：清除顯示屏幕，把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”2、位址歸位CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLLHX功能：把

17、DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM3、位址歸位CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLHI/DS功能：把DDRAM位址計(jì)數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標(biāo)回原點(diǎn)，該功能不影響顯示DDRAM功能：執(zhí)行該命令后，所設(shè)置的行將顯示在屏幕的第一行。顯示起始行是由Z地址計(jì)數(shù)器控制的，該命令自動(dòng)將A0-A5位地址送入Z地址計(jì)數(shù)器，起始地址可以是0-63范圍內(nèi)任意一行。Z地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)計(jì)數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當(dāng)掃描完一行后自動(dòng)加一。4、顯示狀態(tài) 開/關(guān)CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4

18、 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLHDC B 功能： D=1；整體顯示ON C=1；游標(biāo)ON B=1；游標(biāo)位置ON5、游標(biāo)或顯示移位控制CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLHS/CR/LX X 功能：設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)與顯示的移位控制位：這個(gè)指令并不改變DDRAM的內(nèi)容6、功能設(shè)定CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLHDLX0 REX X 功能：DL=1（必須設(shè)為1） RE=1；擴(kuò)充指令集動(dòng)作 RE=0：基本指令集動(dòng)作7、設(shè)定CGRAM位址CODE： RW RS DB7

19、DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLHAC5AC4AC3AC2AC1 AC0功能：設(shè)定CGRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）8、設(shè)定DDRAM位址CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLHAC6AC5AC4AC3AC2AC1 AC0 功能：設(shè)定DDRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）9、讀取忙碌狀態(tài)（BF）和位址CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LHBFAC6AC5AC4AC3AC2AC1 AC0 功能：讀取忙碌狀態(tài)（BF）可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成，同時(shí)可以讀出位址計(jì)數(shù)器（AC）

20、的值10、寫資料到RAMCODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0HLD7D6D5D4D3D2D1 D0 功能：寫入資料到內(nèi)部的RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）11、讀出RAM的值CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0HHD7D6D5D4D3D2D1 D0 功能：從內(nèi)部RAM讀取資料（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）12、待命模式（12H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLLL H 功能：進(jìn)入待命模式，

21、執(zhí)行其他命令都可終止待命模式13、卷動(dòng)位址或IRAM位址選擇（13H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLLH SR 功能：SR=1；允許輸入卷動(dòng)位址 SR=0；允許輸入IRAM位址 14、反白選擇（14H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLLHR1 R0功能：選擇4行中的任一行作反白顯示，并可決定反白的與否15、睡眠模式（015H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLLLHSLX X功能：SL=1；脫離睡眠模

22、式 SL=0；進(jìn)入睡眠模式16、擴(kuò)充功能設(shè)定（016H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLLHHX1 REG L 功能：RE=1；擴(kuò)充指令集動(dòng)作 RE=0；基本指令集動(dòng)作 G=1；繪圖顯示ON G=0；繪圖顯示OFF17、設(shè)定IRAM位址或卷動(dòng)位址（017H）CODE： RW RS DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLLHAC5AC4AC3AC2AC1 AC0 功能：SR=1；AC5AC0為垂直卷動(dòng)位址 SR=0；AC3AC0寫ICONRAM位址18、設(shè)定繪圖RAM位址（018H）CODE： RW RS D

23、B7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0LLHAC6AC5AC4AC3AC2AC1 AC0 功能：設(shè)定GDRAM位址到位址計(jì)數(shù)器（AC）備注、1、當(dāng)模塊在接受指令前，微處理順必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，即讀取BF標(biāo)志時(shí)BF需為0，方可接受新的指令；如果在送出一個(gè)指令前并不檢查BF標(biāo)志，那么在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長的時(shí)間，即是等待前一個(gè)指令確實(shí)執(zhí)行完成，指令執(zhí)行的時(shí)間請(qǐng)參考指令表中的個(gè)別指令說明。2、“RE”為基本指令集與擴(kuò)充指令集的選擇控制位元，當(dāng)變更“RE”位元后，往后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE”位元，否則使用相同指令集時(shí)，不需

24、每次重設(shè)“RE”位元。本次設(shè)計(jì)液晶初始化如下：void lcd_init()rst = 0; /復(fù)位LCDdelay(1); /保證復(fù)位所需要的時(shí)間（1ms）rst = 1; /恢復(fù)LCD正常工作/nop();/psb = 1; /設(shè)置LCD為8位并口通信send_i(0x30); /基本指令操作send_i(0x01); /清除顯示send_i(0x06); /指定在寫入或讀取時(shí)，光標(biāo)的移動(dòng)方向send_i(0x0c); /開顯示，關(guān)光標(biāo)，不閃爍3.5 顯示坐標(biāo)關(guān)系3.5.1、圖形顯示坐標(biāo)水平方向X以字節(jié)單位 垂直方向Y以位為單位/*函數(shù)名稱:Draw_PM功 能:在整個(gè)液晶屏幕上畫圖參 數(shù)

25、:無返回值 :無*/void Draw_PM(const uchar *ptr) uchar i,j,k; send_i(0x34); /打開擴(kuò)展指令集i = 0x80; for(j = 0;j 32;j+) send_i(i+); send_i(0x80); for(k = 0;k 16;k+) send_d(*ptr+); i = 0x80; for(j = 0;j 32;j+) send_i(i+); send_i(0x88); for(k = 0;k 0;i-)value = 1;DQ_LOW();NOP();NOP();NOP();NOP();NOP();NOP(); /6usDQ_

26、HIGH(); /拉至高電平NOP();NOP();NOP();NOP();NOP(); /4us j = DQ;if (j) value |= 0x80;delay(2, 7); /63usreturn (value);（3） DS18B20的寫時(shí)序：對(duì)于DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程。 對(duì)于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，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(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。 圖4.5 DS18B20寫時(shí)序圖/* 名

27、 稱：write_byte() * 功 能：寫18b20寫字節(jié)* 入口參數(shù)：uch val 待寫的數(shù)據(jù)*/void write_byte(uch val)uch i;uch temp;for (i = 8;i 0;i-)temp = val & 0x01; /最低位移出DQ_LOW();NOP();NOP();NOP();NOP();NOP();/從高拉至低電平,產(chǎn)生寫時(shí)間隙if (temp = 1) DQ_HIGH(); /如果寫1,拉高電平delay(2, 7); /延時(shí)63usDQ_HIGH();NOP();NOP();val = val 1; /右移一位DS18B20內(nèi)部帶有共9個(gè)字節(jié)

28、的高速暫存器RAM和電可擦除EEPROM，起結(jié)構(gòu)如表2所示。表2 DS18B20高速暫存器結(jié)構(gòu)寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位（LSB）0溫度值高位（MSB）1高溫限值（TH）2低溫限值（TL）3配置寄存器4保留5保留6保留7CRC校驗(yàn)值8DS18B20所包含的操作指令如表3所示。表3 DS18B20操作指令ROM操作指令指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20溫度傳感器ROM中的編碼（即64位地址）匹配ROM55H發(fā)出命令后接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問總線上與該編碼對(duì)應(yīng)的芯片搜索ROMF0H用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個(gè)數(shù)跳過ROMCCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B

29、20發(fā)溫度變換命令告警搜索ECH執(zhí)行后只有問多超過上限或下限的芯片才響應(yīng)RAM操作指令指令約定代碼功能溫度轉(zhuǎn)換44H啟動(dòng)DS18B20溫度轉(zhuǎn)換。12位轉(zhuǎn)換時(shí)長典型值750ms讀暫存器BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的數(shù)據(jù)。寫暫存器4EH向RAM第2、3字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)，緊跟命令之后傳送2字節(jié)數(shù)據(jù)復(fù)制暫存器48H將RAM中第2、3字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到內(nèi)部EEPROM中重調(diào)EEPROMB8H將EEPROM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM中第3、4字節(jié)溫度數(shù)據(jù)在高速暫存器RAM的第0和第1個(gè)字節(jié)中的存儲(chǔ)格式如下表4所示。表4 DS18B20溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式位7位6位5位4位3位2位1位0232221202-12-22

30、-32-4位15位14位13位12位11位10位9位8SSSSS262524DS18B20在出廠是默認(rèn)配置為12位，其中最高位為符號(hào)位，即溫度值共11位，單片機(jī)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，一次會(huì)讀2字節(jié)共16位，讀完后將低11位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)后再乘以0.0625便為所測(cè)的實(shí)際溫度值。另外，還需要判斷溫度的正負(fù)。前5個(gè)數(shù)字為符號(hào)位，這5位同時(shí)變化，我們只需要判斷11位就可以了。前5位為1時(shí)，讀取的溫度為負(fù)值，且測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘以0.0625才可得到實(shí)際溫度值。前5位為0時(shí)，讀取的溫度為正值，且溫度為正值時(shí)，只要將測(cè)得的數(shù)值乘以0.0625即可得到實(shí)際溫度值?？紤]到實(shí)際使用的需要，在這里我們

31、只使用一個(gè)DS18B20，故每次操作前只需復(fù)位后發(fā)出Skip ROM指令（即跳過ROM指令）再讀出溫度的正值、并精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，即可滿足設(shè)計(jì)需求。/* 名 稱：get_temp() * 功 能：啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換*/void get_tem()uchar tem1,tem2,num;float aaa;reset(); /復(fù)位write_byte(0xCC); /跳過ROMwrite_byte(0x44); /溫度轉(zhuǎn)換for(num=100;num0;num-) /確保溫度轉(zhuǎn)換完成所需要的時(shí)間reset(); /再次復(fù)位，等待從機(jī)應(yīng)答write_byte(0xCC); /忽略ROM匹配write

32、_byte(0xBE); /發(fā)送讀溫度命令tem1=read_byte(); /讀出溫度低8tem2=read_byte(); /讀出溫度高8位shu=(tem24); /溫度整數(shù)部分aaa=(tem2*256+tem1)*6.25; /溫度小數(shù)部分temper=(int)aaa; /強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成整型a1=temper/1000; /取溫度十位a2=temper%1000/100; /取個(gè)位a3=temper%100/10; /小數(shù)點(diǎn)后個(gè)位a4=temper%10; /小數(shù)點(diǎn)后十位4.3 DS18B20的接口實(shí)現(xiàn)4.3.1 硬件設(shè)計(jì)DS18B20在本次設(shè)計(jì)中接線圖如圖4.6 所示，實(shí)驗(yàn)板硬件圖如

33、圖4.7所示這次實(shí)驗(yàn)只焊了兩個(gè)溫度傳感器而已，其他兩個(gè)用法一樣，留作外接口，可以方便外用。 圖4.6 DS18B20原理圖 圖4.7 DSB18B20硬件連接實(shí)物圖4.3.2 軟件設(shè)計(jì)根據(jù)DS18B20約定的通訊協(xié)議，每次使用DS18B20之前都必須經(jīng)過三個(gè)步驟，即先復(fù)位DS18B20，接著發(fā)出ROM操作指令，然后才可以發(fā)出RAM操作指令以進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換等命令。本系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)讀出DS18B20的溫度并實(shí)時(shí)顯示到LCD12864上，分辨率為0.0625。由于DS18B20對(duì)時(shí)序要求很嚴(yán)格，所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)，時(shí)序要多加注意一點(diǎn)，不過數(shù)字不是死的，只要控制合理控制也不是掃描大問題。 DS18B20首次初

34、始化時(shí)開啟溫度轉(zhuǎn)換，之后每1s進(jìn)行一次DS18B20的溫度讀取和轉(zhuǎn)換，具體實(shí)現(xiàn)效果圖如圖4.8 流程圖如圖4.9所示 圖 4.8溫度采集效果實(shí)物圖芯片上電復(fù)位DS18B20發(fā)出Skip ROM指令啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換1s到?YN復(fù)位DS18B20發(fā)出Skip ROM指令讀取溫度圖4.9 DS18B20讀取溫度流程圖4.4 設(shè)計(jì)心得總結(jié)4.4.1 焊接問題：焊接DS18B20時(shí)，速度要快，如果高溫的電烙鐵持續(xù)接觸傳感器很容易燒掉DS18B20，因?yàn)殡娎予F一般溫度為350 450度，而傳感器承受溫度為125度。我曾經(jīng)因此燒壞了兩個(gè)傳感器，得此痛訓(xùn)！4.4.2 軟件設(shè)計(jì)：DS18B20時(shí)序要求較為嚴(yán)格，這里

35、的嚴(yán)格不是說一定要按手冊(cè)的時(shí)間一摸一樣而是說相對(duì)其他芯片來說嚴(yán)格了一點(diǎn)。如果讀取不到溫度應(yīng)該檢查一下時(shí)序時(shí)間設(shè)計(jì)問題。再有一個(gè)難點(diǎn)就是溫度轉(zhuǎn)換問題。溫度能顯示到小數(shù)點(diǎn)后4位，如果要將溫度全部讀出，應(yīng)該將整數(shù)部分乘以10000再加上小數(shù)部分，化浮點(diǎn)數(shù)為整數(shù)，當(dāng)然也可以直接采用浮點(diǎn)數(shù)相乘。開機(jī)會(huì)出現(xiàn)85C那是18B20復(fù)位值4.4.3 不足：此次設(shè)計(jì)沒有處理溫度負(fù)數(shù)情況，如果要處理應(yīng)該判斷最高位符號(hào)位，然后取反加一。18B20可單總線掛多個(gè)，這里IO口有剩再加上為了程序設(shè)計(jì)簡單采用了并口方式。5 存儲(chǔ)芯片AT24C02簡單介紹及接口實(shí)現(xiàn)5.1 AT24C02功能描述管腳定義AT24C02是一個(gè)2K位串行CMOS E2PROM， 內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)，CATALYST公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02有一個(gè)16字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過IC總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。AT24C02支持IC，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議IC，總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的