基于单片机的温度采集控制系统

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1、 毕业设计（论文）报告用纸 第 56 页 共 59 页摘 要 现今，自动控制技术尤其是温度控制技术在国内外得到广泛的应用和发展。时滞效应始终困扰着其实际应用，为此人们发明了多种控制方法来解决时滞问题，例如比例控制方式、DDC控制方式，本文将针对一种温度控制方式进行学习，并设计一个以8051单片机为核心、利用新型集成化智能1-Wire总线数字温度传感器DS18B20实现的温度采集控制系统，同时还阐述了直接数字控制（DDC）中的最少拍控制算法。 本设计采用以8位8051单片机作为系统的CPU。使用电加热器升温，直流电机风扇降温，配合键盘输入，液晶显示器显示。具有硬件结构简单、人机界面友善、管理功能

2、健全、系统可靠性高、记录数据准确、使用维护方便等优点。 本系统按照模块化程序设计思想，完成了对系统软件部分的设计，给出了各个功能模块的设计思想和流程图。温度采集控制控制系统不但能够准确地进行温度数据的采样转换，稳定进行升温、降温、恒温的控制过程，而且可以记录温度时间对应关系，并以现今广泛使用的液晶显示器作为输出设备，使数据读取更加直观。现场实验表明，该系统在测试过程中工作稳定，满足设计要求。 在系统设计过程中利用WAVE仿真器通过实验机配套的串行通讯电缆，将电缆的一端与实际机相连，另一端与PC机的串行口相连，构成一个8051单片机在线仿真调试系统，完成了本系统软硬件的开发调试。关键字：温度采集

3、控制系统；单片机；DS18B20；DDCAbstract Nowadays, the automatic control technique is a temperature particularly controls technique at domestic and international get the extensive application with develop. Time postpone effect perplex always in fact on the occasion of applied, for this person invents various co

4、ntrols method to resolve the problem of Time postpone. This paper introduces a design of temperature data acquisition system based on single-chip 8051. The system collects temperature data through 1-Wire Digital Thermometer DS18B20, and the control algorithm of fuzzy adjustment of DDC parameters is

5、presented. The temperature data acquisition and control system adoption with 8 8051 single a machine for system CPU. The usage electricity heating apparatus heats, the direct current electrical engineering fan reduces the heat, matching with the keyboard importation, displays with the LCD. It has si

6、mple structure, high system reliability, and the data recorded are reliable and the operation and maintenance are convenient. This system according to mold a design for turning procedure design toughing, completing to system software part of designs, giving each function mold piece thought with flow

7、 chart. A function temperature control system can proceed accurately the data adopts the kind converts, stabilizing the proceeding heat, reduce the heat, the control process of the constant temperature, and can satisfy completely to the request of the system accuracy. and can show them to the operat

8、ors by the way of the Liquid Crystal Display. This system used the present the usage the LCD and actions output equipments, make data kept the view more. The results of the experiments show that the system works stably and meets the expected design requirements. Make use of in system design process

9、the WAVE imitate the true machine passes a communication electric cable that experiment the machine kit, will the electric cable of on carrying to connect with each other with actual on board, another on carrying to adjust to try with the machine of PC a hardware for connecting with each other, cons

10、tituting first 8051 single a machines on-line imitating really adjusting trying system, completing this system with the development of the software.Key words: temperature data acquisition and control system；single-chip；DS18B20；DDC目 录引言 11 绪论31.1课题背景31.2立题的目的和意义31.3温度采集控制系统的预期功能和基本原理31.4本系统主要研究内容42 温

11、度采集控制系统总体分析与设计52.1温度采集控制系统的组成和工作原理52.2温度采集转换系统62.3升降温控制系统系统72.4键盘显示系统92.5报警系统92.6电源系统102.7硬件电路设计102.7.1系统硬件配置102.7.2主要元件简介103 软件系统设计223.1 软件总体设计223.2 系统初始化函数233.3 控制函数233.4 键盘显示函数243.5 降温函数243.6 曲线算法253. 采样263. 时间函数274 调试与运行284.1 WAVE仿真器调试软件284.2 功能模块的调试294.3 综合测试30结论31致谢32参考文献33附录一 系统电路原理图34附录二 系统P

12、CB图35附录三 系统源程序36引 言温度是一个很重要的基本物理量，自然界中任何物理、化学过程都紧密地与温度相联系，在许多生产过程中，温度测量和控制都直接和安全生产、保证产品质量、提高生产效率、节约能源等重大经济技术指标相联系，因此温度测控技术在国民经济各个领域中都受到了相当的重视。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等；控制方案有直接数字控制（DDC），推断控制，预测控制，模糊控制（Fuzzy），专家控制(Expert Control)

13、，鲁棒控制（Robust Control），推理控制等。温度的测控技术已由模拟测控技术逐渐让位与以单片机为主的微处理器测控技术，形成数字与模拟混合的测控系统和纯数字测控系统的应用，并正向全数字测控方向快速发展。单片机是在一块硅片上集成了各种部件的微型计算机，这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。用单片机取代模拟电路作为温度的测量控制器有如下优点：（1）可靠性高。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，其工业抗干扰能力优于一般的通用CPU，且程序指令、系统常数均固化在ROM中，不易破坏，硬集成度高，使系统整体可靠性大大提高。（2）易于扩

14、展。单片机内具有计算机正常运行所必需的部件，芯片外部有许多供扩展用三总线及并行、串行管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。（3）控制能力强。为满足工业控制要求，单片机的指令系统均有极为丰富的条件分支转移指令、I/O端口的逻辑操作以及位处理能力。（4）体积小。由于单片机的高集成度，整个电路系统的体积有得到大幅度缩小，使便携式仪器的制造成为可能。要想构成一个先进的温度测控系统，除了采用单片机作为其控制器外，性能优良的温度传感器也是必不可少的。智能温度传感器是在模拟集成温度传感器/控制器的基础上发展而成的第三代温度控制器，它将温度传感器、A/D转换器、寄存器、接口电路集成在一个芯片中，有的还包含

15、中央处理器（CPU）、只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM或SRAM）、实时日历时钟以及温度控制与报警电路等。其主要优点是：数字化输出、测试及控制能力强、传输距离远、抗干扰能力强、微型化、微功耗、易于配微控制器（MCU）或微型计算机进行数据处理或温度控制。本系统紧跟当今传感器的发展潮流，选用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器作为温度采集控制部件以实现更高的系统指标。本设计的控制对象为一恒温装置，输入为加在升降温装置两端的电压，输出为恒温装置的温度。输入和输出的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1)。控温范围为-55+125，所采用的控制方案为直接数字控制（

16、DDC）中的最少拍控制。本设计采用总线技术和模块化结构，实现了由MCS51单片机和DS18B20型单线智能温度传感器组成的智能温度测控系统，甩掉了传感器变送器A/D转换器单片机的传统模式，大大减少了电路中元器件和I/O连线，创建了一种新型的高稳定可靠温度测控系统。 通过P3.2口，单片机与温度传感器可互发信息，从而共同进行相应的信息处理。在配套程序的驱动下，单片机端设置并发送上限温度HT和下限温度LT给温度传感器，同时读取温度传感器发来的当前温度CT，进行相应显示及处理。当CT超过HT，将点亮红色LED并驱动制冷控制所对应的继电器，从而进行报警提示及制冷控制。当CT低于LT，温度控制器将点亮蓝

17、色LED并驱动加热控制所对应的继电器，从而进行报警提示及加热控制。除了上述可以将现场温度维持在上限温度和下限温度之间的一定范围内外，当设置的上限温度HT和下限温度LT为同一温度值时，温度测控系统将使现场温度保持在相应的恒温状态。温度控制器的LCD将显示时间、当前温度 、上限温度和下限温度。1 绪 论1.1 课题背景温度控制是自动控制经常讨论的课题之一，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛，可以说在生产生活中无处不在，例如锅炉、电冰箱等。而由温度控制带来的时滞效应难题始终困扰着实际应用。随着科学技术的高速发展，温度控制技术得到了很大的进步，其应用的领域也不断的扩大。本文将使用8051型

18、单片机对温度控制的基本原理实例化，设计一个带有多功能的、能够减小时滞效应的温度采集控制系统。目的是利用毕业设计的这段时间学习一种利用8051型单片机进行温度采集控制的方法。1.2 立题的目的和意义8051型单片机是常用的控制芯片，在智能仪器仪、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温度采集控制系统的实例也很多。使用8051单片机能够实现温度全程的自动控制，而且8051单片机易于学习、掌握，性能价格比高。使用8051型单片机设计温度采集控制系统，可以即时、精确的反映温度变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度点保持恒温等多种控制方式，可以应用到空调、锅炉、电热器

19、一类的设备上。1.3 温度控制系统的预期功能和基本原理多功能温度控制系统的设计初衷是满足实际生产中温度控制的需要。为此本系统针对实际应用开发了两种温度控制的模式。第一种控制模式类似于空调，锅炉等需要保持在一定区间内恒温的设备，他们都需要有加温或降温功能，有的当温度超过一定上限时会报警。本系统中把这种工作模式命名为Control模式，简写为C模式。系统工作在这种模式下时，首先系统会提示用户输入温度的上限与下限的温度值。然后根据实际温度的情况决定采取那些方案。如下图131所示：图131 第一种控制模式示意图该时刻的实际温度低于用户设定的下限温度，所以此时刻系统正处于升温状态，直到实际温度到达上限温

20、度值，系统才停止升温。反之，如果实际温度高于用户设定的下限值时，系统处于降温状态。当实际温度超过用户设定的上、下限温度时，系统还会通过声音、警报灯来报警，同时启动相应的降升温措施。第二种模式在日常生产中是十分普遍的，例如铸造模具、热时效处理等都需要完成“升温恒温降温”反复的过程。本系统模拟了热时效的处理过程，采用“升温恒温升温恒温降温恒温降温”的梯形曲线过程，如下图132所示的：图132图131 第二种控制模式示意图这种模式对温度控制的要求比较高，技术指标也很多，例如必须保持采样时间有单位并且均匀、升温降温的过程要稳定、迅速等。常用的温度控制算法都采用PID算法。本设计从成本、设计复杂度、实用

21、性及开发时间诸多因素的考虑采用了DDC算法，主要体现在升降温过程中。系统为典型的反馈式温度控制系统，组成部分见图133。其中数字控制器的功能由8051单片机实现。图133温度控制系统组成框图1.4 本系统主要研究内容本系统所要完成的任务是：（1）能够实时、准确的采样温度值。（2）能够以DDC控制方式，进行升温、降温过程。（3）完成温度梯形曲线的变化过程。（4）更加人性化的设计。上、下界限温度能够用户输入并显示，声音、警报灯的报警功能等。2. 多功温度控制系统总体分析与设计2.1 温度控制系统的组成和工作原理多功能温度控制系统能是以8051单片机作为核心，周边设备使用DS18B20型单线智能温度

22、传感器、液晶显示芯片74HC00、继电器及其驱动电路、红、蓝色发光二极管、蜂鸣器、电加热器、直流电机风扇等。经DS18B20采集到的数字量与用户设定的温度值进行比较，即可得到现场温度和设定温度的偏差。用户设定值由键盘输入。由8051单片机构成的数字控制器按最小拍进行运算，计算出所需要的控制量。数字控制器的输出经标度变换后送给8051内部定时计数器转变为高低电平的不同持续时间，送至继电器及其驱动电路，触发晶闸管并改变其导通角大小，从而控制电加热器的加热电压，起到控温的作用。系统基本硬件结构框图如图211所示。其功能和原理如下：（1）8051：负责中心运算和控制，协调系统各个模块的工作。（2）温度

23、温度传感器DS18B20：负责温度与数字量的转化。其精度可精确到小数点后四位。（3）功率模块：采用随机型固态继电器控制加热设备的方式。随机型固态继电器采用低电压输入方式，一般为DC310V，用可控硅做输出器件。这样控制部分与大功率部分实现隔离，可抑制干扰。图211系统基本硬件结构框图（4）人机交互模块：用4X1键盘和液晶显示器构成友善的人机交互界面。（5）抗干扰模块：使用看门狗芯片X25045，其看门狗功能将对系统起到有效的监视作用，内含512B串行E2PROM，具有掉电非易失特性，在本系统中做数据备份用。（6）红、蓝色LED，蜂鸣器：负责系统的报警功能。当温度超过用户设定的上、下限值时系统将

24、报警。LED灯在单片机的控制下点亮，同时蜂鸣器发出报警声，通知用户采取相应的措施。2.2 温度采集转换系统在设计此类系统时，传统的方法是通过热敏电阻或模拟集成温度传感器采集温度的模拟量，再用A/D器将转换后的数字量送给单片机，这些方案的主要缺点是精度差，（例如典型的模拟集成温度传感器AD590的精度仅为0.5）并且因为采用了A/D转换器使电路过于复杂。基于简化电路，提高性价比的考虑，本设计采用集成化智能型温度传感器DS18B20完成现场温度的采集。系统电路图如图221所示图221温度转换采集系统电路图DS18B20是美国DALLAS公司生产单线智能温度传感器，其采用DALLAS公司独特的“单线

25、（1Wire）总线”专有技术，通过串行通信接口（I/O）直接输出被测温度值（912位二进制数据，含符号位）。其工作在在12位模式下时，所对应的温度分辨力高达0.0625。温度/数字转换时间的典型值为93.75ms。根据定义，单线总线只有一根线，这意味着总线上每个器件只能分时驱动单线总线，并要求每个器件必须有漏极开路输出或三态输出的特性。 DS18B20的单线接口I/O就属于漏极开路输出。在单线总线上必须接上拉电阻，其电阻值约为5K（标称值可取5.1 K或4.7 K）。当单线总线上挂有多个从属器件时，也称之为多点总线。单线总线杂空闲状态下呈高电平。操作单线总线时，必须从空闲状态开始。单线总线加低

26、电平的转换时间超过480us时，总线上所有的器件均被复位。在主CPU发出复位脉冲后，从属器件就发出应答脉冲（PRESENCE PULSE），来通知主CPU它已经作好了接收数据和命令的准备工作。DS18B20与微处理器的电路接法如图222所示：寄生电源接法外部电源接法图222 DS18B20与微处理器连接图而传统温度采集转换系统则通过温度传感器集成芯片将温度变化量转换成电流值变化量，输入放大电路转换为电流变化量，再输入ADC0809将模拟信号转换为数字信号。利用单片机采集并存储采集到的数据。系统电路图如下图223所示。图223传统温度采集转换系统电路图2.3 升降温控制系统本系统使用DDC控制技

27、术。DDC控制是当现场温度在用户设定的上、下限温度范围内时，加热器或降温器的工作随着温度接近临界值而相应调整的一种控制方式，通常所说的DDC段一般定为5，当温度变化超出这个范围时，加热器或降温器被控制为DDC控制，一般有下面二种控制方式：时间DDC型、电流DDC型，DDC控制能消除开关型控制产生的锯齿波形，减少对电网的冲击，如图231的DDC控制一般不用在负载变化范围较大而控制精度又较高的场合。图231 DDC控制下的现场温度曲线此系统由继电器及其驱动电路，直流电机风扇，散热片及电加热器组成，完成温度的升降。利用继电器及其驱动电路，直流电机风扇相组合可实现风扇的转速控制，驱动电路实际上是一个复

28、杂的放大电路，如图232所示： 图232继电器及其驱动电路电路图连接到直流电机风扇后，转动方向是由电压来控制的，电压为正则正转，电压为负则反转。转速大小则是由输出脉冲的占空比来决定的，正向占空比越大则转速越快，反向转则占空比越小转速越快。见下面图233:图233直流电机风扇控制脉冲图在程序设计中用P1.4控制送出脉冲。P1.4为“1”时，输出12V；P1.4为“0”时，输出0V。用输出脉冲后的延时时间来决定输出电压值，具体的情况将在第三章中说明。2.4 键盘显示系统本系统的用户界面利用人机工程学原理，运用系统科学理论和系统科学方法进行设计，使其能够适合操作者的应用需求。LCD的应用使操作者能够

29、用容易理解的方式显示控制系统的当前状态和操作者关心的信息，例如当前时间、当前温度、上限温度、下限温度。系统给操作者提供容易理解和充分的信息提示，以方便操作者的正确使用。同时，还考虑了用户操作界面有较好的容错能力，提高了系统的整体综合能力。系统的连接图如图241所示。图241键盘显示系统电路图本设计由74HC00芯片控制的4键键盘和液晶显示器组成，以实现用户的输入与数据输出。第一个键的作用是配合第三个键（加1）和第四个键（减1）对进行时间设定，第二个键的作用是配合第三个键（加1）和第四个键（减1）对上、下限温度进行设定。2.5 报警系统报警系统由声报警和光报警组成。声报警通过P1.6接控制爱迪克

30、系统的音效模块发声，用单片机控制P1.6产生一定频率的方波就可以实现音效模块的发声。音效模块是一个带有扬声器的放大电路。其电路图如图251所示。图251报警系统（声报警）电路图光报警由1个红色发光二极管和1个蓝色发光二极管组成，一共需要2根数据线，使用单片机直接控制。要实现的功能是在第一种工作模式下时，当现场温度高于用户设定的上限温度时，红色发光二极管点亮；当现场温度低于用户设定的下限温度时，蓝色发光二极管点亮。在第二种工作模式下，保持恒久熄灭状态。其电路图如图252所示。图252报警系统（光报警）电路图2.6 电源系统电源的滤波、保护电路对电源有重要的意义，系统能否安全使用，很大程度上取决于

31、电源的稳定和保护。本设计使用4个二极管构成的桥式整流电路为其整流电路，如图261所示。滤波电路选用电容滤波，稳压选用三稳压块7805和7812，此电路简单适用。继电器和直流电机风扇用到12V电源，单片机等使用+5V电源。本电源系统由U1（7805）、U2（7812）和发光二极管LED及相关阻容元件构成，其中U1输出稳定的5V电压，U1输出稳定的12V电压。发光二极管在这里作为电源指示，R3为LED的限流电阻。C8，C9，C10，C11为电源滤波电容。 图261电源系统电路图2.7 硬件电路设计2.7.1 系统硬件配置采用总线型结构的设计。由P0口作数据线，P0口和P2口共同作地址线。2.7.2

32、 主要元件简介1. 8051单片机8051是Intel公司于80年代初推出的8位嵌入式微控制器（内部数据总线为8位，外部数据总线为8位），它与MCS96系统中的其它芯片相比，具有性能高、功能全、售价低廉、使用方便（48PINDIP）等优点。8051在工业应用方面有许多明显的特点，它具有灵活方便的8位总线外围支援器扩展功能，而在数据处理方面又有8位微机的快速功能。由于大的高度集成化已把许多常驻用的输入检测输出控制通道都制作在同一块硅片上，大大地灵活了外部连线，增强了系统的稳定性并且速度快（时钟12MHz），非常适合于工业环境下安装使用。因此本系统CPU选用8051芯片。8051单片机引脚采用40

33、双列直插式封装结构。其引脚图如图271所示。8051CPU中的主要元件有：高速寄存器阵列、特殊功能寄存器（SFR）、寄存器控制器和算术逻辑单元（RALU）。它与外部通讯是通过特殊功能寄存器SFR或存储器控制器进行的。8051CPU的主要特色是体积小，重量轻，抗干扰能力强，售价低，使用方便。此外，通过SFR还可以直接控制I/O、A/D、PWM、串行口等部件的有效运行。CPU内部的一个控制单元和两条总线寄存器阵列和EALU连接起来。这两条总线是：16位地址总线（A-BUS）和8位数据总线（D-BUS）。数据总线仅在RALU与寄存器阵列或SFR之间传送数据，地址总线用作上述数据传送的地址总线或用作与

34、寄存器控制器连接的多路复用地址/数据总线。CPU对片内RAM访问是直接访问和通过寄存器R0，R1间接访问的。8051工作时所需的时钟可通过其XTALL输入引脚由外部输入，也可采用芯片内部的振荡器。8051的工作频率为612MHz。在本系统中采用11.0592MHz频率。图271 8051单片机引脚图8051每次上电时必须复位。所谓复位，就是让单片机应用系统在正式工作之前处于一种特定状态，即正式工作前的起点，这个任务就是由复位电路来完成。8051单片机在引脚RESET/Vpp出现高电平时实现复位和初始化。RESET由高电平变低电平后，单片机从0000h地址开始执行程序，其初始复位不影响内部RAM

35、的状态，包括工作寄存器R7R0。在正常运行的情况下，要实现复位操作，必须使RESET引脚至少保持两个机器周期的高电平。CPU在第二个机器周期内执行内部复位操作，以后每一个机器周期重复一次，直至RESET端电平变低。复位期间不产生ALE及PSEN信号。8051的内部结构框图如图272所示。图272 8051单片机内部结构框图2. 1602液晶显示器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，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。本设计使用的字符型液晶模块是一种用5x7点阵图形来显示字符的液晶显示器，容量为1行2行16个字。 1602采用标准的16脚接口，其中VS

36、S为地电源，VDD接5V正电源，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”，可通过一10K的电位器调整对比度。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。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。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。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。D0D7为8位双向数据线。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)存储了160个点阵字符图形，如图2

37、-7-1所示，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如表271所示:指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清显示0000000001光标返回000000001*置输入模式00000001I/DS显示开/关控制0000001DCB光标或字符移位000001S/CR/L*置功能00001DLNF*置字符发生存储器地址0001字符发生存储器地址（ACG）

38、置数据存储器地址001显示数据存储器地址（ADD）读忙标志或地址01BF计数器地址（AC）写数到CGRAM或DDRRAM10要写的数据从CGRAM或DDRRAM11读出的数据表271 1602液晶模块指令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都可以通过指令编程来实现。（说明：1为高电平、0为低电平） 指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置 指令2：光标复位，光标返回到地址00H 指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效 指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电

39、平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标 指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符 指令7：字符发生器RAM地址设置 指令8：DDRAM地址设置 指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令10：写数据 指令11：读数据

40、1602液晶显示模块可以和单片机8051直接连接，电路如图273所示。图2731602液晶模块与8051单片机连接图液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在哪里显示字符，表272是1602的内部显示地址。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16100 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F240 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F表272

41、 1602液晶模块内部显示地址图比如第二行第一个字符的地址是40H，那么是否直接写入40H就可以将光标定位在第二行第一个字符的位置呢？这样不行，因为写入显示地址时要求最高位D7恒定为高电平1所以实际写入的数据应该是01000000B（40H)+10000000B(80H)=11000000B(C0H) 以下是在液晶模块的第二行第一个字符的位置显示字母“A”的程序：RS EQU P3.0RW EQU P3.1E EQU P3.5ORG 0000HMOV P1,#00000001B ；清屏ACALL ENABLEMOV P1,#00111000B ；8位2行5x7点阵ACALL ENABLEMOV

42、 P1,#00001111B ；显示器开、光标开、闪烁开ACALL ENABLEMOV P1,#00000110B ；文字不动，光标自动右移ACALL ENABLEMOV P1,#0C0H ；写入显示起始地址（第二行第一个位置）ACALL ENABLEMOV P1,01000001B ；字母A的代码SETB RS ；RS=1CLR RW ；RW=0CLR E ；E=0ACALL DELAYSETB E ；E=1AJMP $ENABLE: CLR RS ；写入控制命令的子程序CLR RWCLR EACALL DELAYSETB ERETDELAY: MOV P1,#0FFH ；判断液晶显示器是否

43、忙的子程序CLR RSSETB RWCLR ENOPSETB EJB P1.7,DELAY ；如果P1.7为高电平表示忙就循环等待RET 程序在开始时对液晶模块功能进行了初始化设置，约定了显示格式。注意显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预，每次输入指令都先调用判断液晶模块是否忙的子程序DELAY，然后输入显示位置的地址0O0H，最后输入要显示的字符A的代码41H。3. DS18B20数字温度传感器 DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1Wire，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

44、。一、DS18B20的性能特点（1）DS18B20采用DALLAS公司独特的“单线（1-Wire）总线”专有技术，通过串行通信接口（I/O）直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）。（2）测温范围是55+125。其分辩力为0.5，但若采用高分辨力模式，分辩力可达0.1。温度/数字量转换时间的典型值为200ms，最大值为500 ms。（3）内含64位经过激光修正的只读存储器ROM，扣除8位产品系列号和8位循环冗余校验码CRC之后，产品序号占48位。出厂前就作为DS18B20唯一的产品序号，存入其ROM中，在构成大型温控系统时，允许在单线总线上挂接多片DS18B20。（4）适配各种单片机或系统

45、机。（5）用户可分别设定各路温度的上、下限并写入随机存储器RAM中。利用报警搜索命令和寻址功能，可迅速识别出发生了温度越限报警的器件。（6）内含寄生电源。该器件既可以由单线总线供电，也可选用外部+5V电源（允许电压范围是3.45.5V），进行温度/数字转换时的工作电流约为1.5 mA，待机电流仅为25uA，典型功耗为5mW。二、DS18B20的引脚介绍PR35封装的DS18B20的引脚排列图274，其引脚功能描述见表2-7-1。图274 DS18B20的引脚排列图DS18B20详细引脚功能描述如表273所示：序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用

46、着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。表273 DS18B20引脚功能描述图三、DS1820的工作原理 DS1820的内部结构如图275所示。由图275可知，DS1820由三个主要数字器件组成： 64bit闪速ROM；温度传感器；非易失性温度报警触发器TH和TL。64bit闪速ROM的结构如图276所示图275 DS1820内部结构图图276 DS1820内部的64bit闪速ROM结构图它既可寄生供电也可由外部电源供电。在寄生供电情况下，当总线为高电平时，DS1820从总线上获得能量并储存在内部电容上当总线为低电平时，由电容向DS

47、1820供电。DS1820的测温原理：内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数，低温时振荡器的脉冲可以通过门电路，而当到达某一设置高温时振荡器的脉冲无法通过门电路。计数器设置为-55时的值，如果计数器到达0之前，门电路未关闭，则温度寄存器的值将增加，这表示当前温度高于-55。同时，计数器复位在当前温度值上，电路对振荡器的温度系数进行补偿，计数器重新开始计数直到回零。如果门电路仍然未关闭，则重复以上过程。温度表示值为9bit，高位为符号位，其结构如下： 对DS1820的使用，多采用单片机实现数据采集。处理时，将DS1820信号线与单片机一位口线相连，单片机可挂接多片DS1820，从而实现多点

48、温度检测系统。系统对DS1820的操作以ROM命令和存储器命令形式出现。 （1）ROM命令代码及其含义 READROM命令代码33H：如果只有一片DS1820，可用此命令读出其序列号，若在线DS1820多于一个，将发生冲突。 MATCHROM命令代码55H：多个DS1820在线时，可用此命令匹配一个给定序列号的DS1820，此后的命令就针对该DS1820。 SKIPROM命令代码CCH：此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有DS1820。 SEARCHRDH命令代码F0H：用以读出在线的DS1820的序列号。ALARMSEARCH命令代码ECH：当温度值高于TH或低于TL中的数值时，此命令可

49、以读出报警的DS1820。 （2）存储器操作命令代码及其含义 WRITESCRATCHPAD命令代码4EH：写两个字节的数据到温度寄存器。 READSCRATCHPAD命令代码BEH：读取温度寄存器的温度值。 COPYSCRATCHPAD命令代码48H：将温度寄存器的数值拷贝到EERAM中，保证温度值不丢失。 CONVERT命令代码44H：启动在线DS1280做温度A/D转换。 RECALL EE命令代码B8H：将EERAM中的数值拷贝到温度寄存器中。 READPOWERSUPPLY命令代码B4H：在本命令送到DS1280之后的每一个读数据间隙，指出电源模式：“0”为寄生电源；“1”为外部电源

50、四、DS18B20的使用方法由于DS18B20采用的是1Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行

51、写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。DS18B20的复位时序 DS18B20的读时序对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。DS18B20的写时序对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总

52、线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。4X25045看门狗芯片在微机智能测控系统的设计中，断电数据保存功能、看门狗功能、上电掉电复位功能、电源电压监控功能等对系 统是非常重要的。美国Xicro公司生产的X25045芯片集上述功能于一身，这种组合大大简化了硬件设计，提高了系统的 可靠性，减少了对印制电路板的空间要求，降低了成本和系统功耗。 X25045芯片的引脚排列如图277所示。图277看门狗芯片X25045引脚图CS（脚）为片选输入端，CS电平变化将复位看门狗定时器。 SO（脚）为串行输出端，数据由此脚输出，串行时钟SCK（脚）的下降沿同步输出数据

53、。 WP（脚）为写保护输入端，当WP为低电平时，X25045的非易失性写操作被禁止，其它功能正常，WP为高电平时所有功能正常。 SI（脚）为串行输入端，所有写入的数据、操作码、字节地址在此脚上输入，数据由串行时钟的上升沿锁存。 RESET（脚）为复位输出端，高电平有效，漏极开路输出方式。用于电源检测和看门狗定时器。 Vss（脚）为接地端。 Vcc（脚）为电源正端，X25045芯片的电源电压有两种规格，一种是45V至55V，另一种是27V至55V。 X25045芯片有4K位串行E2PROM；可编程的看门狗定时器；低电压Vcc检测；直至Vcc1V复位输出有效；SPI接口方式；低功耗，待机电流为10

54、A，工作电流为3mA，工作电压为27V至5V；具有块锁定保护功能，可以保护14，12，或所有E2PROM阵列；片内异常事件写保护：上电、掉电保护电路，写锁存，写保护引脚；1MHz时钟频率；可擦写次数为 100000次，数据保存期为100年；ESD静电放电保护；有8引脚DIP和SOIC或14引脚TSSOP封装三种形式；高电平复位信号 输出。 X25045共有6条指令，如表274所示。所有指令都以MSB（最高有效位）2在前方式传送。读写指令中3位的A8是高位地址，此位用于选择器件的上半部或下半部。表274 X25045指令表X25045内部的状态寄存器格式如表275所示：D7D6D5D4D3D2D

55、1D0XXWD1WD0BL1BL0WLEWIP表275 X25045内部状态寄存器格式表WIP位表示X25045是否忙于向E2PROM写数据。该位是只读位，WIP为0表示没有写操作在进行，可向E2PROM写数据；WIP为1时表示正在进行写操作，此时不能向E2PROM写数据。 WEL位表示写使能锁存器的状态。该位是只读位，由 WRDI指令复位，写使能锁存器被复位时向E2PROM写操作被禁止。 WRSR指令可以对状态寄存器中非易失性位BL1、BL0、WD1、WD0进行设置。 BL1和BL0位确定E2PROM的块保护地址范围，被保护地址范围与这两位的关系如表276所示。表276 BL1和BL0位与被保护地址范围关系表WD1和WD0位是看门狗定时器超时选择的设定位，超时选择如表277所示。表277 WD1和WD0位与看门狗定时值关系表