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采用热传感器的水阀控制系统设计,设计
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分类号无锡职业技术学院毕业设计（论文）题目采用热传感器的水阀控制系统英文并列题目THEWATERVALVECONTROLSYSTEMOFHEATSENSOR院系物联网技术系班级物联网31232学生姓名学号所在团队指导老师（1）职称指导老师（2）职称答辩委员会主任主答辩人无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第1页共36页毕业设计（论文）开题报告学生姓名袁清学号3040123159班级物联网31232所属院系专业物联网技术系指导教师王荣职称助教所在部门物联网学院毕业设计（论文）题目采用热传感器的水阀控制系统题目类型工程设计（项目）论文类作品设计类其他一、选题简介、意义随着社会的发展，人们购买能力的提高，在我们的生活中热水器已经成为不能缺少的一部分，我们洗澡时通常需采用热水。在这其中，水温的控制很重要。通常情况下，水温控制需要用到热传感器来测量用芯片来控制。本系统模拟实际的水温控制过程，引进了水温控制技术，温度多点采集技术，水温报警，按键控制水温等技术，当冷水被加热到适宜的温度时，水龙头才开始出水。解决了人们舒适洗澡基本需要。2、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）水阀控制系统的硬件包括单片机处理器部分，水温信息采集部分，显示部分，输出控制部分，本系统根据设计系统的基本的稳定性原则、精确性原则、节能性原则、适应性等原则，单片机处理部分选用成本和功能都比较理想的AT89C52（或者STC89C52）作为系统的主要控制芯片。采集部分包括温度传感器部分，选择3个DS18B20（可以将被测温度值直接转换成数字量，单片机可以更方便地通过串行总线实现读取），每一路通道的温度值都是由该通道上的DS18B20完成检测的。显示部分包括液晶显示和水温过高报警装置（初步设定问蜂鸣器或者警示灯）部分。三，设计（论文）体系、结构（大纲）输入控制部分包括按键控制功能和控制器显示部分。当水温过高时，报警器发出警示信号。输入控制部分中有两个输入按键（温度加/温度减），可以设定实际无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第2页共36页用户使用的需求，按照个人爱好设定想要的温度值，为了提高按键的可靠性加上了去抖电路。在水温控制中水温由单片机控制，在显示频中显示三位数字，两位整数和一位小数范围在000999摄氏度。温度采集中用多点温度循环检测系统对水温进行采集。传感器模块中DS18B20测量温度的范围为55摄氏度125摄氏度。在10摄氏度85摄氏度时的精度为正负05摄氏度。可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为05,025,0125和00625摄氏度，可实现高精度测温。报警装置中，运用蜂鸣器或者报警指示灯，安装在显示部分，达到对温度的警示作用。输入控制中，设定两个输入按键，对温度进行控制。在软件方面，采用结构化的模块分析方式对系统分块进行阐述。在此项目中，我初步设定了用什么单片机和热电偶，但是实际的实施项目还需要按实际情况进行选择，硬件电路也是一个比较大是挑战。指导教师意见签字年月日院（系）审批意见签章年月日无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第3页共36页毕业设计（论文）任务书年月日毕业设计（论文）题目题目来源指导教师职称所在部门学生姓名学号班级所属院系专业外语翻译要求课题需要完成的任务【工程设计类课题】明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该学生的侧重点；应完成的工作量（论文、图纸、及计算机应用要求等）【软件开发类课题】明确软件开发的具体任务；弄清系统的现状及其发展趋势；建立仿真模型；编写计算机程序；上机调试与结果分析；应完成的工作量（论文、程序等）【毕业论文类】明确课题的任务、方向、研究范围和目标、开展调研、查阅文献、收集资料并整理分析，了解相关的研究历史和研究现状，应完成的工作量（论文文献评述等）【实验研究类课题】明确课题来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该学生的研究重点；研究的实验内容、实验原理及试验方案；计算机应用及工作量要求（论文、文献综述报告等）序号内容时间安排课题计划安排计划答辩时间答辩提交资料无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第4页共36页教研室主任审核意见签名无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第5页共36页采用热传感器的水阀控制系统摘要随着控制技术和现代信息技术的飞速发展与广泛应用，水阀控制系统在人们的日常生活中扮演者很重要的角色，对我们的生活有很大的影响，所以以单片机为核心的温度采集和控制系统可以更智能化的对水温进行控制。提高了我们的生产生活的水平。本论文论述了AT89C52单片机为主控单元，DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时显示相关温度数据。本系统设计了相关的硬件电路和应用程序。硬件电路包括AT89C52单片机最小系统，测温电路，LCD液晶显示电路等，系统程序主要包括主程序，按键处理程序，LCD显示程序以及数据储存程序。关键词AT89C52DS18B20LCD显示温度控制THEWATERVALVECONTROLSYSTEMOFHEATSENSORABSTRACTWITHTHERAPIDDEVELOPMENTANDWIDEAPPLICATIONOFCONTROLTECHNOLOGYANDMODERNINFORMATIONTECHNOLOGY,THEVALVECONTROLSYSTEMPLAYSAVERYIMPORTANTROLEINPEOPLESDAILYLIFE,HASAGREATINFLUENCEONOURLIFE,SOTHEMICROCONTROLLERASTHECORETEMPERATUREACQUISITIONANDCONTROLSYSTEMCANBEMOREINTELLIGENTCONTROLTHEWATERTEMPERATURETOIMPROVEOURLEVELOFPRODUCTIONANDLIVINGTHISPAPERDISCUSSESTHEAT89C52MICROCONTROLLERASTHEMAINCONTROLUNIT,DS18B20ASTHETEMPERATURESENSORTEMPERATURECONTROLSYSTEMTHECONTROLSYSTEMCANDISPLAYREALTIMETEMPERATUREDATATHESYSTEMDESIGNOFHARDWARECIRCUITANDRELATEDAPPLICATIONSTHEHARDWARECIRCUITINCLUDESATEMPERATUREMEASUREMENTCIRCUIT,AT89C52MINIMUMSYSTEMMICROCONTROLLERCIRCUIT,LCDLIQUIDCRYSTALDISPLAY,SYSTEMPROGRAMMAINLYINCLUDESTHEMAINPROGRAM,KEYPROCESSINGPROGRAM,LCDDISPLAYPROCEDURESANDDATASTORAGEPROCEDURESKEYWORDSAT89C52DS18B20LCDTEMPERATURECONTROL无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第6页共36页目录第一章绪论911课题的背景及意义9第二章水阀控制系统的总体设计1021系统设计原则1022设计目标1023温度检测技术1124温度显示技术12第三章系统硬件设计1331系统总体设计1332时钟电路设计1433系统复位电路1434报警电路1535主控电路1636LCD液晶显示模块2137按键输入模块2438温度检测模块25第四章软件系统的方案设计3041软件设计总体思路及主程序流程图3042测温模块流程图3143显示模块流程图3444按键流程图34第五章总结36第六章参考文献36无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第7页共36页第一章绪论11课题的背景及意义随着社会的发展，人们购买能力的提高，对于日常生活的要求也越来越高，进入21世纪后，在城乡大众的的家装中，热水器已经成为人们生活中不能缺少的一部分，我们洗澡时通常需采用热水。太阳能热水器以其可持续环保节能的优势占据了大部分市场，并且使用率在逐年上升。在这其中，温度的测量及控制变得越来越重要。在通常情况下，水温控制需要用到热传感器来测量用芯片来控制。本系统模拟实际的水温控制过程，引进水温控制，温度多点采集，水温报警，按键控制水温等技术，当冷水被加热到适宜的温度时，水龙头才开始出水。解决了人们舒适洗澡基本需要。本文采用AT89C52单片机设计出了温度实时测量,数据处理显示及控制系统。为了对数据进行处理，单片机控制DS18B20的数字智能温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机处理数据之后，发出控制信息来改变报警和控制执行模块的状态，单片机AT89C52能够依据温度DS18B20传感器所采集的温度在液晶屏上实时显示出来，通过控制系统把温度控制在设定的范围之内。所有温度数据均可以通过LCD显示屏显示出来。系统可以根据时钟存储相关数据。我采用AT89C52的芯片作为控制芯片，这个芯片功能比较强大，能够满足设计所需要求。通过对电路的设计和芯片的外围扩展，可达到对热水器温度的控制和调节功能。此外，还介绍了DS18B20与单片机的接口设计以及数字温度传感器的软件的主程序、DS18B20读写程序和显示程序，该系统集合简单、稳定、实用、精度高优点于一身。该设计方案使我对水阀控制系统有一个更全面的了解、掌握了一些常规控制器件的使用方法、掌握简单52单片机应用系统软件和硬件的设计方法，进一步锻炼我们在单片机应用方面的实际操作能力。无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第8页共36页第二章水阀控制系统的总体设计21系统设计原则本系统所讲述的采用热传感器的水阀控制系统是将单片机和热传感器技术相呼应，运用多点循环检测的温度检测和LCD显示技术实现了对水温的检测和显示。利用按键的输入控制和蜂鸣器的报警实现对水阀控制系统的手动水温调节和高温报警。本系统的控制原则1，具有较强的稳定性。由于本系统是在单片机的控制下完成功能的实现，需要做到和室内环境的协调，以及数据传输和处理过程也要相对于稳定，这样才可以使整个系统更加稳定。2，节能经济。由于我们的系统是用液晶屏来显示温度的，耗电量会加大，这样就需要设计出一个低功耗的节能电路，也要求我们用一些地功耗的元器件。3，精确度。本系统中的采集技术是比较先进的，在本系统中DS18B20的测量温度范围为55摄氏度125摄氏度。在1085摄氏度的范围内，精度为正负05摄氏度。实时温度直接用“一条总线”为数字信号方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。22设计目标本课题是一个通过单片机对浴室的热水器进行控制的系统。实现了对水温的控制显示和温度的采集。在温度控制中我们用了温度加和温度减按键，通过单片机控制按键进行对温度的控制，设定实际用户使用的需求，按照个人爱好设定想要的温度值。在此过程中我们的温度范围显示在000999摄氏度。温度显示采用三位数字，包括2位整数及1位小数。在温度的采集过程中，我们采用的是温度的实时采集方式，可以显示出实时温度，采集部分包括温度传感器部分，选择3个DS18B20，每一路通道的温度值都是由该通道上的DS18B20完成检测的，而且精度可以达到01摄氏度以上。显示部分包括液晶显示和水温过高报警装置。以上部分完成了热水器水阀控制系统人性化的对水温的控制和显示。23温度检测技术日常生活中，测温原理有很多种，当然我们的测温技术也有很多种，例如表23所示，表23无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第9页共36页膨胀式热阻式热电式数字式水银，玻璃温度计，压力温度计等金属盒半导体热阻式如热敏电阻等热偶式和PN结式，如AD590等一线式温度传感器18B20等依照设计成本和设计的稳定性，环保性原则考虑，我们选择采用价格和性能更加稳定的传感器DS18B20来测量温度。因为DS18B20的温度测量系统是一种分布式的温度测量系统，可以进行远距离的实现温度测量和监控，由DS18B20的通信协议，主机向DS18B20发送命令，读取DS18B20转换的温度，实现对温度的测量，当温度超过一定的数值时，蜂鸣器就开始报警。温度传感器是实现实时温度测量和温度控制的关键部件，起着至关重要是作用。温度传感器是一种将被测物体的温度变化为一种非电物理量信号按一定规律转化为电量变化的装置，装置是利用一些金属，合金，半导体材料与温度有关的特性制做而成。按照温度传感器输出信号模式的特性大致可以分为三类模拟式温度传感器,逻辑输出温度传感器,数字式温度传感器。DS18B20采用的是智能化的温度传感器，直接乐意输出数字量，高精度电路设计比较简单，只需要模拟DS18B20的读写时序，依据DS18B20的协议来读取转换后的温度。这样的硬件系统是比较简单的但是软件比较复杂。24温度显示技术显示器是人机沟通的重要界面，最早是以显像管（CRT/CATHODERAYTUBE）显示器为主，但随着科技进步，各种显示技术以飞快的速度诞生，现代技术中液晶（LCD）显示器因其轻薄体积小、耗电量低、没有辐射危险、平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，而且近年来价格不断下跌，逐渐取代CRT的主流地位，是显示器未来的主流趋。在本温度测量系统中，液晶显示器是一种将液晶显示器件，连接器件，集成电路，PCB线路板，背光源，结构器件结合装配在一起的组件。在本系统中我们用了更为稳定，智能的LCD18B20的液晶显示屏，显示的质量比较高，显示部分的色彩和亮度在上电后比较恒定，液晶显示的画质高而且不会闪烁。做为数字显示式的液晶屏和单片机接口简单操作方便。功率小，功耗小，耗电量少。无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第10页共36页第三章系统硬件设计31系统总体设计本系统硬件设计选择主控芯片为AT89C52单片机，硬件设计包含以下方面温度传感器信息采集电路，温度控制按键输入电路，液晶显示温度电路，蜂鸣器报警电路，时钟电路，复位电路等。用温度传感器采集电路信息，单片机控制报警器装置，我们还可以随时关闭和打开液晶屏来省电。图31系统总框图32时钟电路设计时钟电路产生的时钟信号是AT89C52单片机工作时所必须的，为单片机工作提供基本时钟，AT89C52单片机本身就是一个比较复杂的同步时序电路，为了保证同步方式的进一步实现，AP89C52应该在唯一的时钟信号控制按照时序进行工作，时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机时钟的频率影响单片机的速度和稳定性。时钟一般分为内部时钟和外部时钟两种形式。本系统采用内部时钟为系统提供时钟信号，在AT89C52单片机内部有一个高增益反向放大器，他的输入端引脚为XTAL1，输出端引脚为XTAL2。只要在XTAL1和XTAL2之间跨接一个晶体振荡器和微调电容，就可以构成一个稳定的自激振荡器。一般情况下使用振荡频率为6MHZ,或者12MHZ的晶振，由于一个机器周期是12个时钟周期，所以先12M时，一DS18B20复位电路时钟电路按键AT89C52单片机LCD显示报警器/指示等灯继电器/开关无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第11页共36页个机器周期是1US，好计算而且速度相对是最高的。如果系统中使用了单片机的串行口通信，则一般采用振荡频率为110592MHZ的晶振，这是因为12M频率进行串行通信不容易实现标准的波特率。GNDPFCYXTAL图32时钟电路33系统复位电路单片机不论是在刚刚开始接电源时还是断电后或者是发生故障后都要进行复位，单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，是单片机从程序存储器的第一个单元读取指令执行。单片机复位的条件是使RST（第9脚）加上持续两个机器周期（24个脉冲振荡周期）以上的高电平。常见的复位电路有两种上电复位电路和按键复位电路。本系统中我们选择比较简单和复位比较方便的按键复位。按键复位除了可以引脚RST作用是复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。在按键按下后，系统复位，这样是比较方便的。在复位电路中添加按键主要是为了能够更快更方便的复位，电容是为了复位后进行充电，上拉电阻是为了起限流的作用，更好的保护电路。UKESV图33复位电路无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第12页共36页34报警电路当水阀控制系统的水温超出设定的温度时，P23输出低电平“0”时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得大约5V电压鸣叫，发出报警声；单片机的P21输出低电平，此时红色指示灯亮，直到低于设定的最低温度时，P23输出高电平时，三极管截止，蜂鸣器停止发声，P11输出电平高电平，发光二极管灭。报警器如图34所示35主控电路本系统电路的主控部分是用户端信息采集单元正常工作的核心，综合以上考虑，主机选用ATMEL公司的52系列单片机AT89S52来实现,利用单片机软件编程灵活、自由度大，简单稳定的特点,力求用软件完善各种控制算法和逻辑控制。本系统选用的AT89S52芯片时钟可达12MHZ,运算速度快,控制功能完善。其内部具有128字节RAM,而且内部含有4KB的FLASHROM不需要外扩展存储器,可使系统整体结构更为简单、实用。主要特性（1）一个8位的微处理器（CPU）。（2）片内数据存储器RAM（128B），用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等，AP89系列单片机最多提供1K的RAM。（3）片内程序存储器ROM（4KB），用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM，如8031、8032、80C31等。目前单片机的发展趋势是将RAM和ROM无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第13页共36页都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。（4）四个8位并行IO接口P0P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输出。（5）两个定时器计数器，每个定时器计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。为方便设计串行通信，目前的52系列单片机都会提供3个16位定时器/计数器。（6）五个中断源的中断控制系统。（7）一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行IO口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。（8）片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12MHZ。9EXLSNC图35AT89S52引脚图部分引脚使用说明（1）时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL2（18脚）接外部晶体和微调电容的一端；在8051片内它是振荡电路反相放大器无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第14页共36页的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。要检查8051/8031的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。XTAL1（19脚）接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，该引脚必须接地。（2）控制信号引脚RSTRST/VPD（9脚）RST是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持备用电源的输入端。当主电源VCC发生故障，降低到低电平规定值时，将5V电源自动两个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平时，就可以完成复位操作。RST引脚的第二功能是VPD，即接入RST端，为RAM提供备用电源，以保证存储在RAM中的信息不丢失，从而复位后能继续正常运行。（3）输入/输出端口P0/P1/P2/P3P0口（P00P07，3932脚）P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O口。作为漏极开路的输出端口，每位能驱动8个LS型TTL负载。当P0口作为输入口使用时，应先向口锁存器（地址80H）写入全1，此时P0口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。作输入口使用时要先写1，这就是准双向口的含义。在CPU访问片外存储器时，P0口分时提供低8位地址和8位数据的复用总线。在此期间，P0口内部上拉电阻有效。P0口主要是用来控制LCD显示屏。P1口（P10P17，18脚）P1口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。P1口每位能驱动4个LS型TTL负载。在P1口作为输入口使用时，应先向P1口锁存地址（90H）写入全1，此时P1口引脚由内部上拉电阻拉成高电平。时，它输出高8位地址。P3口（P30P37，1017脚）P3口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。P3口每位能驱动4个LS型TTL负载。P3口与其它I/O端口有很大的区别，它的每个引脚都有第二功能，如下P30（RXD）串行数据接收。P31（RXD）串行数据发送。P32（INT0）外部中断0输入。P33（INT1）外部中断1输入。P34（T0）定时/计数器0的外部计数输入。P35（T1）定时/计数器1的外部计数输入。P36（WR）外部数据存储器写选通。P37（RD）外部数据存储器读选通。36LCD液晶显示模块显示部分可以分为LED数码管和LCD显示。LED数码管只可以显示数字和简单的字符，限无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第15页共36页制了应用范围，同时显示效果不太美观，而且不可以显示出图形和汉字，价格相对于较低。在本系统中要求水温采用三位数字显示，包括2位整数及1位小数。范围000999摄氏度。同时要显示温度的加减，为了更方便更美观的显示实时温度，我们选择用液晶显示实时的温度。液晶显示集成体积小重量轻，功率消耗小，显示质量高，无电磁辐射，简单方便的数字接口可以显示多行数字和汉字的优点越来越多的被运用在各种场合。液晶显示器（LCD）英文全称为LIQUIDCRYSTALDISPLAY，它是一种采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器。以LCD显示液晶屏为核心，和CRT显示器相比，LCD的优点是很明显的。由于通过控制是否透光来控制亮和暗，当色彩不变时，液晶也保持不变，这样就无须考虑刷新率的问题。根据LCD显示液晶屏客显示的内容的不同。液晶显示模块客分为数显液晶模块，点阵字符液晶模块，点阵图形液晶模块。本系统中考虑到成本，和具体的显示为三位数字和一个点，例如“276”摄氏度，选用了点阵字符液晶模块。点阵字符液晶模块集成有专用的行，列驱动器，控制器及必要的连接件，结构等。这种液晶显示模块可以显示数字和西文字符，功能有所提高，但是不能显示图形。在本系统中，我们选用1601字符型液晶显示模块，他是一种专门用来显示字母，数字，符号等的点阵型液晶模块。模块有14个引脚，如图所示。VSE3W589GN_KLCD1601引脚图LCD1601引脚介绍VSS（1脚）一般接地。VDD（2脚）接电源。无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第16页共36页VEE（3脚）液晶显示器对比度调整端，接电源时对比度最弱，接地时对比度最高（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）。RS（4脚）RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器，低电平0时选择指令寄存器。R/W（5脚）R/W为读写信号线，高电平（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。E（6脚）E（或EN）端为使能（ENABLE）端，下降沿使能。DB0（7脚）低4位三态、双向数据总线0位（最低位）。DB1（8脚）低4位三态、双向数据总线1位。DB2（9脚）低4位三态、双向数据总线2位。DB3（10脚）低4位三态、双向数据总线3位。DB4（11脚）高4位三态、双向数据总线4位。DB5（12脚）高4位三态、双向数据总线5位。DB6（13脚）高4位三态、双向数据总线6位。DB7（14脚）高4位三态、双向数据总线7位（最高位）（也是BUSYFLANG）。寄存器选择控制AP89C52的P2口作为数据线，用P34、P36、P35分别作为LCD的E、R/W、RS。其中E是下降沿触发的片选信号，R/W是读写信号，RS是寄存器选择信号。本模块设计要点如下显示模块初始化首先清屏，再设置接口数据位为8位，显示行数为1行，字型为57点阵，然后设置为整体显示，取消光标和字体闪烁，最后设置为正向增量方式且不移位。向LCD的显示缓冲区中送字符，程序中采用2个字符数组，一个显示字符，另一个显示电压数据，要显示的字符或数据被送到相应的数组中，完成后再统一显示。首先取一个要显示的字符或数据送到LCD的显示缓冲区，程序延时25MS，判断是否够显示的个数，不够则地址加一取下一个要显示的字符或数据。无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第17页共36页37按键输入模块硬件电路设计图如下图所示。把单片机的P20P27端口通过8联拨动拨码开关连接到“44行列式键盘”，其中P20P23作为列线，P24P27作为行线，系统首先通过CPU对全部键盘进行扫描，即把第一根行线置为“0”状态，其余行线置于“1”状态，读入输入缓冲器的状态，若其状态全为“1”表明该行无键按下，再将第二根行线置为“0”状态，同样读入输入缓冲器的状态，如其状态也全为“1”，则置第一根行线置为“0”状态，以此类推。如读入输入缓冲器的状态不全为“1”，确定哪一根列线为“0”状态，当某个键的行线和列线都为“0”状态时，表明该键按下。KGND38温度检测模块（1）DS18B20基本特性DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的“一线器件”，体积更小、适用电压更宽、更经济。DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新的概念。DS18B20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为55125，在1085范围内，精度为05。DS18B20的精度较差为2。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、测量类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20内部结构主要由四部分组成64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第18页共36页DS18B20的实验板原理接线图如图GNQVC3BKR7P其中DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。此温度传感器上显示的温度同步显示到LCD1602上。（2）DS18B20功能特点1）采用单总线技术，与单片机通信只需要一根I/O线，在一根线上可以挂接多个DS18B20。2）每只DS18B20具有一个独有的，不可修改的64位序列号，根据序列号访问对应的器件。3）低压供电，电源范围从35V，可以本地供电，也可以直接从数据线上窃取电源（寄生电源方式）。4）测温范围为55125，在1085范围内误差为05。5）可编辑数据为912位，转换12位温度时间为750MS（最大）。6）用户可自设定报警上下限温度。7）报警搜索命令可识别和寻址哪个器件的温度超出预定值。8）DS18B20的分辩率由用户通过EEPROM设置为912位。9）DS18B20可将检测到温度值直接转化为数字量，并通过串行通信的方式与主控制器进行数据通信。DS18B20内部结构及功能DS18B20的内部结构如图15所示。主要包括寄生电源、温度传感器、64位ROM和单总线接口、存放中间数据的高速暂存器RAM、用于存储用户设定温度上下限值的TH和TL触发器、存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码（CRC）发生器等7部分。（3）DS18B20内部结构及功能DS18B20的内部结构如图所示。主要包括寄生电源、温度传感器、64位ROM和单总线接口、存放中间数据的高速暂存器RAM、用于存储用户设定温度上下限值的TH和TL触发器、存无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第19页共36页储与控制逻辑、8位循环冗余校验码（CRC）发生器等7部分。（4）初始化和温度读取DS18B20在出厂时以配置为12位，读取温度时共读取16位，所以把后11位的2进制转化为10进制后在乘以00625便为所测的温度，还需要判断正负。前5个数字为符号位，当前5位为1时，读取的温度为负数；当前5位为0时，读取的温度为正数。DS18B20的初始化1）先将数据线置高电平“1”。2）延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）。3）数据线拉到低电平“0”。4）延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）。5）数据线拉到高电平“1”。6）延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制。）7）若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒。8）将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。DS18B20的写操作1）数据线先置低电平“0”。2）延时确定的时间为15微秒。3）按从低位到高位的顺序发送字节（一次只发送一位）。4）延时时间为45微秒。5）将数据线拉到高电平。6）重复上（1）到（6）的操作直到所有的字节全部发送完为止。7）最后将数据线拉高。DS18B20的读操作1）将数据线拉高“1”。2）延时2微秒。3）将数据线拉低“0”。4）延时15微秒。5）将数据线拉高“1”。6）延时15微秒。7）读数据线的状态得到1个状态位，并进行数据处理。8）延时30微秒。无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第20页共36页第四章软件系统的方案设计41软件设计总体思路及主程序流程图本系统采用C语言编写，主程序主要由四部分构成,系统通电后首先初始化系统,依次完成温度采集、温度处理、数据显示、键盘处理等四项功能。温度采集部分主要完成4个温度测试点的温度数据采集任务；温度处理部分主要是将采集到的温度数据与用户设定的各点上下限温度值进行比较处理，并判断是否超出设定的上下限值，如果超出则蜂鸣器报警；数据显示部分主要实现温度数据的显示，显示方式根据设计要求支持1到4个温度测试点的轮流循环显示和固定显示两种方式；键盘处理部分主要实现用户对系统参数的设置，结合显示部分，实现用户与系统之间的人机接口。系统软件主流程如图所示程序主流程图42测温模块流程图温度的采集和测量每一片DSL8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号，在出厂前已写入片内ROM开始初始化系统温度采集温度处理数据显示键盘处理无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第21页共36页中，主机在进入操作程序前必须逐一接入DSL8B20，用读ROM33H命令将该DSL8B20的序列号读出并登录。当主机需要对众多在线DSL8B20的某一个进行操作时首先要发出匹配ROM命令55H，紧接着主机提供64位序列包括该DSL8B20的48位序列号之后的操作就是针对该DSL8B20的，而所谓跳过ROM命令即为之后的操作，是对所有DSL8B20的框图中先有跳过ROM即是启动所有DSL8B20进行温度变换之后通过匹配ROM再逐一地读回每个DSL8B20的温度数据在DSL8B20组成的测温系统中主机在发出跳过ROM命令之后再发出统一的温度转换启动码44H就可以实现所有DSL8B20的统一转换再经过1S后就可以用很少的时间去逐一读取这种方式，使其T值往往小于传统方式。单总线已经挂接了3个DS18B20。DS18B20的ROM代码并在AT89C52单片机内部的中建立了测量位置点和传感器64位ROM代码之间的关系表,对多个温度的巡回测量的步骤1发跳过ROM命令CCH。2发启动所有在线的DS18B20进行温度转换命令44H。3延迟1S。4发匹配ROM命令55H。5按照AT89C51中建立的关系表的顺序取出64位ROM代码发送到单总线。6发读温度值命令BEH,读取温度值。7进行CRC校验和数据处理后送LCD显示器显示。8重复第4步到第7步,直到所有的DS18B20测量处理完。9再重复第1步到第8步,进行下一轮的巡回测量。无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第22页共36页DS18B20操作流程图无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第23页共36页UNSIGNEDCHARDS18B20INITUCHARIDSPORT0/将总线拉低480US960USI70WHILEI/延时642USDSPORT1/然后拉高总线，如果DS18B20做出反应会将在15US60US后总线拉低I0WHILEDSPORT/等待DS18B20拉低总线IIFI5/等待5MSRETURN0/初始化失败无锡职业技术学院毕业设计说明书（论文）第24页共36页DELAY1MS1RETURN1/初始化成功VOIDDS18B20WRITEBYTEUNSIGNEDCHARDATUINTI,JFORJ0J1UCHARDS18B20READBYTEUCHARBYTE,BIUINTI,JFORJ8J0无锡职业技术学
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