基于MATLAB的多路温度采集系统说明书

青岛科技大学本科毕业设计（论文）11绪论洗手11引言洗手在控制系统中，吃饭上位机与下位机之间实现通信的方法和应用平台很多。洗手目前，吃饭以VB和VC开发的通信软件较多，吃饭这类软件虽然功能完善，吃饭但是数据采集到计算机后要进行各种处理例如滤波、BEEF系统辨识、BEEF曲线拟合等就显得不方便，吃饭编程比较复杂。洗手MATLAB具有强大的数据处理能力及功能丰富的工具箱，吃饭被广泛地应用于信号处理、BEEF自动控制等领域。洗手它编程语言简单易学，吃饭利用简单的命令就可以代替复杂的代码，吃饭极大地提高了开发效率。洗手MATLAB有专门面向仪器的INSTRUMENTCONTROLTOOLBOX工具箱，吃饭该工具箱提供了对仪器仪表的直接访问，吃饭通过SERIALPORT、BEEFGPIB、BEEFVISA或TCP和UDP等接口访问外部设备，吃饭读取数据和信息，吃饭该功能极大地拓展了MATLAB在工程控制领域的应用，吃饭也为用户更好地使用MATLAB计算功能进行数据处理与分析提供了方便。洗手洗手温度是表征环境的一个重要的参数。洗手在工程领域，吃饭尤其像工程热力学等，吃饭温度检测非常普遍，吃饭对温度精确测量以便实时控制也显得尤为重要。洗手本文所建系统使用DS18B20传感器，吃饭采用MATLAB软件对微型计算机接口的操作，吃饭控制计算机外部设备，吃饭实现多路温度采集，吃饭充分利用MATLAB的数据分析能力，吃饭合理利用系统资源，吃饭提高了开发效率，吃饭扩展了MATLAB的使用范围。洗手洗手12温度测量的发展状况洗手测量温度的关键是温度传感器，吃饭温度传感器的发展经历了三个发展阶段BEEF（）传统的分立式温度传感器，吃饭（）模拟集成温度传感器，吃饭（）智能集成温度传感器。洗手目前，吃饭国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，吃饭从集成化向智能化、BEEF网络化的方向飞速发展。洗手洗手DS18B20是DALLAS半导体公司在成功研发DS1820数字温度传感器的基础上开发的新产品。洗手它的主要优点是支持“一线总线”，吃饭即数据线和电源线共用一条线，吃饭而另外一条线直接与“地线”相联。洗手所用的DS18B20传感器可以并联到一根总线上，吃饭工作时由控制信号进行具体测量点识别，吃饭这使得布线工作大大简化，吃饭可以方便地构成多传感器测量网络。洗手洗手该器件将半导体温敏器件、BEEFA/D转换器、BEEF储存器等做在一个很小的集成电路芯片上，吃饭传感器直接输出的就是温度信号数字值。洗手信号传输采用两芯（或三芯）基于MATLAB的多路温度采集系统设计2电缆构成的单总线结构。洗手一条单总线电缆上可以挂接若干个数字温度传感器，吃饭每个传感器有一个唯一的地址编码。洗手微控制器通过对器件的寻址，吃饭就可以读取某一个传感器的温度值。洗手从而简化了信号采集系统的电路结构。洗手采集端口的连接线少了50倍，吃饭既节省了造价，吃饭又给现场施工带来极大的方便。洗手洗手13论文研究的目的和内容洗手温度测量在保证产品质量，吃饭搞生产效率，吃饭节约能源，吃饭安全生产，吃饭促进国民经济发展等诸多方面起到了至关重要的作用。洗手有资料表明，吃饭温度传感器的数量在各种传感器中位居首位，吃饭约占50左右。洗手由于许多物质的特征参数与温度有密切关系，吃饭因而温度测量在工农业生产、BEEF现代科学研究及高新技术开发过程中已经得到了广泛应用和发展。洗手洗手MATLAB具有超强的数据处理能力。洗手被广泛的应用于信号处理、BEEF自动控制等领域，吃饭而且它的图形用户界面编程技术GUIDE简单易学，吃饭即使非专业人员也能编制出界面友好、BEEF功能强大的应用程序。洗手对于一般的微转换器，吃饭实现数据的采集过程较为简单，吃饭但要对采集的结果进行快速的实时处理就比较困难，吃饭因为绝大多数MCU只提供简单的8位无符号数的四则运算指令系统，吃饭对于有符号数的乘方、BEEF开方等运算软件实现起来比较困难。洗手本论文的研究对象是采用水冷系统控制激光器的恒温，吃饭如果温度不稳定，吃饭激光器就会不稳定，吃饭温度过高甚至会引起激光器的损坏。洗手主要是进行对激光器多路温度的采集、BEEF显示和控制。洗手它通过单片机对温度传感器进行控制，吃饭数码管LED显示由温度传感器感应的温度，吃饭当温度值过高时产生报警，吃饭启动制冷系统降低温度。洗手本论文设计的多路温度采集系统，吃饭单片机为下位机，吃饭PC机为上位机，吃饭下位机与多个温度传感器相连完成数据采集，吃饭上位机在MATLAB环境下，吃饭调用设备控制箱SERIAL类操作RS一232串口，吃饭用串行通信方式交换数据，吃饭进而借助MATLAB对数据进行分析和处理，吃饭可得到温度随时间变化的函数解析式。洗手洗手青岛科技大学本科毕业设计（论文）32系统总体设计洗手21理论依据洗手多路温度采集系统是数据采集系统的一种，吃饭数据采集系统简称DAS（DATAACQUISITIONSYSTEM）,目前已有不少厂家专门生产与各种微机系统相配的DAS插件板。洗手微型计算机与DAS相配合可以完成各种测量任务，吃饭其通用性是很强的。洗手随着集成技术的进步，吃饭数据采集系统的体积已从机箱、BEEF插简板到大部分器件可缩小到一块芯片内，吃饭甚至可将其中一部分置于微处理器之中。洗手但其基本工作过程及基本组成仍保持不变。洗手一个完整的数据采集工作过程大致可分为三步2BEEF洗手1数据采集洗手被测信号经过放大，吃饭滤波，吃饭转换，吃饭并将转换后的数字量送入计算机，吃饭这里要考虑干扰抑制、BEEF带通选择、BEEF转换准确度、BEEF采样保持及与计算机接口等问题。洗手洗手2数据处理洗手由计算机系统根据不同的要求对采集的原始数据进行各种数学运算。洗手洗手3处理结果的复现与保存洗手本设计中采用DS18B20温度传感器来进行数据采集，吃饭数据处理、BEEF处理结果的复现与保存通过MATLAB实现。洗手由于MATLAB提供功能强大的各种计算，吃饭只要几个语句就能实现诸如FFT、BEEF各种方法的滤波、BEEF系统辨识、BEEF小波变换等，吃饭因此采用MATLAB编程语言非常适合。洗手MATLAB6X支持面向对象技术，吃饭对计算机串口操作进行简化，吃饭因此使用MATLAB6X平台编程实现计算机串口对MCU的控制，吃饭达到数据采集、BEEF传输、BEEF处理和显示结果的自动化。洗手洗手22系统总体设计描述洗手在本系统中，吃饭下位机使用AT89C51单片机和DS18B20完成温度数据采集上位机在MATLAB环境下，吃饭调用设备控制箱SERIAL类操作RS一232串口，吃饭用串行通信方式交换数据，吃饭进而借助MATLAB对数据进行分析和处理，吃饭可得到温度随时间变化的函数解析式洗手多路温度采集系统的整体结构如图21所示。洗手PC机串口通过RS232串口与单片机相连，吃饭构成一个主从式多机通信系统。洗手系统工作时，吃饭单片机对串口和DS18B20初始化，吃饭在读取温度的同时等待中断。洗手PC机通过调用MATLAB设备控制工具箱中的SERIAL类及相关函数来创建串口设备对象，吃饭并以读写文件的方基于MATLAB的多路温度采集系统设计4式实现对PC机串行口的访问，吃饭PC机通过MATLAB向串行口发送特殊指令从而触发单片机中断系统，吃饭单片机调用中断服务例程，吃饭读取即时温度并将采集的数据通过串行口回送给PC机。洗手此时，吃饭MATLAB通过查询的方式，吃饭实时接收单片机发送的数据，吃饭并完成对数据的分析处理及图形显示。洗手洗手MATLAB设备控制箱数据实时处理报警电路显示电路MAX232C串行通信AT89C51DS10B20DS18B20文件存储结果显示上位机VCCVCC洗手图21系统结构图洗手FIGURE21SYSTEMSTRUCTURE洗手青岛科技大学本科毕业设计（论文）53系统硬件设计洗手31硬件结构描述洗手本系统硬件部分主要是由单片机、BEEF2个温度传感器DS18B20、BEEF显示部分和制冷控制部分组成，吃饭如图31所示BEEF洗手EA/VP31X119X218RESET9INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P063P0732P2021P212P2223P2324P2425P2526P2627P2728RD17WR16PSEN29ALE/P30TXD1RXD10U1AT89C51R41KR202KS1SWPBVCY1CRYSTALC1CAPC5CAPVCGND1DQ2VC3DS18B20Y1DS18B20GND1DQ2VC3DS18B20Y2DS18B20R147KR347KVCVCC4ELECTRO1A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q51Q612Q713CLK8MR9U274ALS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q51Q612Q713CLK8MR9U374ALS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q51Q612Q713CLK8MR9U474ALS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q51Q612Q713CLK8MR9U574ALS1641234567816151413121109S2SWDIP81234567816151413121109S3SWDIP81234567816151413121109S4SWDIP81234567816151413121109S5SWDIP8ABFCGDEDPY234567ABCDEFG8DPDPDS1DPY_7SEG_DPABFCGDEDPY234567ABCDEFG8DPDPDS2DPY_7SEG_DPABFCGDEDPY234567ABCDEFG8DPDPDS3DPY_7SEG_DPABFCGDEDPY234567ABCDEFG8DPDPDS4DPY_7SEG_DPVCVCVCVC12J1CON2VCC6CAPC7CAPC8CAPP10LS1SPEAKERQ2NPNR9RES2R8RES2VCP11P1112U6A74ALS04U7OPTOISO1R7RES2R6RES2R5RES2Q1NPNK15VVCP10D1DIODECOLINGSYSTEMJ20VAC洗手图31系统硬件结构图洗手FIGURE31HARDWARESTRUCTUREOFTHESYSTEM洗手32单片机简介洗手32189C51单片机的硬件结构洗手单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。洗手如果按功能分，吃饭它由如下功能部件组成，吃饭即微处理器（CPU）、BEEF数据存储器（RAM）、BEEF程序存储器（ROM/EPROM/FPEROM）、BEEF并行I/O口（P0口、BEEFP1口、BEEFP2口、BEEFP3口）、BEEF定时器/计数器、BEEF中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。洗手它们都是通过片内单一总线连接而成，吃饭其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。洗手但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFRSPECIALFUNCTIONREGISTER）的集中控制方式。洗手洗手下面对各功能部件作进一步的说明BEEF洗手1微处理器（CPU）洗手单片机中有1个8位的微处理器，吃饭与通用的微处理器基本相同，吃饭同样包括了运算器和控制器两大部分，吃饭只是增加了面向控制的处理功能，吃饭不仅可以处理字节数据，吃饭还可以进行位变量的处理。洗手例如BEEF位处理、BEEF查表、BEEF状态检测、BEEF中断处理等。洗手洗手2数据存储器（RAM）洗手片内为128个字节（52子系列的为256个字节），吃饭片外最多可外扩至64K字节，吃饭用来存储程序在运行期间的工作变量、BEEF运算的中间结果、BEEF数据暂存和缓冲、BEEF标志位等,所以称为数据存储器。洗手128个字节的数据存储器以高速RAM的形式集成在单片机内，吃饭以加快单片机运行的速度，吃饭而且这种结构的RAM还可以降低基于MATLAB的多路温度采集系统设计6功耗。洗手洗手3程序存储器（ROM/EPROM/FPEROM）洗手8031无此部件；BEEF8051为4K字节ROM；BEEF8751为4K字节EPROMBEEF89C51为4K字节FPEROM。洗手由于受集成度限制，吃饭片内只读存储器一般容量较小（4K8K字节），吃饭如果片内只读存储器的容量不够，吃饭则需用扩展片外只读存储器，吃饭片外最多可外扩至64K字节。洗手洗手4中断系统洗手具有5个中断源，吃饭2级中断优先权。洗手洗手5定时器/计数器洗手片内有2个16位的定时器/计数器，吃饭具有四种工作方式。洗手在单片机的应用中，吃饭往往需要精确的定时，吃饭或对外部事件进行计数。洗手为提高单片机的实时控制能力，吃饭因而需在单片机内部设置定时器/计数器部件。洗手洗手6串行口洗手1个全双工的串行口，吃饭具有四种工作方式。洗手可用来进行串行通讯，吃饭扩展并行I/O口，吃饭甚至与多个单片机相连构成多机系统，吃饭从而使单片机的功能更强且应用更广。洗手洗手7P0口、BEEFP1口、BEEFP2口、BEEFP3口洗手为4个并行8位I/O口。洗手洗手8特殊功能寄存器（SFR）洗手共有21个，吃饭用于对片内各功能部件进行管理、BEEF控制、BEEF监视。洗手实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，吃饭是一个具有特殊功能的RAM区。洗手洗手本设计采用AT89C51单片机，吃饭其内部有4K闪存，吃饭芯片本身就是一个最小的系统。洗手AT89C51单片机的外部引脚如图32所示BEEF洗手洗手图32单片机AT89C51的引脚图洗手FIGURE32SINGLECHIPMICROCOMPUTERAT89C51OFPINSFIGURE洗手322单片机的复位和复位电路洗手（1）复位操作洗手复位是单片机的初始化操作，吃饭只要给RESET引脚加上2个机器周期以上的高电青岛科技大学本科毕业设计（论文）7平信号，吃饭就可使单片机复位。洗手复位的主要功能是把PC初始化为0000H，吃饭使单片机从0000H单元开始执行程序。洗手除了进入系统的正常初始化之外，吃饭当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态，吃饭也需按复位键重新启动。洗手洗手除PC之外，吃饭复位操作还对其它一些寄存器有影响，吃饭当复位时，吃饭SP07H；BEEF4个I/O端口P0P3的引脚均为高电平，吃饭这在某些控制应用中，吃饭要考虑到引脚的高电平对外部控制电路的影响。洗手洗手由于单片机内部的各个功能部件均受特殊功能寄存器控制，吃饭程序运行直接受程序计数器（PC）指挥。洗手另外在复位有效期间（即高电平），吃饭单片机的ALE引脚和PSEN引脚均为高电平，吃饭且内部RAM不受复位的影响。洗手洗手（2）复位电路洗手单片机的复位是由外部的复位电路来实现的，吃饭复位电路通常采用上电自动复位和按键手动复位两种方式。洗手按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种，吃饭本设计采用电平方式。洗手电平复位时通过RST端经电阻与电源VCC接通而实现的。洗手复位电路如图33所示BEEF洗手R41KR2022KS1SWPBVCCC4ELECTRO1RES洗手图33按键电平复位电路洗手FIGURE33KEYLEVELRESETCIRCUIT洗手323单片机的时钟电路洗手时钟是单片机的心脏，吃饭单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为准，吃饭有条不紊地一拍一拍地工作。洗手一次，吃饭时钟频率直接影响单片机的的速度，吃饭时钟电路的质量也直接影响单片机的稳定性。洗手常用的时钟电路有两种BEEF一种是内部时钟方式，吃饭另一种是外部时钟方式。洗手本设计采用内部时钟方式如图34所示BEEF洗手洗手图34内部时钟电路洗手FIGURE34INTERNALCLOCKCIRCUIT洗手单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，吃饭该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚想他了XTAL1，吃饭输出端为引脚XTAL2。洗手这两个引脚跨接基于MATLAB的多路温度采集系统设计8石英晶体振荡器和微调电容，吃饭构成一个稳定的自激振荡器。洗手洗手电路中的电容C1和C5典型值通常选择为30PF左右。洗手对外接电容的值虽然没有严格的要求，吃饭但电容的大小会影响振荡频率的高低、BEEF振荡器的稳定性和起振的快速性。洗手晶体的振荡频率的范围通常是在12MHZ12MHZ之间。洗手晶体的频率越高，吃饭则系统的时钟频率也就越高，吃饭单片机的运行速度也就越快。洗手但反过来运行速度越快对存储器的速度要求也就越高，吃饭对印刷电路板的要求也高，吃饭即要求线间的寄生电容要小；BEEF晶体和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，吃饭以减少寄生电容，吃饭更好的保证振荡器稳定、BEEF可靠的工作。洗手为了提高温度稳定性，吃饭应采用温度稳定性能好的NPO高频电容。洗手洗手33DS18B20简介洗手DS18B20是独特的一线接口，吃饭要求只有1个端口用来通信，吃饭每个器件有唯一的64位识别码，吃饭它呈多点单一化分布温度感应系统形式。洗手不包含外部元件，吃饭电源来自数据线，吃饭电源的供给范围是30伏到55伏。洗手温度测量范围从55C到125C（67F到257F）,精度05C，吃饭温度的选择范围是9位到12位，吃饭温度转换为12位时，吃饭它的最大延时是750毫秒，吃饭可用于不易失的报警器。洗手当温度超出限定范围时，吃饭寻找报警会识别和显示命令和地址。洗手应用范围包括温度调节控制，吃饭工业系统，吃饭消费产品，吃饭温度计，吃饭或者其他热敏感系统。洗手洗手DS18B20数字温度计提供9位温度读数,指示的温度信息经过单总线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，吃饭因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线，吃饭和地读写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，吃饭而不需要外部电源。洗手因为，吃饭每一个DS18B20有唯一的系列号SILICONSERIALNUMBER，吃饭因此多个DS18B20可以存在于同一条单线总线上，吃饭这允许在许多不同的地方放置温度灵敏器件，吃饭此特性的应用范围包括HVAC环境控制建筑物设备或机械内的温度检测以及过程监视和控制中的温度检测。洗手洗手331DS18B20主要特点洗手（1）独特的单线接口方式BEEFDS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。洗手洗手（2）在使用中不需要任何外围元件。洗手洗手（3）可用数据线供电，吃饭电压范围BEEF3055V。洗手洗手（4）测温范围BEEF55125。洗手固有测温分辨率为05。洗手洗手（5）通过编程可实现912位的数字读数方式。洗手洗手（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。洗手洗手（7）支持多点组网功能，吃饭多个DS18B20可以并联在惟一的三角线上，吃饭实现多点测温。洗手洗手（8）负压特性，吃饭电源极性接反时，吃饭温度计不会因发热而烧毁，吃饭但不能正常工作。洗手洗手332DS18B20的外形和内部结构洗手DS18B20内部结构主要由四部分组成BEEF64位光刻ROM、BEEF温度传感器、BEEF非挥发的青岛科技大学本科毕业设计（论文）9温度报警触发器TH和TL、BEEF配置寄存器。洗手DS18B20的管脚排列如图35洗手洗手图35器件DS18B20洗手FIGURE35DEVICESDS18B20洗手引脚定义BEEF洗手1DQ为数字信号输入/输出端；BEEF洗手2GND为电源地；BEEF洗手3VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。洗手洗手内部结构如图36BEEF洗手洗手洗手洗手64位ROM和单线接口电源检测存储器和控制器高速缓存存储器8位CRC生成器温度灵敏元件低温触发器TL高温触发器TH配置寄存器洗手基于MATLAB的多路温度采集系统设计10图36DS18B20内部结构图洗手FIGURE36DS18B20INTERNALSTRUCTURE洗手DS18B20有4个主要的数据部件BEEF洗手（1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，吃饭它可以看作是该DS18B20的地址序列码。洗手64位光刻ROM的排列是BEEF开始8位（28H）是产品类型标号，吃饭接着的48位是该DS18B20自身的序列号，吃饭最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRCX8X5X41）。洗手光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，吃饭这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。洗手洗手（2）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，吃饭以12位转化为例BEEF用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，吃饭以00625/LSB形式表达，吃饭其中S为符号位。洗手洗手表31DS18B20温度值格式表洗手TABLE31DS18B20TEMPERATUREVALUEFORMATTABLEBIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0LSBYTE2322212021222324BIT15BIT14BIT13BIT12BIT11BIT10BIT9BIT8MSBYTESSSSS262524这是12位转化后得到的12位数据，吃饭存储在18B20的两个8比特的RAM中，吃饭二进制中的前面5位是符号位，吃饭如果测得的温度大于0，吃饭这5位为0，吃饭只要将测到的数值乘于00625即可得到实际温度；BEEF如果温度小于0，吃饭这5位为1，吃饭测到的数值需要取反加1再乘于00625即可得到实际温度。洗手洗手例如125的数字输出为07D0H，吃饭250625的数字输出为0191H，吃饭250625的数字输出为FF6FH，吃饭55的数字输出为FC90H。洗手洗手表32DS18B20温度数据表洗手TABLE32DS18B20TEMPERATUREDATATABLESTEMPERATUIREDIGITALOUTPUT洗手BINARYDIGITALOUTPUT洗手HEX125000001111101000007D0H8500000101010100000550H25062500000001100100010191H10125000000001010001000A2H0500000000000010000008H000000000000000000000H051111111111111000FFF8H101251111111101011110FF5EH2506251111111001101111FE6FH551111110010010000FC90H青岛科技大学本科毕业设计（论文）11（3）DS18B20温度传感器的存储器洗手DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、BEEFTL和结构寄存器。洗手洗手（4）配置寄存器洗手该字节各位的意义如下BEEF洗手表33配置寄存器结构洗手TABLE33CONFIGURATIONREGISTERSTRUCTURETMR1R011111低五位一直都是1，吃饭TM是测试模式位，吃饭用于设置DS18B20在工作模式还在测试模式。洗手在DS18B20出厂时该位被设置为0，吃饭用户不要去改动。洗手R1和R0用来设置分辨率，吃饭如下表所示BEEF（DS18B20出厂时被设置为12位）分辨率设置表BEEF洗手洗手洗手洗手洗手洗手洗手表34温度值分辨率设置表洗手TABLE34TEMPERATURERESOLUTIONSETTINGSLISTR1R0分辨率温度最大转换时间009位9375MS0110位1875MS1011位375MS1112位750MS基于MATLAB的多路温度采集系统设计12333DS18B20工作原理洗手DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，吃饭只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，吃饭且温度转换时的延时时间由2S减为750MS。洗手DS18B20测温原理如图37所示。洗手图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，吃饭用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。洗手高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，吃饭所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。洗手计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。洗手计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，吃饭当计数器1的预置值减到0时，吃饭温度寄存器的值将加1，吃饭计数器1的预置将重新被装入，吃饭计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，吃饭如此循环直到计数器2计数到0时，吃饭停止温度寄存器值的累加，吃饭此时温度寄存器中的数值即为所测温度。洗手图37中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，吃饭其输出用于修正计数器1的预置值。洗手洗手斜率累加器预置计数器1低温度系数晶振比较0温度寄存器预置高温度系数晶振计数器20LSB置位/清除加1停止洗手青岛科技大学本科毕业设计（论文）13图37DS18B20测温原理框图洗手FIGURE37DS18B20TEMPERATUREMEASURINGPRINCIPLEDIAGRAM洗手334DS18B20硬件接法洗手根据定义，吃饭单线总线只有一根线，吃饭这一点是重要的，吃饭既线上的第一个器件能在适当的时间驱动该总线。洗手为了做到这一点，吃饭第一个连接到单总线上的器件必须具有漏极开路或三态输出。洗手DS18B20的单线接口是（I/O引脚是漏极开路的）多站（MULTIDROP）总线由单线总线和多个与之相连的从属器件组成，吃饭单线总线要求近似等于5K的上拉电阻。洗手洗手单线总线的空闲状态是高电平。洗手不管任何原因，吃饭如果执行需要被挂起，吃饭那么若要重新恢复执行，吃饭总线必须保持在空闲状态。洗手如果不满足这一点且总线保持在低电平时间大于480US，吃饭那么总线上所有器件均被复位。洗手存在脉冲（PRESENCEPULSE）使总线主机知道DS18B20在总线上并已准备好工作。洗手洗手本设计采用两个DS18B20分别与单片机P12和P13引脚相连，吃饭如图38所示BEEF洗手GND1DQ2VCC3DS18B20Y1DS18B20GND1DQ2VCC3DS18B20Y2DS18B20R147KR347KVCCVCCP12P13洗手图38DS18B20与单片机连接图洗手FIGURE38DS18B20ANDSINGLECHIPMICROCOMPUTERCONNECTIONDIAGRAM洗手34显示部分组成洗手基于MATLAB的多路温度采集系统设计14显示部分由LED显示器和74LS164（8位串入并出）移位寄存器组成。洗手如图39所示BEEF洗手A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U274ALS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U374ALS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U474ALS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9U574ALS16412345678161514131211109S2SWDIP812345678161514131211109S3SWDIP812345678161514131211109S4SWDIP812345678161514131211109S5SWDIP8ABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPDS1DPY_7SEG_DPABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPDS2DPY_7SEG_DPABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPDS3DPY_7SEG_DPABFCGDEDPY1234567ABCDEFG8DPDPDS4DPY_7SEG_DPVCCVCCVCCVCCTXDRXD洗手图39系统显示部分洗手FIGURE39SHOWSPARTOFTHESYSTEM洗手341LED显示器结构洗手LED（LIGHTEMITINGDIODE）是发光二极管的缩写，吃饭常用的LED显示器有7段（或8段，吃饭8段比7段多了一个小数点“DP”段）和“米”字段之分。洗手这种显示器有共阳极和共阴极两种。洗手共阴极LED显示器的发光二极管的阴极连接在一起，吃饭通常此公共阴极接地。洗手当某个发光二极管的阳极为高电平时，吃饭发光二极管点亮，吃饭相应的段被显示。洗手同样，吃饭共阳极LED显示器的发光二极管的阳极连接在一起，吃饭通常此公共阳极接正电压，吃饭当某个发光二极管的阴极接低电平时，吃饭发光二极管被点亮，吃饭相应的段被显示。洗手洗手使用LED显示器时，吃饭为了显示数字或符号，吃饭要为LED显示器提供代码，吃饭这些代码是通过各段的亮与灭来为显示不同字型的，吃饭称之为段码。洗手7段发光二极管，吃饭再加上一个小数点位，吃饭共计8段。洗手因此提供LED显示器的段码正好一个字节。洗手洗手342LED显示器工作原理洗手由N个LED显示块可拼接成N位LED显示器，吃饭N个LED显示块有N根位选线和8N根段选线。洗手根据显示方式的不同，吃饭位选线和段选线的连接方法也各不相同。洗手段选线控制显示字符的字型，吃饭而位选线为各个LED显示块的公共端，吃饭它控青岛科技大学本科毕业设计（论文）15制该LED显示位的亮、BEEF暗。洗手LED显示器有静态显示和动态显示两种方式，吃饭本系统采用静态显示。洗手洗手LED显示器工作于静态显示方式时，吃饭各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或5V）；BEEF每位的段选线（ADP）分别与一个8位锁存器输出相连,所以称为静态显示。洗手各个LED的显示字符一经确定，吃饭相应锁存器的输出将维持不变，吃饭直到显示另一个字符为止。洗手也正因为如此，吃饭静态显示器的亮度较高，吃饭很容易做到显示不闪烁。洗手静态显示的优点是CPU不必频繁地为显示服务，吃饭因而主程序可不必扫描显示器，吃饭软件设计比较简单，吃饭从而使单片机有更多的时间处理其他事物。洗手洗手343移位寄存器74LS164洗手74LS164是8位串入并出移位寄存器，吃饭可利用74LS164扩展并行输出口，吃饭如图39所示。洗手当单片机串行口工作在方式0的发送状态时，吃饭在串行口外接移位寄存器74LS164，吃饭串行数据由P30（RXD）送出，吃饭移位时钟由P31TXD送出。洗手在移位时钟的作用下，吃饭串行口发送缓冲器的数据一位一位地移入74LS164中。洗手需要指出的是，吃饭由于74LS164无并行输出控制端，吃饭因而在串行输入过程中，吃饭其输出端的状态会不断变化，吃饭故在某些应用场合，吃饭在74LS164的输出端应加接输出三态门控制，吃饭以便保证串行输入结束后再输出数据。洗手洗手35报警系统洗手当激光器温度过高时，吃饭单片机系统应能发出报警信号，吃饭本系统采用蜂鸣音报警接口，吃饭用一个晶体三极管作驱动，吃饭P11接晶体管基极输入端，吃饭如下图310所示BEEF洗手LS1SPEAKERQ2NPNR9RES2R8RES2VCCP11洗手图310蜂鸣音报警电路洗手FIGURE310BEESSOUNDALARMCIRCUIT洗手当P11输出高电平“1”时，吃饭晶体管导通，吃饭压电蜂鸣器两端获得约5V电压而基于MATLAB的多路温度采集系统设计16鸣叫；BEEF当P11输出低电平“0”时，吃饭三极管截止，吃饭蜂鸣器停止发声1。洗手洗手36制冷控制洗手本系统采用直流电磁式继电器，吃饭它一般用功率接口集成电路或晶体管驱动。洗手在使用较多继电器的系统中，吃饭可用功率接口集成电路驱动，吃饭例如SN75468等。洗手一片SN75468可以驱动7个继电器，吃饭驱动电流可达500MA，吃饭输出端最大工作电压为100V。洗手常用的继电器大部分属于直流电磁式继电器，吃饭也称为直流继电器。洗手图311是直流继电器与制冷系统电路图。洗手继电器的动作由单片机的P10端控制。洗手P10端输出低电平时，吃饭继电器J吸合，吃饭开关闭合，吃饭制冷系统工作使温度降低。洗手P10端输出高电平时，吃饭继电器释放，吃饭采用这种控制逻辑可以使继电器在上电复位或单片机受控复位时不吸合1。洗手洗手洗手12U6A74ALS04U7OPTOISO1R7RES2R6RES2R5RES2Q1NPNK15VVCP10D1DIODECOOLINGSYSTEMJ220VAC洗手图311直流继电器与制冷系统洗手FIGURE311DCRELAYANDREFRIGERATIONSYSTEM洗手继电器J由晶体管9013驱动，吃饭9013可以提供300MA的驱动电流，吃饭适用于继电器线圈工作电流小于300MA的场合。洗手VC的电压范围是630V，吃饭光电耦合器使用TIL117。洗手TIL117有较高的电流传输比，吃饭最小值为50。洗手晶体管9013的电流放大倍数大于50。洗手当继电器线圈工作电流为300MA时，吃饭光电耦合器需要输出大于68MA的电流，吃饭其中9013基极对地的电阻分流约08MA。洗手输入光电耦合器的电流必须大于136MA，吃饭才能保证向继电器提供300MA的电流。洗手光电耦合器的输入电流由7407提供，吃饭电流约为20MA。洗手洗手二极管D的作用是保护晶体管T。洗手当继电器J吸合时，吃饭二极管D截止，吃饭不影响青岛科技大学本科毕业设计（论文）17电路工作。洗手继电器释放时，吃饭由于继电器线圈存在电感，吃饭这时晶体管T已经截止，吃饭所以会在线圈的两端产生较高的感应电压。洗手这个感应电压的极性是上负下正，吃饭正端接在T的集电极上。洗手当感应电压与VC之和大于晶体管T的集电结反向耐压时，吃饭晶体管T就有可能损坏。洗手加入二极管D后，吃饭继电器线圈产生的感应电流由二极管D流过，吃饭因此不会产生很高的感应电压，吃饭晶体管T得到了保护。洗手洗手基于MATLAB的多路温度采集系统设计184系统软件设计及说明洗手41DS18B20软件说明洗手DS18B20以单总线协议工作，吃饭AT89C51单片机首先发送复位脉冲，吃饭使信号线上所有的DS18B20芯片都被复位，吃饭接着发送ROM操作命令，吃饭使序列号编码匹配的DS18B20被激活，吃饭进入接收内存访问命令状态。洗手内存访问命令完成温度转换、BEEF读取等工作（单总线在ROM命令发送之前存储命令和控制命令不起作用）。洗手洗手系统以ROM命令和存储器命令的形式对DS18B20操作。洗手ROM操作命令，吃饭均为8位，吃饭命令代码分别为BEEF读ROM（33H）、BEEF匹配ROM（55H）、BEEF跳过ROM（CCH）、BEEF搜索ROM（F0H）、BEEF和告警搜索（ECH）命令。洗手存储器操作命令为BEEF写暂存存储器（4EH），吃饭读暂存存储器（BEH），吃饭复制暂存存储器EERAM（B8H），吃饭温度变换（44H），吃饭重新调出EERAM（B8H）和读电源供电方式（B4H）命令。洗手洗手ROM操作命令BEEF洗手一旦总线主机检测到从属器件的存在，吃饭它便可以发出器件ROM操作命令之一。洗手所有ROM操作命令均为8位长。洗手这些命令如下BEEF洗手1READROM读ROM33H洗手此命令允许总线主机读DS18B20的8位产品系列编码，吃饭唯一的48位序列号，吃饭以及8位的CRC。洗手此命令只能在总线上仅有一个DS18B20的情况下可以使用。洗手如果总线上存在多于一个的从属器件，吃饭那么当所有从片企图同时发送时将发生数据冲突的现象（漏极开路会产生“线与”的结果）。洗手洗手2MATCHROM符合ROM55H洗手“符合”ROM命令。洗手后继以64位的ROM数据序列，吃饭允许总线主机对多点总线上特定的DS18B20寻址。洗手只有与64位ROM序列严格相符DS18B20才能对后继的存贮器操作命令作出响应。洗手所有与64位ROM序列不符的从片将等待复位脉冲。洗手此命令在总线上有单个或多个器件的情况下均可使用。洗手洗手3SKIPROM跳过ROMCCH洗手在单点总线系统中，吃饭此命令通过允许总线主机不提供64位ROM编码而访问存储器操作来节省时间。洗手如果在总线上存在多于一个的从属器件而且在SKIPROM命令之后发出读命令，吃饭那么由于多个从片同时发送数据，吃饭会在总线上发生数据冲突（漏极开路下拉会产生“线与”的效果）。洗手洗手4SEARCHROM搜索ROMF0H洗手青岛科技大学本科毕业设计（论文）19当系统开始工作时，吃饭总线主机可能不知道单线总线上的器件个数或者不知道其64位ROM编码。洗手搜索ROM命令允许总线主机使用一种“消去”（ELIMINATION）处理来识别总线上所有从片的64位ROM编码。洗手洗手5ALARMSEARCH告警搜索ECH洗手此命令的流程与搜索ROM命令相同。洗手但是，吃饭仅在最近一次温度测量出现告警的情况下，吃饭DS18B20才对此命令作出响应。洗手告警的条件定义为温度高于TH或低于TL。洗手只要DS18B20一上电，吃饭告警条件就保持在设置状态，吃饭直到另一次温度测量显示出非告警值，吃饭或者改变TH或TL的设置，吃饭使得测量值再一次位于允许的范围之内。洗手贮存在EEPROM内的触发器值用于告警。洗手洗手存储器操作命令BEEF洗手1写暂存存储器（WRITESCRATCHPAD）4EH洗手用次命令把数据写入寄存第24字节，吃饭从第2字节（TH）开始。洗手复位信号发生之前必须把这三个字节写完。洗手洗手2读暂存存储器（READSCRATCHPAD）BEH洗手此命令读暂存存储器的内容。洗手读开始于字节0，吃饭并继续经过暂存存储器，吃饭直至第九个字节（字节8CRC）被读出为止。洗手如果不是所有位置均可读，吃饭那么主机可以在任何时候发出一复位以中止读操作。洗手洗手3复制暂存存储器（COPYSCRATCHPAD）48H洗手此命令把暂存存储器复制入DS18B20的E存储器，吃饭把温度触发器字节存贮入非易失性存储器，吃饭如果总线主机在此命令之后发出读时间片，吃饭那么只要DS18B20正忙于把暂存存储器复制入E，吃饭它就会在总线上输出“0”；BEEF当复制过程完成之后，吃饭它将反回“1”。洗手如果由寄生电源供电，吃饭总线主机在发出此命令之后必须能立即强制上拉至少10毫秒。洗手洗手4温度变换（CONVERTT）44H洗手此命令开始温度变换，吃饭不需要另外的数据，吃饭温度变换将被执行，吃饭接着DS18B20便保持在空闲状态。洗手如果总线主机在此命令之后发出读时间片，吃饭那么只要DS18B20正忙于进行温度变换，吃饭它将在总线上输出“0”；BEEF当温度变换完成时，吃饭它便返回“1”如果由寄生电源供电，吃饭那么总线主机在发出此命令之后必须立即强制上拉至少2秒。洗手洗手5重新调出E2（RECALLE2）B8H洗手此命令把贮存在E中温度触发器的值重新调至暂存存储器。洗手这种重新调出的操作在对DS18B20上电时自动发生，吃饭因此只要器件一接电，吃饭暂存存储器内就有基于MATLAB的多路温度采集系统设计20有效的数据可供使用，吃饭在此命令发出之后，吃饭对于所发出的第一个读数据时间片，吃饭器件都将输出其忙的标志“0”忙“1”准备就绪。洗手洗手6读电源（READPOWERSUPPLY）B4H洗手对于在此命令送至DS18B20之后所发出的第一读出数据的时间片，吃饭器件都会给出其电源方式的信号BEEF“0”寄生电源供电“1”外部电源供电。洗手洗手DS18B20对时序及电特性参数要求较高，吃饭必须严格按照DS18B20的时序要求去操作。洗手DS18B20数据的读写由主机读写时间来完成的。洗手洗手初始化BEEF主机控制DS18B20完成任何操作之前必须先初始化，吃饭即主机发一复位脉冲（最短为480微秒的低电平），吃饭接着主机释放总线进入接收状态，吃饭DS18B20在检测到P00引脚上的上升沿之后，吃饭等待1560微秒，吃饭然后发出存在脉冲（60240微秒的低电平）。洗手洗手写数据BEEF将数据线从高电平拉至低电平产生写起始信号，吃饭在15微秒之内将所需要写的位送到数据线上，吃饭在15微秒到60微秒之间对数据线进行采样，吃饭如果采样为高电平，吃饭就写“1”如果为低电平写“0”。洗手在开始另一个写周期前必须有1S以上的高电平恢复期。洗手洗手读数据BEEF主机将数据线从高电平拉至低电平1S以上，吃饭再使数据线升为高电平，吃饭从而产生读起始信号。洗手主机在读时间片下降沿之后15S内完成读位。洗手每个读周期最短的持续期为60S，吃饭各个读周期之间也必须有1S以上的高电平恢复期。洗手洗手42串行通信协议洗手串口通信协议SERIALPORTCOMMUNICATIONPROTOCOL，吃饭SPCP设计思想是基于帧传输方式，吃饭设定字符格式为1个起始位、BEEF8个数据位和1个停止位，吃饭无奇偶校验，吃饭波特率设置为4800，吃饭为保证数据可靠传输，吃饭在传送数据前通过握手建立连接。洗手洗手软件握手协议规定如下BEEF上位机发送握手信号0XF给下位机，吃饭下位机如果接受到上位机的信号为握手信号，吃饭则回送数据包给上位机，吃饭其中第一个数据为握手信号，吃饭以后二个数据为温度传感器采集到的温度数据。洗手此时，吃饭上位机如果接受到的第一个数据不是握手信号，吃饭则丢弃该数据包；BEEF若是，吃饭则表示握手成功，吃饭直接存储第二个数据。洗手洗手上位机通过串口向下位机发送命令实现对下位机的控制，吃饭并实时地接受下位机传送过来的数据，吃饭对其分析处理，吃饭将结果用图形显示并存储，吃饭完成人机交互过青岛科技大学本科毕业设计（论文）21程。洗手洗手MATLAB并不具备直接访问硬件的能力，吃饭但是支持面向对象技术，吃饭通过调用INSTRUMENTCONTROLTOOLBOX中的SERIAL类函数来创建串口对象，吃饭对串口对象操作就是对串口操作，吃饭使用起来非常方便。洗手同时，吃饭MATLAB封装的串口对象支持对串口的异步读写操作，吃饭使得计算机在读写串口时能同时进行其他处理工作，吃饭因而能大大提高计算机执行效率。洗手MATLAB用多线程技术实现这种异步操作，吃饭通过异步读写设置，吃饭计算机在执行读写串口函数时能立即返回不必等待串口把数据传输完毕，吃饭当指定的数据传输结束时就触发事件，吃饭执行事件回调函数，吃饭可以在事件回调函数中编程，吃饭进行数据处理，吃饭这样就不会造成因等待串口传输数据引起的时间浪费。洗手洗手基于本系统串口通信协议，吃饭对串口对象的读写部分程序如下BEEF洗手OBJSERIALCORAL，吃饭BAUDRATE，吃饭4800，吃饭PARITY，吃饭NONE，吃饭DATABITS，吃饭8，吃饭STOPBITS，吃饭1；BEEF初始化串口洗手FOPENOBJ；BEEF打开串口对象洗手FWRITEOBJ，吃饭255；BEEF向串口发送握手信号0XFF洗手TMPFREADOBJ，吃饭3，吃饭UNIT8；BEEF从串口读取3字节数据，吃饭后2个即是16BIT温度数据洗手IFTMP1255判断第一个字节受否是握手信号洗手FORLBEEF3洗手基于MATLAB的多路温度采集系统设计22DATTMPI1；BEEF剔除第一个握手信号字节洗手END洗手END洗手FCLOSEOBJ；BEEF关闭串口设备对象洗手DELETEOBJ；BEEF删除内存中的串口