1、數字溫度控制系統的硬件設計摘要單片機系統的開發應用給現代工業測控領域帶來了極大的便利，單片機由于其微小的體積和極低的成本，廣泛的應用于家用電器、工業控制等領域中。在工業生產中，電流、電壓、溫度、壓力和流量也都是常用的被控參數。論文介紹了“基于單片機的溫度控制系統”的設計及其相關內容。控制系統中引入單片機，可以充分利用單片機在對采集數據加以分析并根據所得結果做出邏輯判斷等方面的能力。 提高整個系統的可靠性。論文首先利用溫度傳感器將被測溫度信號轉換為數字信號，這一信號經單片機處理后。通過一執行機構可控硅對加熱源的開關狀態進行控制。并實現報警及溫度顯示的功能。論文介紹了基于單片機的溫度控制系統的硬件

2、設計的過程。簡單介紹了背景和總體的設計思路、AT89C51單片機的基本知識并對系統設計中所涉及的一些主要的芯片做了簡單的介紹。關鍵詞：單片機；溫度控制；傳感器THE TEMPERATURE CONTROL SYSTEM BASED ON MCU AbstractThe development and application of MCU (Micro Control Unit) brought the enormous convenience in many fields of modern industrial detect and control. Because of its small

3、 volume, extremely lowcost and high efficiency, it is widely used in home applicancesand industrial control. In the process of production, current, voltage, temperature and pressure are usually the parameter to be monitored.The design of the temperature control system based on MCU is introduced in t

4、his paper. when MCU introduced in control system,it can not only to analyze the data which had been to gathered,but also basis the obtained result to makes logical judgement and so on .It can improve reliability of whole system.First, the temperature sensor transforms the measured temperature signal

5、 into the digital signal.After the dealing with MCU.Through a implementing agency -silicon-controlled rectifierthe switch condition to carry on the control. And the realization reports to the police and the temperature demonstration function.This paper mainly includes the hardware process of the tem

6、perature control system based on MCU. This design describes the background knowledge and the general design of the system.It introduces the basic knowledge of AT89C51 and the chips which are used in the system.There is a general conclusion in the end of the paper.Key words: MCU; Temperature Control;

7、 Sensor目錄前言1第1章 本課題的研究現狀及意義21.2課題研究的意義21.3總體設計方案2第2章 單片機AT89C51的結構和原理2.1 主要性能參數22.2 功能特性概述22.3 引腳功能22.4 時鐘振蕩器22.5 空閑節電模式22.6 掉電模式22.7極限參數2第3章 硬件系統設計錯誤！未定義書簽。3.1 溫度監控電路設計23.1 輸入通道設計23.1 加熱驅動電路設計2第4章 溫度控制系統的器件介紹4.1 溫度傳感器DS18B20結構和原理24.2 光電耦合器MOC304124.3 雙向可控硅BTA0624.4 8位鎖存器74LS37424.4 四2輸入與門74LS0824.4

8、 四2輸入或非門74LS022結論31致謝32參考文獻33附錄1 程序流程圖（1）34附錄2 程序流程圖（2）34附錄3 電子計價秤前面34前言數字式溫度控制系統由單片機、執行機構、控制對象和檢測裝置等部分組成，其特點是通過數字溫度控制傳感器DS18B20實現對溫度的集成了采樣、物理量/模擬量轉換、A/D轉換等，直接輸出數字信號，無需另接任何外圍電路即可方便地構成溫度檢測系統，在實際應用中取得了良好的測溫效果， 執行機構由光電藕合器驅動雙向可控硅，可控硅再對加熱源的開關狀態進行控制。光電耦合器除了具有電隔離的功能、脈沖和直流都可以使用外。還具有抗干擾和噪聲的能力，具有響應速度快，使用方便、耗電

9、省、成本低等優點！以單片機為核心，通過程序內部的運算將轉換好的溫度數值發送給LED顯示出來。溫度報警系統，通過鍵盤接口設置溫度的上下限數值，設定完畢后程序會實時查詢當時的環境溫度是否超出設置的上下限溫度數值。如果超出會報警或將負載切斷，停止其工作。在現代工業生產過程中，一般要求處于某一恒定的溫度下進行控制，因此常常要求對溫度進行控制。為實現儀器的智能化，一般都嵌有微處理器(或數字信號處理器)作為主控制器，因此，如果用一般的溫度傳感器作為檢測元件，就需要進行AD轉換，而選用美國Dallas公司生產的數字式溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，可以直接將溫度值轉換成數字量，就不需AD轉換電路，簡化

10、了控制電路。在本文設計的一種檢測儀器中，要求試樣的溫度恒定保持在0 (40 0 1 00)，精度為±05 ，因此只考慮其加熱而不考慮其制冷。用貼在金屬底座上的金屬電熱膜作為加熱元件，用一片DS18B20對金屬底座進行單點測溫，采用單片機AT89C51作為控制器，構成一個閉環溫度控制系統。這種溫度控制器可以在只占用較小體積的情況下，對溫度進行恒溫控制。第1章 本課題的研究現狀及意義1.1課題研究的意義溫度是重要的物理量，溫度的測量和控制，在工業生產和科研工作中都非常重要。在傳統的模擬信號遠距離溫度測量系統中，需要很好的解決引線誤差補償問題、多點測量切換誤差問題和放大電路零點漂移誤差問題

11、等技術問題，才能夠達到較高的測量精度。另外一般監控現場的電磁環境都非常惡劣，各種干擾信號較強，模擬溫度信號容易受到干擾而產生測量誤差，影響測量精度。模擬器件（熱電耦）體積大、應用復雜、而且不容易實現數字化等缺點，也阻礙了應用領域的擴展。數字式溫度測量系統的特點是以微處理器為核心，利用微處理器的控制、運算功能，具有智能化的特點。本系統采用數碼管直接顯示被測溫度值，這種數字式顯示不僅直觀、測量精度高，而且便于進行自動控制。所以，數字式溫度測量電路獲得了廣泛的應用數字式溫度控制系統由單片機、執行機構、控制對象和檢測裝置等部分組成，其特點是通過數字溫度控制傳感器實現對溫度的集成了采樣、物理量/模擬量轉

12、換、A/D轉換等，直接輸出數字信號，無需另接任何外圍電路即可方便地構成溫度檢測系統，在實際應用中取得了良好的測溫效果， 執行機構由光電藕合器驅動雙向可控硅，可控硅再對加熱源的開關狀態進行控制。光電耦合器除了具有電隔離的功能、脈沖和直流都可以使用外。還具有抗干擾和噪聲的能力，具有響應速度快，使用方便、耗電省、成本低等優點！以單片機為核心，通過程序內部的運算將轉換好的溫度數值發送給LED顯示出來。溫度報警系統，通過鍵盤接口設置溫度的上下限數值，設定完畢后程序會實時查詢當時的環境溫度是否超出設置的上下限溫度數值。如果超出會報警或將負載切斷，停止其工作。1.2總體設計方案系統的結構原理溫度傳感器將對被

13、測溫度進行采樣和轉換為數字信號，并將此測量結果送入單片機，單片機將輸入的溫度值與內部指定單元的給定溫度值進行比較，根據比較結果，通過一個執行機構可控硅對加熱源（電阻爐 電熱水壺和燈泡等）的開斷狀態進行控制。采用簡單的開關控制。本設計系統為硬件部分的設計，包括溫度傳感器、單片機、雙向可控制硅和光電耦合器的選用。輸入通道、控制系統、輸出通道，顯示電路的設計。系統的功能實現結構原理圖如下： 鍵盤顯示報警單片機執行機構加熱器傳感器 圖1-1 結構原理圖 器件選擇本設計在設計過程中主要選取了以下一些器件單片機：AT89C51。溫度傳感器：DS18B20。光電耦合器：MOC341。雙向可控硅：BTA06。

14、8位鎖存器：74LS374。4輸入與門：74LS08。4輸入或非門：74LS02。第2章 單片機AT89C51的結構和原理AT89C51是美國ATMEL公司生產的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內含KB的可反復擦寫的程序存儲器和128B的隨機存儲器（RAM），器件采用Atmel 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS51指令系統，片內配置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大的AT89C51單片機可靈活應用于各種控制領域。2.1 主要性能參數與MCS-51產品指令完全兼容 4KB可反復擦寫Flash閃速存儲器 1000次擦寫周期 時鐘頻率范圍：0Hz24H

15、z 3級加密存儲器 128*8B內部RAM 32個可編程I/O接口線 2個16為定時/計數器 6個中斷源 可編程串行UART通道 低功耗空閑和掉電模式2.2功能特性概述AT89C51提供以下標準功能：4KB的Flash閃速存儲器，128B內部RAM，32個I/O接口線，兩個16位定時/計數器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至于0Hz 的靜態邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時/計數器、串行通信口及中斷系統繼續工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直

16、到下一個硬件復位。2.3引腳功能AT89C51的引腳排列如圖2-1所示圖2-1 AT8C51的PDIP封裝形式和引腳排列VCC：電源GND：地P0口：P0口是一組8位漏級開路型雙向I/O樓，也即地址/數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能以輸出電流的方式驅動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和數據總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節，而在程序校驗時，輸出指令字節，校驗時，要求外接上拉電阻。P1口：P1口是一個帶內部上拉電阻的8為雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅動（

17、吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）.Flash編程和程序校驗期間，P1接受低8位電阻。P2口：P2是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數據存儲器時，P2口送出高8位地址數據。在訪問8位地址的外部存儲器時，P2口線上的內容（特殊功能寄存器SFR區中R2

18、寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2亦接收高為地址和其他控制信號。P3口：P3口是一組帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯電路。對P3口寫入“1”時，他們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3偶除了作為一般的I/O口線外，更重要的功能是它的第二功能，如表2-1所示。P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。表2-1 AT89C51的P3口的第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD(串行輸入口)P3.1TXD(串行輸出口)P3.

19、2INT0(外中斷0）P3.3INT1(外中斷1）P3.4T0(定時/計數器0)P3.5T1(定時/計數器1)P3.6WR(外部數據存儲器寫選通)P3.7RD(外部數據存儲器讀選通)RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節，即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（

20、PROG）。如果必要，可通過特殊功能寄存器（SFR）區中的8EH單元中的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只要一條MOVX和MOVC指令ALE才會被激活，此外，該引腳還會微弱被拉高。單片機執行外部程序時，應設置ALE無效。PSEN：程序存儲器允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選信號，當AT89C51由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次PSENY 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的PSEN信號不出現。EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為000011FFFF11），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是

21、如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態。如EA端為高電平（接VCC端）CPU則執行內部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上12V的編程允許電源VPP，當然這必須是該器件是使用12V的編程電壓VPP。XTAL1：振蕩器反相放大器及內部時鐘發生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸入端。2.4時鐘振蕩電路AT89C51中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器作為反饋元件的片外石英晶體諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路如圖2-2所示。圖2-2 時鐘振蕩電路外接石英晶體諧振蕩及電容C1、C2接

22、在放大器的反饋回路中構成并聯諧振電路。對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩定性、起振的難易程度及溫度的穩定性，如果使用石英晶體，電容使用30pF±10pF。2.5空閑節電模式AT89C51有兩種可用軟件編程的省電模式，空閑模式和掉電模式。這兩種方式是控制專用寄存器PCON（電源控制寄存器）中的PD（PCON.1）和IDL（PCON.0）位來實現。PD是掉電模式，單片機進入掉電工作狀態，IDL是空閑等待狀態，當IDL=1時，激活掉電工作模式，單片機進入睡眠狀態，如需同時進入兩種工作模式，即PD和IDL同時為1，則先激活掉電

23、工作模式。在空閑工作模式狀態，CPU保持睡眠狀態而所有片內的外設仍保持激活狀態，這種方式由軟件產生。此時，片內RAM和所有特殊功能寄存器的內容保持不變。空閑模式可由任何允許的中斷請求或硬件復位終止。終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許中斷的事件被激活，IDL（PCON.1）被硬件清除，即刻中止空閑工作模式。程序會首先響應中斷，進入中斷服務程序，執行完中斷服務程序并緊隨RETI（中斷返回）指令后，下一條要執行的指令就是使單片機進入空閑模式那條指令后面的一條指令。其二是通過硬件復位也可將空閑工作模式終止。需要注意的是，當由硬件復位來終止空閑工作模式時，CPU通常是從激活空閑模式那條指

24、令的下一條指令開始繼續執行程序的，要完成內部復位操作，硬件復位脈沖要保持兩個機器周期（24個時鐘周期）有效，在這種情況下，內部禁止CPU訪問片內RAM，而允許訪問其他端口。為了避免對端口產生意外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。2.6掉電模式在掉電模式下，振蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執行的指令，片內RAM和特殊功能寄存器的內容在終止掉電模式前被凍結。推出掉電模式的惟一方法是硬件復位，復位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM中的內容，在VCC恢復到正常工作電平前，復位應無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩重工作。空閑和

25、掉電模式外部引腳狀態如表 2-2 所示。表2-2 外部引腳圖模 式空閑模式空閑模式掉電模式掉電模式程序存儲器內部外部內部外部ALE1100模式空閑模式空閑模式掉電模式掉電模式PROG1100P0數據浮空數據數據P1數據數據數據數據P2數據地址數據數據P3浮空數據數據數據2.7 AT89C51的極限參數工作溫度：-55+125儲藏溫度：-6515任一引腳對地電壓：-1.07.0最高工作電壓：6.6直流輸出電流：15.0mA第3章 溫度控制系統的器件介紹3.1 溫度傳感器Dallas半導體公司生產的數字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。“一線總線”接口芯片獨

26、特而且經濟，使戶可以輕松的組建傳感器網絡，為測量系統的構建引入全新概念。DS18B20、 DS1822 “一線總線”數字化溫度傳感器 同DS1820一樣，DS18B20也 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 -55°C+125°C，在-10+85°C范圍內,精度為±0.5°C。DS1822的精度較差為± 2°C 。現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。適合于惡劣環境的現場溫度測量，如：環境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子

27、產品等。與前一代產品不同，新的產品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統設計更靈活、方便。而且新一代產品更便宜，體積更小。 DS18B20、 DS1822 的特性 DS18B20可以程序設定912位的分辨率，精度為±0.5°C。可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電后依然保存。DS18B20的性能是新一代產品中最好的！性能價格比也非常出色！ DS1822與 DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡化版本。省略了存儲用戶定義報警溫度、分辨率參數的EEPROM

28、，精度降低為±2°C，適用于對性能要求不高，成本控制嚴格的應用，是經濟型產品。 繼“一線總線”的早期產品后，DS1820開辟了溫度傳感器技術的新概念。DS18B20和DS1822使電壓、特性及封裝有更多的選擇，讓我們可以構建適合自己的經濟的測溫系統。主要特性DS18xx傳統特性。測量范圍-55°C+125°C。-10+85°C范圍內精度為±0.5°C（DS1822除外）用戶可自定義的EEPROM，設定的報警溫度存在EEPROM（DS1822除外）無需外部元件“一線總線”特征獨特的電源和信號復合在一起僅使用一條口線每

29、個芯片惟一編碼，支持聯網尋址簡單的網絡化的溫度感知零功耗等待DS18B20的新性能如下：可用數據線供電可測溫范圍-55°C+125°C，在-10+85°C范圍內精度為±0.5°C 可編程分辨率912位，可分辨溫度分別為0.5°C、0.25°C、0.125°C和0.0625°C負壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發燒而燒毀，但不能正常工作。溫度轉換時間由DS18的2s降為750ms，且靈敏度大為提高，在逐漸升。溫的水中與精度為±0.5°C的溫度計幾乎同步，且回復性很好。每個芯片惟一編碼

30、管腳圖及管腳說明1. 管腳圖該系列產品采用DSOC、SOIC和TO-92等3中不同的封裝形式。DS18B20的TO-92封裝管腳圖如圖2-1所示。 圖3-1 TO-92封裝管腳圖DS18B20的TO-92封裝管腳圖如圖2-3所示。 圖3-2 TO-92封裝管腳圖（2）管腳定義DS18B20的管腳定義如表3-1所示。表3-1 DS18B20的管腳定義TO-29封裝名稱功能1GND接地2DQ輸入/輸出3VDD電源內部功能框圖DS18B20內部功能如圖2-4所示，主要由如下4部分組成。64 BIT ROM AND1-WIRE PORTMEMORY AND CONTROL LOGICSCRA

31、TCHPADTEMPERATURE SENSORHIGH TEMPERATURELOW TEMPERATURECONFIGURATION RFGISTF8-BIT CRC GENERATORPOWERSUPPLY SENSE圖3-3 內部功能框圖64位ROM溫度傳感器非揮發的溫度報警觸發器TH和TL配置寄存器ROM中的64位序列號是出廠前被刻上去的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個DS18B20的序列號均不相同。64位循環冗余校驗碼的特征多項式為CRC=X8+X5+X4+1。ROM的作用是使每一個DS18B20都不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。DS1

32、8B20中的溫度傳感器完成多溫度的測量。高低溫報警觸發器TH和TL、配置寄存器均由一個字節的EEPROM組成，使用一個寄存器功能命令可對TH、TL或配置寄存器寫入工作特性DS18B20的主要技術參數如下。輸入通道數測量精度：-10+85°C范圍內基本測量精度±5。設定精度：與顯示值一致，無相對誤差。顯示：2位LED通道號顯示；4位LED測量值顯示各通道報警狀態指示燈。告警方式：4種告警方式。2點公用告警繼電器輸出。多點控制繼電器輸出（擴展功能）。告警輸出接點容量：AC250V、2A（阻值負載）。電源V0：AC187V242V，耗電量10VA以下。電壓V1：DC2028V，耗

33、電量8VA以下。工作環境：050，溫度2090RH。DS18B20的推薦工作范圍如表3-2所示。表3-2推薦的工作范圍參數名稱條件最小值典型值最大值單位供電電壓VDD局部供電3.0-5.5V數據針DQ-0.3-+5.5V邏輯1VIH-2.2-+0.3V邏輯0VIL-0.3-+0.8VDS18B20電氣特性如表3-3所示。表3-3 電氣特性名稱條件最小值典型值最大值單位tERR-10+85-±0.5-55+125-±2-VIH局部供電2.2-5.5VVIL-0.3-+0.8VILVIO=0.4V-4.0-mAIDDS-7501000nAIDD-11.5mAIDQ-5-uADS

34、18B20的時間特性如表3-4所示表3-4 時間特性名稱條件最小值典型值最大值單位tWR-210mstCONV9Bit-93.75ms10Bit-185.5-11Bit-375-12Bit-750-tSLOT-60-120ustREC-1-ustLOW0-60-120us續表名稱條件最小值典型值最大值單位tLOW1-1-15ustRDV-15ustRSTH-480-ustRSTL-480-ustPDHIGH-15-60ustPDLOW-60-240us應用介紹1.DS18B20的溫度計算DS18B20中的溫度傳感器完成對溫度的測量，用16位符號擴展的二進制補碼讀數形式提供，以0.0625/LS

35、B形式表達，其中S為符號位，溫度值和二進制輸出對照表如表3-5所示。例如，+125的數字輸出為07D0H，+25.0625的數字輸出為0191H，-25.0625的數字輸出為FF6FH,-55的數字輸出為FC90H。表3-5 溫度值和二進制輸出對照表溫度二進制輸出十六進制輸出+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.0650000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 0

36、0000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H溫度寄存器的復位值是+85DS18B20的數據格式如表3-6所示。表3-6 DS18B20的數據格式BitBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0LS Byte232221202-12-22-32-4Bit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8MS ByteSSSSS262524這是轉化得到

37、的12位數據，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數值乘以0.0625,即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數值需要取反加1再乘以0.0625，即可得到實際溫度。2.DS18B20溫度傳感器的存儲器 DS18B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可擦除的E2RAM，后者存放高溫度和低溫度觸發器TH、TL和結構寄存器暫存存儲器包含了8個連續字節，前兩個字節是測得的溫度信息，第一個字節的內容是溫度的低八位，第二個字節是溫度的高八位。第三個和第四個字節是TH、TL的易失

38、性拷貝，第五個字節是結構寄存器的易失性拷貝，這三個字節的內容在每一次上電復位時被刷新。第六、七、八個字節用于內部計算。第九個字節是冗余檢驗字節。DS18B20的寄存器在器件內部的分布如表3-7所示。表3-7 DS18B20暫存寄存器分布寄存器內存字節地址溫度最低數字位0溫度最高數字位1高溫限值2低溫限值3保留4保留5計數剩余值6每度計數值7CRC校驗8第五個字節是器件的配置寄存器，其各位的意義為：TM-R1-R0-1-1-1-1-1。低五位都是1，TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設置為0，用戶不要去改動。R1和R0用來設置分辨率（D

39、S18B20出廠時被設置位12位），DS18B20的分辨率設置如表3-8所示。表3-8 分辨率設置表R1R0分辨率溫度最大轉換時間009 位93.75ms0110位187.5 ms1011位375 ms1112位750 ms根據DS18B20的通訊協議，主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經過三個步驟： 每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位。 復位成功后發送一條ROM指令。 最后發送RAM指令。這樣才能對DS18B20進行預定的操作。復位要求主CPU將數據線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號后等待1660微秒左右，后發出60240微秒的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復

40、位成功。對ROM操作時，采用如表3-9所示的代碼。表3-9 對ROM操作的代碼數指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20ROM中的編碼（即讀64位地址）符合ROM55H發出此命令后，接著發出64位ROM編碼，訪問單線上與該編碼相對應的DS18B20使之做出反應，為下一步對該DS18B20的讀寫做準備搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個數和識別64位ROM地址，為操作各器件做好準備跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發濕度變換命令，適用于單機工作告警搜索命令0ECH執行后，只有溫度超過設定值上限或下限的片子才做出響應對寄存器操作的代碼表如表3

41、-10所示，表中還包括啟動溫度轉換和讀供電方式的指令。表3-10 對寄存器操作的代碼表指令約定代碼功能溫度變換44H啟動DS18B20進行溫度轉換，轉換時間最長為500ms（典型為200 ms），結果存入內部9字節RAM中讀暫存器0BEH讀內部RAM中9字節的內容寫暫存器4EH讀內部RAM的第3、4字節寫上、下限溫度數據命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節的數據復制暫存器48H將RAM中第3、4字節內容復制到E2PRAM中重調E2PRAM0B8H將E2PRAM中內容恢復到RAM中的第3、4字節讀供電方式0B4H對DS18B20的供電模式，寄生供電時DS18B20發送“0”，外接電源供電DS18B

42、20發送“1” DS1820使用中注意事項 DS1820雖然具有測溫系統簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優點，但在實際應用中也應注意以下幾方面的問題： (1)較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS1820與微處理器間采用串行數據傳送，因此，在對DS1820進行讀寫編程時，必須嚴格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結果。在使用PL/M、C等高級語言進行系統程序設計時，對DS1820操作部分最好采用匯編語言實現。 (2)在DS1820的有關資料中均未提及單總線上所掛DS1820數量問題，容易使人誤認為可以掛任意多個DS1820，在實際應用中并非如此

43、。當單總線上所掛DS1820超過8個時，就需要解決微處理器的總線驅動問題，這一點在進行多點測溫系統設計時要加以注意。 (3)連接DS1820的總線電纜是有長度限制的。試驗中，當采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數據將發生錯誤。當將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達150m，當采用每米絞合次數更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產生畸變造成的。因此，在用DS1820進行長距離測溫系統設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 (4)在DS1820測溫程序設計中，向DS1820發出溫度轉換命令后，

44、程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某個DS1820接觸不好或斷線，當程序讀該DS1820時，將沒有返回信號，程序進入死循環。這一點在進行DS1820硬件連接和軟件設計時也要給予一定的重視。3.2 光電耦合器MOC3041MOC3041器件由砷化硅發光二極管與執行過零出發的雙向可控硅組成。輸入部分是一個砷化鎵發光二極管，在515mA正向電流的作用下發出足夠強度的紅外光去觸發輸出部分。輸出部分包括一個硅光敏雙向可控硅和過零觸發器。在紅外線的作用下，雙向可控硅可雙向導通3-11極限參數(TA=25)參數符號數值單位紅外線發射二極管反向電壓VR6V正向連續電流IF60mA總功耗PD120mW輸出

45、驅動截止狀態時的端電壓VDRM400V峰值重復浪涌電流ITDM1A總功耗PD150mW整個器件絕緣電壓VISO7500Vac(pk)總功耗PD250mW結溫范圍TJ-40100工作環境溫度范圍TA-4085貯藏溫度Tstg-40150焊接溫度TL260絕緣電壓(VISO)是內部器件介質擊穿參數在這里，腳和腳是公用的，、5和6腳是公用的。3-12 電學特性電學特性符號最小值典型值最大值單位輸入LED反向漏電流(VR=6V)IR0.05100uA正向電壓(IF=30mA)VF1.31.5V輸出檢測發光二極管兩個方向關閉漏電流IDRM12100nA導通狀態下峰值電壓VTM1.83Volts靜態電壓變

46、化率Dv/dt10002000V/us耦合LED觸發電流IFTIFH15mA保持電流IH250uA絕緣電壓(f=60HZ,t=1sec)VISO7500Vac(pk)過零抑制電壓VIH520Volts截止狀態下電流IDRM2500UA測試電壓必須與靜態電壓變化率相符合。3.3 雙向可控硅BTA06型雙向可控硅主要用于變頻電路、電動工具開關、調溫電路、洗衣機、空調等。 1、特點 · 可雙向觸發極大地方便了電流的控制 · 阻斷電壓高 · 通態壓降低 · 觸發可靠 · 封裝形式：TO-220 2、電特性 極限值(Ta= 25)時的電特性如圖3-13所

47、示：表3-13 電特性參數名稱符號額定值單位斷態重復鋒值電壓VDRM600V反向重復鋒值電壓VRRM600V通態平均電流IT（AV）6A通態不重復浪涌電流ITSM60A控制極平均功率Tj125貯存溫度Tstg-40125表3-14 電參數（Ta= 25）參數名稱符號測試條件規范值單位最小典型最大通態峰值電壓VTMIT=10A1.7V斷態重復峰值電流IDRMVDRM=600V；RGK=1K歐姆20uA維持電流IHVD=12V；IGT=0.1A20mA關閉電流ILVD=12V；IGT=0.1A60mA電流上升速率dIT/dtIT=8A,IG=0.2A,dIG/dt=0.2A/uS50A/us電壓上

48、升速率dVD/dtVDM=67VDRM,RGK=1K歐姆,Tj=12550250V/us控制極觸發電壓VGTVD=12V;IGH=0.1V0.71.5V控制極最大電流IGM2A控制極最高電壓VGM5V控制極觸發電流T2+ G+T2+ G-T2- G-T2- G+IGTVD=12VIT=0.1A35353570mA控制極觸發電壓T2- G-T2+ G-T2- G-T2- G-VGTVD=12VRL=1000.750.750.751.51.51.5V漏電流IDVD=VDRM0.10.5mA3.5 74LS37474LS374為具有三態輸出的八D 邊沿觸發器,其主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體

49、值有差別): 表3-15 電特性型號fmPD74LS37450MHz135mW74LS374 的輸出端O0O7 可直接與總線相連。當三態允許控制端OE 為低電平時， O0O7 為正常邏輯狀態，可用來驅動負載或總線。當OE 為高電平時，O0O7 呈高阻態，即不驅動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。 當時鐘端CP 脈沖上升沿的作用下，O 隨數據D 而變。 由于CP 端施密特觸發器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善400mV。 引出端符號： D0D7 數據輸入端 OE 三態允許控制端（低電平有效） CP 時鐘輸入端 O0O7 輸出端外部管腳圖： 圖3-5 外部管腳圖

50、真值表表3-16 真值表：DnLEOEOnHLHLLLXXHZ*邏輯圖：極限值: 電源電壓：7V 輸入電壓：7V 輸出高阻態時高電平電壓： 5.5V 工作環境溫度：070 存儲溫度：-65150表3-17 推薦工作條件：最小額定最大單位電源電壓VCC4.7555.25V輸入高電平電壓ViH2V輸入低電平電壓ViL0.8V輸入高電平電流IOH-2.6mA輸入低電平電流IOL24mA脈沖寬度tWCP(H)15nsCP(L)15保持時間tHD0ns建立時間tsetD20ns表3-18 動態特性(TA=25)參數2測試條件最小最大單位fmaxVcc=5V RL=667歐姆CL=45pF75MHZtPLHCP到028nstPHL28tPZHOE到O0O728nstPZL28tPHZOE到O0O7CL=5pF20nstPLZ251: 測試條件中的“最小”和“最大”用推薦工作條件中的相應值。動態特性(TA=25)：2 tPLH輸出由低到高傳輸延遲時間 tPHL輸出由高到低傳輸延遲時間 tPZH輸出由高阻態到高允許時間 tPZL輸出由高阻態到低允許時間 tPHZ輸出由高到高阻態禁止時間 tPLZ輸出由低到高阻態禁止時間表3-19 靜態特性（TA為工作環境溫度范圍）參數測