基于单片机的温度控制系统 2(3)

低电平延时2us，然后主机转入输入模式延时12us，然后读取总线当前电平，然后延时50us

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3.2.2 ROM操作命令

当主机收到DSl8B20 的响应信号后，便可以发出ROM 操作命令之一，这些命令如表2.2：ROM操作命令。

3.3 DS18B20的测温原理

3.3.1 DS18B20的测温原理:

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 中。主机在进入操作程序前必须用读ROM(33H)命令将该DSl8B20的序列号读出。

程序可以先跳过ROM，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。

DS18B20的测温原理如图2.4所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2.3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，该过程启动加热模块，加热模块是由电加热器以及电磁继电保护器组成，电加热器选用英国沃克（WALKER）A55TH型号的电加热器功率为10KW，并串接电磁继电器作为保护。电风扇模块用于温度过高时的降温操作，电风扇选用国产众信轴流风扇HC12038M12功率为100W，此款风扇性价比高且能很好的满足本次设计需求。通过电加热器和电风扇的使用致使温度寄存器值达到被测温度值，即可完成设计任务。

国内生活电压为220V，电加热器的功率10KW，由公式得P=U×I， 电流I=10KW÷220V=45.46A

可见电流过大应加载电磁继电器作为电路保护。

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表3－1 ROM操作命令

指令 读ROM 符合ROM 约定代码 33H 55H 功 能 读DS18B20 ROM中的编码 发出此命令之后，接着发出64位ROM编码，访问单线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DS18B20发温度变换命令，适用于单片工作。

续表3－1

告警搜索 命 令 温度变换 0ECH 执行后，只有温度超过设定值上限或者下限的片子才做出响应 44H 启动DS18B20进行温度转换，转换时间最长为500MS，结果存入内部9字节RAM中 读暂存器 写暂存器 0BEH 4EH 读内部RAM中9字节的内容 发出向内部RAM的第3，4字节写上、下限温度数据命令，紧跟读命令之后，是传送两字节的数据 复制暂存器 重调E2PRAM 读 供 电 方 式

48H 0BBH 0B4H 将E2PRAM中第3，4字节内容复制到E2PRAM中 将E2PRAM中内容恢复到RAM中的第3，4字节 读DS18B20的供电模式，寄生供电时DS18B20发送“0”，外接电源供电DS18B20发送“1” 另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。

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斜坡累加器 预 置 计数比较器 低温度系数 振 荡 器 减法计数器 预 置 减到0 温度寄存器 高温度系数 振 荡 器 减法计数器 图3－4 测温原理内部装置

减到0 3.3.2 DS18B20的测温流程

初始化 DS18B20 跳过ROM 匹配 温度变换 延时1S 数码管显示 转换成显示码 读暂存器 跳过ROM 匹配 图3－5 DS18B20测温流程

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4 单片机接口设计

4.1 设计原则

DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图3.1所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。本设计采用电源供电方式， P1.1口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管和89S51的P1.0来完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10 μs。采用寄生电源供电方式是VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三状态的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤： ? 初始化； ? ROM操作指令； ? 存储器操作指令。

4.2 引脚连接

4.2.1 晶振电路

单片机XIAL1和XIAL2分别接30PF的电容，中间再并个12MHZ的晶振，形成单片机的晶振电路。

4.2.2 串口引脚

P0口接9个2.2K的排阻然后接到显示电路上。P1.0温度传感器DS18B20如图3.1

所示。

单 18B20 P1.0 片机 图4－1 DS18B20与单片机的接口电路 P1.1和P1.2引脚接继电器电路的4.7K电阻上，P1口其他引脚悬空

P2口中P2.0、P2.1、P2.2、P2.3分别接到显示电路的4.7K电阻上，P2.5接蜂鸣器电路，其他引脚悬空

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GND VCC

P3口中P3.5、P3.6、P3.7接到按键电路

4.2.3 其它引脚

ALE引脚悬空，复位引脚接到复位电路、VCC接电源、VSS接地、EA接电源

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