基于DS18B20的多点温度检测系统的设计LCD.doc

目录目录 前前 言言 3 3 1 1 系统方案设计系统方案设计 4 4 1 1 方案设计 4 1 2 方案论证 5 2 2 硬件设计硬件设计 5 5 2 1 工作原理 5 2 2 单元电路设计 6 2 1 1 DS18B20 与单片机接口电路设计 6 2 1 2 按键电路设计 11 2 1 3 显示电路设计 12 1602 液晶显示模块特点及引脚图 12 2 1 4 报警电路设计 17 3 3 软件设计软件设计 1818 3 1 软件流程设计 18 3 2 软件设计 22 4 4 系统仿真系统仿真 2222 4 1 原理图绘制 22 4 2 程序加载 22 4 3 系统仿真 22 5 5 整机制作整机制作 2323 5 1 PCB 板设计 23 5 1 1 PCB 板面规划 23 5 1 2 PCB 网络表导入 元件布局 23 5 1 3 布线 23 5 2 PCB 板制作 24 5 2 1 PCB 打印 转印 24 5 2 2 PCB 蚀刻 钻孔和表面处理 24 5 3 整机制作与调试 25 5 3 1 元器件焊接 25 5 3 2 整机调试 26 总总 结结 2626 参考资料参考资料 2626 致致 谢谢 2727 附录附录 1 1 部分子程序部分子程序 2828 前 言 21 世纪 科学技术的发展日新月异 科技的进步带动了测量技术的发展 现代控制 设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化 我们已经进入了高速发展的信息时代 测量技 术也成为当今科技的一个主流 广泛地深入到研究和应用工程的各个领域 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量 也是一种在生产 科研 生活中需要 测量和控制的重要物理量 是国际单位制七个基本量之一 温度的变化会给我们的生活 工作 生产等带来重大影响 因此对温度的测量至关重要 其测量控制一般使用各式各样形态的温度 传感器 随着现代计算机和自动化技术的发展 作为各种信息的感知 采集 转换 传输相处 理的功能器件 温度传感器的作用日显突出 已成为自动检测 自动控制系统和计量测试中不 可缺少的重要技术工具 其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域 分布式温度传感器在电力工业 煤矿 森林 火灾 高层建筑 航空 航天飞行器等有着 重要的应用前景 引起研究人员的广泛关注 近年来 已经有不少分布式温度传感器的报道 包括基于光纤非线性效应的拉曼温度传感器等 但由于其昂贵的成本而无法得到广泛的应用 本设计使用了美国 Dallas 半导体公司的新一代数字式温度传感器DS18B20 它具有独特的单总 线接口方式 即允许在一条信号线上挂接数十甚至上百个数字式传感器 从而使测温装置与各 传感器的接口变得十分简单 克服了模拟式传感器与微机接口时需要的A D转换器及其它复杂外 围电路的缺点 本设计是心AT89C51为单片机作为控制核心 提出了一种基于DS18B20的温度传感系统 温度传感点通过线与单片机相联形成分布式系统 单片机通过实时监控温度的变化 通过 128 64图形液晶显示温度的数值 当温度值超出允许范围时 报警器开始报警 从而远程实 现对整个温度系统的管理和控制 这种分布式温度测量系统具有成本低廉 传感精度高 系统 稳定 易于管理等优点 1 1 系统方案设计系统方案设计 1 11 1 方案设计方案设计 方案一 该方案由单片机 模拟温度传感器 AD590 运算放大器 AD 转换器 4 4 键盘 LCD 显示电路 集成功率放大器 报警器组成 本方案采用模拟温度传感器 AD590 作为测温元件 传感器将测量的温度变换转换成电流的 变化 再通过电路转换成电压的变化 使用运算放大器交将信号进行适当的放大 最后通过模 数转换器将模拟信号转换成数字信号 传给给单片机 单片机将温度值进行处理之后用 LCD 显 示 当温度值超过设置值时 系统开始报警 图 1 1 方案一温度测量系统方案框图 方案二 该方案使用了 AT89C51 单片机作为控制核心 以智能温度传感器 DS18B20 为温度测 量元件 采用度传感器对温度进行检测 通过键盘模块对正常温度进行设置显示电路采用 128 64 LCD 模块 使用三极管作为报警电路中的功率放大器 图 1 2 方案二温度测量系统方案框 单 片 机 LCD 显示模块 集成功放报警器 键盘模块 AD转换 运算 放大器 模拟温度 传感器 1 21 2 方案论证方案论证 方案一采用模拟温度传感器 转换结果需要经过运算放大器和 AD 转换器传送给处理器 它 控制虽然简单 但电路复杂 不容易实现对多点温度进行测量和监控 由于采用了多个分立元 件和模数转换器 容易出现误差 测量结果不是很准确 因此本方案并不可取 方案二采用智能温度传感器 DS18B20 它直接输出数字量 精度高 电路简单 只需要模拟 DS18B20 的读写时序 根据 DS18B20 的协议读取转换的温度 此方案硬件电路简单 使用开发工具 KEIL 用 C 语言对系统进行了程序设计 用仿真软件 PROTEUS 对系统进行了仿真 达到了预期的结果 由此可见 该方案完成具有可行性 体现了技 术的先进性 经济上也没有问题 综上所述 本课题采用方案二对系统进行设计 2 2 硬件设计硬件设计 2 12 1 工作原理工作原理 基于 DS18B20 温度测量系统以 AT89C51 为中心器件 以 KEIL 为系统开发平台 用 C 语言进 行程序设计 以 PROTEUS 作为仿真软件设计而成的 系统主要由传感器电路 液晶显示电路 键盘电路 报警电路组成 电路原理图 2 1 所示 图 2 1 系统硬件电路原理图 DS18B20 是智能温度传感器 它的输入 输出采用数字量 以单总线技术 接收主机发送的 命令 根据 DS18B20 内部的协议进行相应的处理 将转换的温度以串口发送给主机 主机按照 通信协议用一个 IO 口模拟 DS18B20 的时序 发送命令 初始化命令 ROM 命令 功能命令 给 DS18B20 并读取温度值 在内部进行相应的数值处理 用图形液晶模块显示温度 在系统启动 之时 可以通过键盘设置温度的上限值 当温度超过设置值时 报警器开始报警 从而实现了 对温度的实时监控 DS18B20 有自己的序列号 因此本系统通过 CRC 校验 对 DS18B20 的 ROM 进行寻址 地址符 合的 DS18B20 作出响应 接收主机的命令 向主机发送转换的温度 采用这种 DS18B20 寻址技 术 使系统硬件电路更加简单 2 22 2 单元电路设计单元电路设计 2 1 12 1 1 DS18B20DS18B20 与单片机接口电路设计与单片机接口电路设计 1 DS18B20 与单片机的接口技术 如图 2 2 所示 DS18B20 与单片机的接口电路非常简单 DS18B20 只有三个引脚 一个接地 一个接电源 一个数字输入输出引脚接单片机的 IO 口 电源与数字输入输出脚间需要接一个 4 7K 的电阻 图 2 2 DS18B20 与单片机接口电路 2 中央处理器 AT89C51 简介 AT89C51 的特点 AT89C51 具有以下几个特点 AT89C51 与 MCS 51 系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容 片内有 4k 字节在线可重复编程快擦写程序存储器 全静态工作 工作范围 0Hz 24MHz 三级程序存储器加密 128 8 位内部 RAM 32 位双向输入输出线 两个十六位定时器 计数器 五个中断源 两级中断优先级 一个全双工的异步串行口 间歇和掉电两种工作方式 AT89C51 的功能描述 AT89C51 是一种低损耗 高性能 CMOS 八位微处理器 片内有 4k 字节的在线可重复编程 快速擦除快速写入程序的存储器 能重复写入 擦除 1000 次 数据保存时间为十年 它与 MCS 51 系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容 不仅可完全代替 MCS 51 系列单片机 而且能使系 统具有许多 MCS 51 系列产品没有的功能 AT89C51 可构成真正的单片机最小应用系统 缩小系统体积 增加系统的可靠性 降低系 统的成本 只要程序长度小于 4K 四个 I O 口全部提供给用户 可用 5V 电压编程 而且擦写时 间仅需 10 毫秒 仅为 8751 87C51 的擦除时间的百分之一 与 8751 87C51 的 12V 电压擦写相比 不易损坏器件 没有两 种电源的要求 改写时不拔下芯片 适合许多嵌入式控制领 域 工作电压范围宽 2 7V 6V 全静态工作 工作频率宽 在 0Hz 24MHz 之间 比 8751 87C51 等 51 系列的 6MHz 12MHz 更具有灵活性 系统能快能慢 AT89C51 芯片提 供三级程序存储器加密 提供了方便灵活而可靠的硬加密手 段 能完全保证程序或系统不被仿制 P0 口是三态双向口 通称数据总线口 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读 写操作 AT89C51 引脚功能 AT89C51 单片机 40 引脚分布如右图 2 3 AT89C51 是一种低损耗 高性能 CMOS 八位微处理器 片内有 4k 字节的在线可重复编程 快速擦除快速写入程序的存储器 能重复写入 擦除 1000 次 数据保存时间为十年 它与 MCA 图 2 3 AT89C51 芯片引脚分布 51 系列单片机在指令系统和引脚上完全兼容 不仅可完全代替 MCS 51 系列单片机 而且能使系 统具有许多 MCS 51 系列产品没有的功能 AT89C51 可构成真正的单片机最小应用系统 缩小系统体积 增加系统的可靠性 降低系统 的成本 只要程序长度小于 4K 四个 I O 口全部提供给用户 可用 5V 电压编程 而且擦写时间 仅需 10 毫秒 仅为 8751 87C51 的擦除时间的百分之一 与 8751 87C51 的 12V 电压擦写相比 不易损坏器件 没有两种电源的要求 改写时不拔下芯片 适合许多嵌入式控制领域 工作电 压范围宽 2 7V 6V 全静态工作 工作频率宽在 0Hz 24MHz 之间 比 8751 87C51 等 51 系列 的 6MHz 12MHz 更具有灵活性 系统能快能慢 AT89C51 芯片提供三级程序存储器加密 提供了 方便灵活而可靠的硬加密手段 能完全保证程序或系统不被仿制 P0 口是三态双向口 通称数据 总线口 因为只有该口能直接用于对外部存储器的读 写操作 3 DS18B20 的工作原理 DS18B20 数字温度传感器概述 DS18B20 数字温度计是 DALLAS 公司生产的 1 Wire 即单总线器件 具有 线路简单 体积小的特点 因此用它来组成一个测温系统 具有线路简单 在 一根通信线 可以挂很多这样的数字温度计 十分方便 DS18B20 产品的特点 只要求一个端口即可实现通信 在 DS18B20 中的每个器件上都有独一无二的序列号 实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温 测量温度范围在 55 C 到 125 C 之间 表 2 1 P3 口的第二功能 图 2 4 DS18B20 的引脚图 数字温度计的分辨率用户可以从 9 位到 12 位选择 内部有温度上 下限告警设置 TO 92 封装的 DS18B20 的引脚排列见图 2 4 其引脚功能描述见表 2 2 表 2 2 DS18B20 详细引脚功能描述 序号名称引脚功能描述 1GND地信号 2DQ数字输入输出引脚 开漏单总线接口引脚 当使用寄生电源时 可向电源提供电源 3VDD可选择的 VDD 引脚 当工作于寄生电源时 该引脚必须接地 DS18B20 的内部结构 DS18B20 的内部框图如图 2 5 所示 64 位 ROM 存储器件独一无二的序列号 暂存器包含两 字节 0 和 1 字节 的温度寄存器 用于存储温度传感器的数字输出 暂存器还提供一字节的上 线警报触发 TH 和下线警报触发 TL 寄存器 2 和 3 字节 和一字节的配置寄存器 4 字节 使用者可以通过配置寄存器来设置温度转换的精度 暂存器的 5 6 和 7 字节器件内部保留使 用 第八字节含有循环冗余码 CRC 使用寄生电源时 DS18B20 不需额外的供电电源 当总 线为高电平时 功率由单总线上的上拉电阻通过 DQ 引脚提供 高电平总线信号同时也向内部电 容 CPP 充电 CPP 在总线低电平时为器件供电 图 2 5 DS18B20 的内部框图 DS18B20 加电后 处在空闲状态 要启动温度测量和模拟到数字的转换 处理器须向其发出 Convert T 44h 命令 转换完后 DS18B20 回到空闲状态 温度数据是以带符号位的 16 bit 补码存储在温度寄存器中的 如图 2 6 所示 图 2 6 温度寄存器格式 符号位说明温度是正值还是负值 正值时 S 0 负值时 S 1 表 2 3 给出了一些数字输出数 据与对应的温度值的例子 表 2 3 温度 数据的关系 DS18B20 的命令序列 初始化 ROM 命令跟随着需要交换的数据 功能命令跟随着需要交换的数据 访问 DS18B20 必须严格遵守这一命令序列 如果丢失任何一步或序列混乱 DS18B20 都不会 响应主机 除了 Search ROM 和 Alarm Search 这两个命令 在这两个命令后 主机都必须返回 到第一步 a 初始化 DS18B20 所有的数据交换都由一个初始化序列开始 由主机发出的复位脉冲和跟在其后的由 DS18B20 发出的应答脉冲构成 当 DS18B20 发出响应主机的应答脉冲时 即向主机表明它已处在 温度输出 2 进制 输出 16 进制 125 0000 0111 1101 0000 07D0H 85 0000 0101 0101 00000550H 20 0625 0000 0001 1001 00010191H 10 125 0000 0000 1010 001000A2H 0 5 0000 0000 0000 10000008H 0 0000 0000 0000 00000000H 0 5 1111 1111 1111 1000FFF8H 10 125 1111 1111 0101 1110FF5EH 25 0625 1110 1110 0110 1111EE6FH 55 1111 1110 1001 0000FE90H 总线上并且准备工作 b ROM 命令 ROM 命令通过每个器件 64 bit 的 ROM 码 使主机指定某一特定器件 如果有多个器件挂在 总线上 与之进行通信 DS18B20 的 ROM 如表 2 4 所示 每个 ROM 命令都是 8 bit 长 指令协议功能 读 ROM 33H 读 DS18B20 中的编码 即 64 位地址 符合 ROM 55H 发出此命令后 接着发出 64 位 ROM 编码 访问单总线上与该编码 相对应的 DS18B20 使之作出响应 为下一步对该 DS18B20 的读写 作准备 搜索 ROM 0F0H 用于确定挂接在同一总线上 DS18B20 的个数和识别 64 位 ROM 地址 为操作各器件作好准备 跳过 ROM 0CCH 忽略 64 位 ROM 地址 直接向 DS18B20V 温度转换命令 适用于单 个 DS18B20 工作 告警搜索命令 0ECH 执行后 只有温度超过庙宇值上限或下限的片子才做出响应 温度转换 44H 启动 DS18B20 进行温度转换 转换时间最长为 500ms 典型为 200ms 结果丰入内部 9 字节 RAM 中 读暂存器 BEH 读内部 RAM 中 9 字节的内容 写暂存器 4EH 发出向内部 RAM 的第 3 4 字节写上 下温度数据命令 紧该温度 命令之后 传达两字节的数据 复制暂存器 48H 将 RAM 中第 3 4 字内容复制到 E2PROM 中 重调 E2PROM 0B8H 将 E2PROM 中内容恢复到 RAM 中的第 3 4 字节 读供电方式 0B4H 读 DS18B20 的供电模式 寄生供电时 DS18B20 发送 0 外部供 电时 DS18B20 发送 1 表 2 4 DS18B20 的 ROM c 功能命令 主机通过功能命令对 DS18B20 进行读 写 Scratchpad 存储器 或者启动温度转换 2 1 22 1 2 按键电路设计按键电路设计 2 1 32 1 3 显示电路设计显示电路设计 1 LCD 与单片机的接口电路如图 2 7 所示 图 2 7 LCD 与单片机的接口电路 1602 液晶显示模块特点及引脚图 液晶显示器以其微功耗 体积小 显示内容丰富 超薄轻巧的诸多优点 在各类仪表和低功 耗系统中得到广泛的应用 根据显示内容可以分为字符型液晶 图形液晶 根据显示容量又可以分为单行 16 字 2 行 16 字 两行 20 字等等 常用的字 16 字 X2 行的字符型液晶模块的使用方法 如图 2 8 是一种通用模块 与数码管相 比该模块有如下优点 1 位数多 可显示 32 位 32 个数码管体积相当庞大了 2 显示内容丰富 可显示所有数字和大 小写字母 3 程序简单 如果用数码管动态显示 会占用很多时间来刷新显示 而 1602 自动完成此功能 1602 采用标准的 16 脚接口 其中 模块背面有标注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 LCD AT89S52 P35 15 P34 14 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 R10 10K 5V 5V 图 2 8 第 1 脚 VSS 为地电源 第 2 脚 VDD 接 5V 正电源 第 3 脚 V0 为液晶显示器对比度调整端 接正电源时对比度最弱 接地电源时对比度最高 对比度过高时会产生 鬼影 使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度 建议接地 弄 不好有的模块会不显示 第 4 脚 RS 为寄存器选择 高电平时选择数据寄存器 低电平时选择指令寄存器 第 5 脚 RW 为读写信号线 高电平时进行读操作 低电平时进行写操作 第 6 脚 E 端为使能端 当 E 端由高电平跳变成低电平时 液晶模块执行命令 第 7 14 脚 D0 D7 为 8 位双向数据线 第 15 16 脚 空脚 有的用来接背光 3 温度显示电路 设计采用的是共阴极七段数码管 显示方式有动态扫描和静态显示 两种方法在本设计中 皆可 由于静态扫描要用到多片串入并出芯片 考虑到电路板成本计算 本人采用是节约硬件 资源的动态扫描方式 即用两块芯片就可以完成显示功能 显示数据由 4511 译码器输出 ULN2003 为位驱动扫描信号 具体电路图如图 2 9 图 2 9 2 温度测试电路 这里我们用到温度芯片 DS18B20 DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器 具有 3 引脚 TO 92 小体积封装形式 测温分辨率可达 0 0625 被测温度用符号扩展的 16 位 数字量方式串行输出 其工作电源既可在远端引入 也可采用寄生电源方式产生 CPU 只需一根 端口线就能与诸多 DS18B20 通信 占用微处理器的端口较少 可节省大量的引线和逻辑电路 DS18B20 支持 一线总线 接口 测量温度范围为 55 C 125 C 在 10 85 C 范围内 精 度为 0 5 C 现场温度直接以 一线总线 的数字方式传输 大大提高了系统的抗干扰性 适合于恶劣环境的现场温度测量 如 环境控制 设备或过程控制 测温类消费电子产品等 3 图形液晶显示原理 在该系统中 需要实时显示压力 时间等参数 本系统设计中采用 LCD1602 字符型液晶显 示模块显示这些参数 字符型液晶显示模块由字符型液晶显示屏 LCD 控制驱动主电路 HD44780 及其扩展驱动电路 HD44100 少量阻容元件 结构件等装配在 PCB 板上而成 字符型液 晶显示模块目前在国际上已经规范化 无论显示屏规格如何变化 其电器特性和接口形式都是 统一的 因此只要设计出一种型号的接口电路 在指令设置上稍加改动即可使用各种规格的字 符型液晶显示模块 LCD1602LCD1602 模块接口特性模块接口特性 信号读写使能真值表 RSR WE功能 00下降沿写指令代码 01高电平读忙标志和 AC 码 10下降沿写数据 11高电平读数据 接口引脚功能接口引脚功能 LCD1602LCD1602 模块指令集模块指令集 清屏清屏 引脚号符号状态功能 1Vss电源地 2Vdd 5V 逻辑电源 3V0液晶驱动电源 4RS输入寄存器选择 1 数据 0 指令 5R W输入读 写操作选择 1 读 0 写 6E输入使能信号 7DB0三态数据总线 LSB 8DB1三态数据总线 9DB2三态数据总线 10DB3三态数据总线 11DB4三态数据总线 12DB5三态数据总线 13DB6三态数据总线 14DB7三态数据总线 15LEDA输入背光 5V 16LEDK输入背光地 RS R WDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 功能 清 DDRAM 和 AC 值 显示清屏 数据指针清 0 所有显示清 0 回车回车 RS R WDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 功能 显示回车 数据指针清 0 输入方式设置输入方式设置 RS R WDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 00 0 0 0 0 1 N S 功能 设置光标 画面移动方式 其中 N 1 数据读写操作后 地址指针自动加 1 且光标加 1 N 0 数据读写操作后 地址指针自动减 1 且光标减 1 S 1 数据读写操作后 画面平移 N 1 时左移 N 0 时右移 S 0 数据读写操作后 画面不动 显示开关控制显示开关控制 RS R WDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 1 D C B 功能 设置显示 光标及闪烁开 关 其中 D 表示显示开关 D 1 为开 D 0 为关 C 表示光标开关 C 1 为开 C 0 为关 B 表示闪烁开关 B 1 为开 B 0 为关 光标 画面位移光标 画面位移 RS R WDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 1 S C R L 功能 光标 画面移动 不影响 DDRAM 其中 S C 1 画面平移一个字符位 S C 0 光标平移一个字符位 R L 1 右移 R L 0 左移 功能设置功能设置 RS R WDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 DL N F 功能 工作方式设置 初始化指令 其中 DL 1 8 位数据接口 DL 0 4 位数据接 N 1 两行显示 N 0 一行显示 F 1 点阵字符 F 0 点阵字符 数据地址指针数据地址指针 RS R WDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 N A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 功能 设置数据显示地址 其中 N 0 一行显示 地址为 0 4FH N 1 两行显示 首行地址 80H A7H 次行 C0H E7H 读读 BFBF 标注标注 RS R WDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 功能 读忙 BF 值和地址计数器 AC 值 其中 BF 1 忙 BF 0 准备好 此时 AC 值意义为最近一次地址设置 CGRAM 或 DDRAM 定 义 写数据写数据 RS R WDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0数 据 功能 根据最近设置的地址性质 数据写入 DDRAM 或 CGRAM 内 读数据读数据 RS R WDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0数 据 功能 根据最近设置的地址性质 从 DDRAM 或 CGRAM 读出数据 2 1 42 1 4 报警电路设计报警电路设计 3 软件设计 3 1 软件流程设计 1 主程序流程设计 开 始 初 始 化 设 置 温 度 发送 ROM 指令 读取温度值 温度是否高于设定 值 报 警 LCD 显示 初始化命令 DS18B20 的信号方式 DS18B20 采用严格的单总线通信协议 以保证数据的完整性 该协议定义了几种信号类型 复位脉冲 应答脉冲 写 0 写 1 读 0 和读 1 除了应答脉冲所有这些信号都由主机发出同步 信号 总线上传输的所有数据和命令都是以字节的低位在前 a 初始化序列 复位脉冲和应答脉冲 在初始化过程中 主机通过拉低单总线至少 480 s 以产生复位脉冲 TX 然后主机释放总 线并进入接收 RX 模式 当总线被释放后 5k 的上拉电阻将单总线拉高 DS18B20 检测到这 个上升沿后 延时 15 s 60 s 通过拉低总线 60 s 240 s 产生应答脉冲 初始化波形如图 3 1 所示 图 3 1 初始化脉冲 b 读和写时序 在写时序期间 主机向 DS18B20 写入数据 而在读时序期间 主机读入来自 DS18B20 的数 据 在每一个时序 总线只能传输一位数据 读 写时序如图 3 2 所示 写时序 存在两种写时序 写 1 和 写 0 主机在写 1 时序向 DS18B20 写入逻辑 1 而在写 0 时 序向 DS18B20 写入逻辑 0 所有写时序至少需要 60 s 且在两次写时序之间至少需要 1 s 的恢 复时间 两种写时序均以主机拉低总线开始 产生写 1 时序 主机拉低总线后 必须在 15 s 内释放总线 然后由上拉电阻将总线拉至高 电平 产生写 0 时序 主机拉低总线后 必须在整个时序期间保持低电平 至少 60 s 在写时序开始后的 15 s 60 s 期间 DS18B20 采样总线的状态 如果总线为高电平 则逻辑 1 被写入 DS18B20 如果总线为低电平 则逻辑 0 被写入 DS18B20 读时序 DS18B20 只能在主机发出读时序时才能向主机传送数据 所以主机在发出读数据命令后 必 须马上产生读时序 以便 DS18B20 能够传送数据 所有读时序至少 60 s 且在两次独立的读时 序之间至少需要 1 s 的恢复时间 每次读时序由主机发起 拉低总线至少 1 s 在主机发起读时序之后 DS18B20 开始在总线 上传送 1 或 0 若 DS18B20 发送 1 则保持总线为高电平 若发送 0 则拉低总线 当传送 0 时 DS18B20 在该时序结束时释放总线 再由上拉电阻将总线拉回空闲高电平状态 DS18B20 发出的 数据在读时序下降沿起始后的 15 s 内有效 因此主机必须在读时序开始后的 15 s 内释放总线 并且采样总线状态 DS18B20 在使用时 一般都采用单片机来实现数据采集 只需将DS18B20 信号线与单片机1 位I O线相连 且单片机的1 位I O 线可挂接多个DS18B20 就可实现单点或多点温度检测 其 原理如图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 图3 9 图 3 4 i 0 调用写数据子程序 i 16 i i 1 N Y 写入页地址 写入起始列地址 j 0 j j 1 j 2 页地址加1 结束 N 调用写数据子程序 i 16 i i 1 N Y 写入起始页地址 写入起始列地址 i 0 结束 图 3 2 DS18B20 读 写时序图 图 3 3 图 3 6 i 0 调用写数据子程序 i 128 i i 1 N Y 写入页地址 写入起始列地址 j 0 j j 1 j 8 页地址加1 结束 N DQ置1 DQ置0 延时573微秒 DQ置1 延时 等待DS18B20响应 DQ 0 初始化成功 返回DQ 初始化不成功 Y N i 8 置DQ0 DQ DAT void dsreset DS18B20 的初始化程序 DQ 1 拉高总线 delay 8 稍作延时 DQ 0 拉低数据线 480uS delay 80 DQ 1 拉高数据线保持 30uS delay 14 delay 20 跳过 DS18B20 应答 void write command uchar com uchar i 0 for i 8 i 0 i DQ 0 拉低数据线 DQ com 发出数据低位 delay 5 DQ 1 拉高数据线 com 1 右移一位 delay 4 uchar read data uchar j 0 uchar dat 0 暂存读取的数据变量 for j 8 j 0 j DQ 1 delay 1 DQ 0 dat 1 变量 一位 DQ 1 if DQ 读取 DQ 上数据 如果为 1 则高位或 1 dat 0 x80 delay 4 return dat uint data take uint x uint y uint tmp tmp x 把两个 8 位数据转换成一个 16 位整形数据 tmp 0 xfff 检测符号位 symbol 1 符号位为 1 需要进行数据补码还原 显示时也需要 处理 tmp tmp 1 else symbol 0 符号位为 0 正数 tmp uint tmp 6 25 return tmp uint main DS18B20 uint temp uchar data l 0 uchar data h 0 dsreset write command 0 xcc write command 0 x44 dsreset write command 0 xcc write command 0 xbe data l read data data h read data temp data take data h data l return temp LCM1602 显示模块 void delay D uchar x 延时 uchar a b c for a 0 a x a for b 0 b 4 b for c 0 c 250 c bit lcmbf 检测 BF 位 bit bf rs 0 rw 1 e 1 nop nop nop nop bf bit data 8 e 0 return bf void lcmwc uchar code1 写命令子函数 while lcmbf 调用检测 BF 位子程序 rs 0 rw 0 e 0 data 8 code1 nop nop nop nop e 1 nop nop nop nop e 0 void lcmwd uchar shuju 写数据子函数 while lcmbf 检测 BF 位 rs 1 rw 0 e 0 data 8 shuju nop nop nop nop e 1 nop nop nop nop e 0 void lcminit LCM 初始化程序 delay D 1 lcmwc 0 x38 发送控制码 8 位总线 双行显示 字体 5 7 delay D 1 lcmwc 0 x0c delay D 1 lcmwc 0 x06 delay D 1 lcmwc 0 x01 delay D 1 void lcmadr uchar adr 显示地址设置子程序 lcmwc adr 0 x80 地址高位或 1 void main LCM1602 主程序 uchar i delay D 1 lcminit 显示初始化子程序 delay D 1 lcmadr 0 x00 显示地址设置 第 1 行 i 0 while disl1 i 0 lcmwd disl1 i i lcmadr 0 x40 显示地址设置 第 2 行 i 0 while disl2 i 0 lcmwd disl2 i i 数组的调整模块 void array take uint x uchar code disasc 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar point2 uchar point1 uchar ge uchar shi shi x 10000 1000 ge x 10000 1000 100 point1 x 10000 1000 100 10 point2 x 10 if symbol disl2 0 disasc 10 else disl2 0 disasc 11 disl2 1 disasc shi disl2 2 disasc ge disl2 3 disl2 4 disasc point1 disl2 5 disasc point2 disl2 6 C 附录 主电路电气原理图 附录附录 PCBPCB 布局图布局图 附录附录 PCBPCB 板图板图 顶层图顶层图 附录附录 底层图底层图 附录附录 元件装配图元件装配图 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈 肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂 蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁 芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿