1、學士學位畢業設計（論文）基于單片機的蔬菜倉庫的溫度檢測報警系統設計學生姓名:學 號:指導教師:所在學院:專 業:中國·大慶 年 月黑龍江八一農墾大學本科畢業設計（論文）任務書學生姓名所在班級導師姓名導師職稱論文題目Ö題目分類Ö1應用與非應用類：工程 科研 教學建設 理論分析模擬2軟件與軟硬結合類：軟件硬件軟硬結合非軟硬件（1、2類中必須各選一項適合自己題目的類型在內打）主要研究內容及指標：論文主要應該包括以下幾方面內容：1.緒論：應包括論文研究的理論意義與應用價值，國內外研究現狀，論文研究的主要內容及擬解決的關鍵問題。2.設計：控制系統的硬件設計、控制系統的軟件設

2、計及系統調控3.結論：對全文總結。主要參考文獻：1李全利.單片機原理及接口技術（第二版）.北京:高等教育出版社.20092康華光.模擬電子技術基礎.北京:高等教育出版社.2006.1 3Theodore WildiElectrical machine, and power system,20024Omas C.Bartee. Computer Architecture and Logic Design.McGraw-Hill Inc.19915何希才.傳感器及其應用實例.北京:機械工業出版社.20046柳剛，黃竹鄰，周昊，王雙保，易新建.非接觸式紅外研制.光電子科技與信息.2005階段規劃：前

3、期：1.選題、定題(1周) 2.查閱資料(8周)3.撰寫國內外研究現狀綜述(3周)4.書寫論文大綱并提交導師指導修訂(2周)中期：1.撰寫論文初稿(4周)2.導師指導及修改論文(6周)后期：1.論文定稿（2周）2.論文答辯(4周)開題時間年月日完成論文時間年月日專家審定意見：系主任簽字：年月日注：1任務書由指導教師填寫后交給學生，要求學生妥善保存。2此任務書夾于論文扉頁與論文一并裝訂，作為論文評分依據之。摘要溫度控制是工業生產過程中經常遇到的過程控制，有些工藝過程對其溫度的控制效果直接影響著產品的質量，因而設計一種較為理想的溫度控制系統是具有不一般的價值與意義。最典型應用是蔬菜倉庫多點測溫，對

4、蔬菜倉庫內的溫度進行實時檢測控制，以使蔬菜倉庫內的蔬菜保持在最佳的倉儲狀態。本文介紹了基于AT89C51單片機和10個DS18B20傳感器的蔬菜倉庫多點測溫系統。其中DS18B20為溫度采集模塊, AT89C51單片機作為主控制器，并配合數碼管顯示電路，按鍵控制電路，溫度上下限調整電路，聲光報警等電路實現10點單總線多點溫度的檢測、顯示、溫度上下限可調的溫度檢測報警系統。通過按鍵對單片機的工作狀態進行控制，確定其工作在測溫狀態、報警狀態、還是設定狀態。按鍵設定溫度上下限，以適應不同種類、不同倉儲時期蔬菜倉儲所需最適溫度的要求。在系統設計過程中充分考慮性價比，選用價格低、微功耗、性能穩定的元器件

5、。該溫度測量儀具有連接點數多，傳輸距離遠，擴展方便，便于構成采集系統及價格低廉等優點，非常適用于多點蔬菜倉庫的溫度檢測，能夠方便準確地顯示蔬菜倉庫內的溫度，且省時省力。能有效保證蔬菜的正常倉儲，為蔬菜的倉儲提供穩定的環境場所。關鍵詞：溫度 DS18B20 單總線多點 蔬菜倉庫ABSTRACTTemperature control is a process often encountered in industrial production process control, and some of its process control effects of temperature direct

6、ly affects the quality of the product, and therefore to design a more ideal temperature control system is an unusual value and significance. Typical multi-point temperature measurement used in vegetable greenhouses .The real-time detection and control of temperature in the vegetable greenhouse will

7、keep the vegetable greenhouse crops maintaining an optimal growth state.This paper introduces the vegetable greenhouses multi-point temperature measurement system based on AT89C51 microcontroller, C language, and 10 DS18B20 sensor. DS18B20 is the temperature acquisition module. AT89C51microcontrolle

8、r as the main controller with the display circuit and digital key control circuit, the lower limit on the temperature adjustment circuit, sound and light alarm circuit is the system. The temperature detection system can realize the 10 points temperature detection, display and adjustment by a single

9、bus.The keys control the working status of the microcontroller to determine its work in the temperature status, alarm status, or set the state. The buttons is to set the temperature lower limit to accommodate the types of different growth stages of crop growth and the optimum temperature required. F

10、ully considering the cost-effective in the system design process I selected low price, micro-power consumption and stable performance components. The temperature gauge has a number of connection points, the transmission distance; the expansion is convenient, easy to form a collection system and the

11、advantages of low prices. The system is ideal for multi-point temperature of the vegetable greenhouses detection. It can easily and accurately shows the temperature inside the vegetable greenhouses. Whats more, It effectively guarantee the normal growth of vegetables and provide a stable environment

12、 for the growth of vegetables places.Key words：singlechip Temperature DS18B20 Vegetable greenhouse目錄1緒論11.1研究的背景及意義11.2國內外研究現狀21.3預期目標42系統的總體設計62.1系統的設計要求62.2系統的基本組成62.3系統的工作原理73系統的硬件設計83.1單片機AT89C518功能特性9管腳說明93.2溫度采集模塊12溫度采集模塊硬件電路圖13的主要特性13的外部形狀及內部結構14單總線操作流程和操作命令19使用中注意事項213.3聲光報警模塊223.4按鍵控制模塊233.

13、5數碼管顯示模塊234系統的軟件部分254.1主程序流程圖254.2按鍵處理子程序流程圖264.3溫度采集處理相關程序27初始化時序及程序27寫時序及程序28讀時序及程序29循環檢測溫度子程序流程圖315總結335.1總結335.2展望33參考文獻35謝辭36附錄37附錄A 電路圖37附錄B 程序38前言隨著社會的發展人們對生產生活中所需儲備物資的質量保證要求越來越高，因而對儲備物資的倉庫管理質量也更加重視。儲備物資的質量保證直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內溫度的監測工作。但傳統的方法是用人工進行檢測，對不符合溫度要求的庫房進行通風和降溫

14、等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測試的溫度誤差大，隨機性大。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準確的溫度測量儀。由此而來的基于單片機的溫度測量儀開始出現在了人們的生產生活中，隨著其不斷的發展也將被大部分人所接受。伴隨時代的進步和發展，單片機技術已經普及到我們生活、工作、科研、各個領域，已經成為一種比較成熟的技術, 由于單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等一系列優點，目前已經滲入到人們工作和生活得方方面面，幾乎“無處不在，無所不為”。單片機的應用領域已從面向工業控制、交通、智能儀器等迅速發展的家用消費產品、儀器儀表、醫療設備、信息和通信產品、航

15、空航天、專用設備的智能化管理、辦公自動化、汽車電子、PC機外圍以及網絡通訊等廣大領域。 本課題研究的主要內容有：基于AT89C51單片機和10個DS18B20傳感器的蔬菜倉庫多點測溫系統。其中DS18B20為溫度采集模塊, AT89C51單片機作為主控制器，并配合數碼管顯示電路，按鍵控制電路，溫度上下限調整電路，聲光報警等電路實現10點單總線多點溫度的檢測、顯示、溫度上下限可調的溫度檢測報警系統。通過按鍵對單片機的工作狀態進行控制，確定其工作在測溫狀態、報警狀態、還是設定狀態。按鍵設定溫度上下限，以適應不同種類、不同倉儲時期蔬菜倉儲所需最適溫度的要求。1緒論1.1研究的背景及意義溫度報警系統是

16、指對溫度進行控制，并在溫度達到上限或下限的時候能夠自動提示對方做出報警，而溫度控制是工業控制的重要組成部分，而溫度測量又是溫度控制當中重要的一環。并且溫度是一種最基本的環境參數，它是與人類的生活、工作關系最密切的物理量，也與各門學科與工程研究設計中經常遇到和必須精確測量的物理量。隨著微機測量和控制技術的迅速發展與廣泛應用，以單片機為核心的溫度采集與控制系統的研發與應用在很大程度上提高了生產生活中對溫度的控制水平。在農業生產中也離不開溫度的測量，各種蔬菜的倉儲都跟溫度有直接的關系，掌握了溫度的變化就可以更好的控制蔬菜的倉儲。近年來，隨著我國農業科技的發展，蔬菜倉儲技術得到了廣泛的普及應用，溫室倉

17、庫數量日漸增多。對于這些蔬菜倉庫來說，溫度是衡量溫室倉庫的重要指標，它直接影響到蔬菜的倉儲。為了實現倉庫蔬菜的新鮮，加強溫室內的溫度檢測是十分有必要的，但是傳統的方法是用雙金屬式測量計等測試器材進行測量，通過人工進行檢測，對不符合溫度要求的倉庫進行升溫和降溫等工作。這種人工測試方法費時費力、效率低，且測量的溫度誤差大，隨機性大?，F在，隨著農業產業規模的提高，對于數量較多的倉庫，傳統的控制措施就顯現出很大的局限性。因此我們需要一種造價低廉、使用方便且測量準確的溫度測量儀。該設計即是針對這一問題，設計出了能夠實現溫度自動檢測、顯示、上下限報警等多功能的溫度檢測系統。它以先進的技術和現代化設施，人為

18、控制蔬菜倉儲的環境條件，使蔬菜倉儲不受自然氣候的影響，做到常年工廠化，進行高效率和高效益的生產。1.2國內外研究現狀基于AT89C51單片機提高了系統的可移植性、擴展性，利于現代測控、自動化、電氣技術等專業實訓要求1。以單片機為核心設計的溫度報警，具有安全可靠、操作簡單方便、智能控制等優點。溫度對于工業生產如此重要，由此推進了溫度傳感器的發展。溫度傳感器主要經過了三個發展階段：1）模擬集成溫度傳感器。該傳感器是采用硅半導體集成工藝制成，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。此種傳感器具有功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等特點，適合遠距離測溫、控

19、溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單。它是目前在國內外應用最為普遍的一種集成傳感器，典型產品有AD590、AD592、TMP17、LM135等；2）模擬集成溫度控制器。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關、可編程溫度控制器，典型產品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增強型集成溫度控制器(例如TC652/653)中還包含了A/D轉換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統，工作時并不受微處理器的控制，這是二者的主要區別；3）智能溫度傳感器(亦稱數字溫度傳感器)。智能溫度傳感器是在20世紀90年代中期問世的，其內部都包含溫度傳感器、A/D轉換器、信號處理器、

20、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數據及相關的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)；并且它是在硬件的基礎上通過軟件來實現測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發水平?，F代信息技術的三大基礎是信息采集（即傳感器技術）、信息傳輸（通信技術）和信息處理（計算機技術）。傳感器屬于信息技術的前沿尖端產品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農業生產、科學研究和生活等領域，數量高居各種傳感器之首。數字溫度傳感器可以直接將被檢測的溫度信息以數字化形式輸出，與傳統的模擬式溫度傳感器相比，具有測

21、量精度高、功耗低、穩定性好、外圍接口電路簡單特點。而單片機微處理器越來越豐富的外圍功能模塊，更加方便了數字式溫度傳感器輸出信號的處理。智能溫度傳感器內部都包含溫度傳感器、A/D轉化器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產品還帶多路選擇器、中央處理器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。并且它是在硬件的基礎上通過軟件來實現測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發水平13。進入21世紀后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發虛擬傳感器和網絡傳感器、研制單片機測溫系統等的方向發展。數字化溫度傳感器可以直接將溫度量以數字脈沖信號形式

22、輸出，具有測量精度高、抗干擾能力強、傳輸距離遠、外圍接口電路簡單等諸多優點。同時數字溫度傳感器還可直接與微處理器進行接口，大大方便了傳感器輸出信號的處理處理器進行接口，大大方便了傳感器輸出信號的處理。數字單總線溫度傳感器是目前最新的測溫器件，它集溫度測量，A/D轉換于一體，具有單總線結構，數字量輸出，直接與微機接口等優點。從國內外蔬菜倉庫溫度檢測技術的發展狀況來看，蔬菜倉庫溫度檢測技術大致經歷了2個發展階段：1）人工測量階段。在人工測量階段，是溫室控制技術發展初期所采取的控制手段，其實并沒有真正意義上的控制系統。主要采用兩種測量方法。第一種是原始的檢測方法，生產一線的倉儲者即是蔬菜倉庫溫度檢測

23、系統的傳感器，他們通過對蔬菜倉庫內外的氣候狀況和對蔬菜的倉儲狀況進行觀測，憑借長期積累的經驗和身體感知推測并判斷，并通過手動調節蔬菜倉庫內的溫度。倉儲者憑借自己的經驗和直覺對蔬菜的倉儲環境溫度進行測量，是傳統農業的生產規律。這種測量方法勞動生產率較低、誤差較大，不符合工業化農業的生產需要，而且對倉儲者的素質要求較高。第二種是傳統的檢測方式，常采用雙金屬式測量計等測試器材進行測量，人工檢測。雙金屬溫度計等原始溫度缺點為測溫范圍較小、精度相對不高，從而誤差較大，而且這種測試方法費時費力，效率低。不符合工業化農業生產的需要。2）自動測量階段。隨著科學技術的發展，蔬菜倉庫溫度檢測系統的自動化、智能化程

24、度也在日益增強。第一種是與單片機組成的溫度檢測系統，倉儲者輸入蔬菜倉庫的生產蔬菜所需環境的目的參數，單片機根據傳感器實際的測量值與事先設定的目標進行比較，對蔬菜倉庫環境溫度測量，并進行報警，相應的控制機構進行加熱、降溫等動作。具有測量精度高、穩定性好、配置靈活、成本低廉、容易擴展、傳輸距離遠且抗干擾性強等特點。但不適宜規模化生產，自動化、智能化有待提高。第二種，是與計算機組成的自動控制的溫度檢測系統，通過計算機輸入溫度控制的目的參數，此目的參數是根據蔬菜倉庫內蔬菜的倉儲狀態的最優化目的參數，可以自動的進行溫室內環境氣候調節，能使植物在每個時間都處在最佳的生產狀態。使倉儲者能得到優質、高產的蔬菜

25、，也提高了生產的自動化、智能化，但只適用于單個蔬菜倉庫溫度的控制。第三種是由上位機下位機組成的組網。系統能對倉庫環境溫度進行采集和顯示，能通過上位機端遠程設定蔬菜的倉儲期適宜溫度，當蔬菜倉庫的環境溫度參數超過設定的下限值時控制電熱棒加熱，當溫度參數超過設定的上限時，則控制風扇工作降低溫度。每隔一定的時間控制器需要將溫度信息發送到上位機，由上位機軟件將溫度數據存儲到數據庫中。管理人員可以隨時查詢采集過來的溫度歷史記錄，另外一臺上位機可控制多個倉庫通過改變溫室環境設定的目標值，可以自動的進行溫室內環境氣候調節。使溫度檢測控制系統的自動化、智能化程度大大增強，符合農業生產需要，使農業生產朝著越來越先

26、進越來越完備的方向發展。1.3預期目標本系統中DS18B20檢測溫度適用范圍為一55+l25，精確度高，因此能完全滿足溫室倉庫的測量要求。單片機在讀取溫度數據后進行顯示，并且與預先設定的上下限溫度值進行比較，當溫度超出蔬菜倉儲適宜溫度時，單片機控制蜂嗚器和LED燈閃爍報警。使用者只需要將電源打開就能精確觀察到溫室倉庫的溫度情況，在報警后可對蔬菜倉庫溫度進行調節，大大節省了人力物力，提高了生產效率。2系統的總體設計2.1系統的設計要求用單片機的一個I/O口實現10個DS18B20溫度傳感器溫度的讀取，四個數碼管顯示地點編號及溫度，三個指示燈（報警燈，設定指示燈，工作狀態燈），由四個按鍵控制系統的

27、工作狀態。系統處在正常工作狀態時，間隔3秒循環顯示各點溫度，工作狀態燈閃爍，固定顯示某點溫度，工作狀態燈常亮。系統處在報警狀態時，報警燈閃爍，蜂鳴器響，數碼管顯示報警地點編號和溫度，若是有多點報警則間隔 2秒循環顯示。系統處在設定狀態時，可以設定各點報警溫度值，系統供電電壓DC5V，檢測精度1度。2.2系統的基本組成此系統可應用于對環境溫度檢測要求比較高的場合，如家庭溫度檢測，糧倉溫度檢測、蔬菜倉庫等。用數字溫度傳感器DS18B20實現10點以上環境溫度檢測，單片機分析各點數據，顯示出各溫度點數值，并能實現溫度超限報警。系統的基本架構如圖21所示9。具體電路圖見附錄A。數碼管顯示單片機多路DS

28、18B20溫度檢測點聲光報警按鍵控制圖2-1 系統的基本架構系統各部分的主要作用如下：單片機：實施控制的核心單元,采集DS18B20的溫度,對數據進行處理,數據處理完畢,通過I/O口輸出啟動相應的顯示電路和報警電路;對按鍵進行掃描,控制系統的工作狀態。本設計選取的是AT89C51單片機，由于系統不需要特殊的A/D轉換、PWM輸出等功能，所以AT89C51足以滿足系統需求。按鍵：用來控制單片機的工作狀態，可控制兩種工作狀態，溫度顯示工作狀態和對工作狀態進行上下限的設置設定狀態。本設計共有四個按鍵，低電平有效。開機后循環檢測各點的溫度，SET(S1)鍵進入報警溫度值設置。ENTER(S2)鍵確定退

29、出報警值設置狀態，ADD(S3)報警值加，DEC(S4)報警值減。數碼管：用來顯示地址編號和溫度，在進行溫度上下限設置的時候顯示相應的溫度上下限。本設計采用四位八段數碼管，共陰極連接。聲光報警電路：指示系統工作狀態，在超限的時候報警燈亮、蜂鳴器發出響聲，進行報警。本設計采用三個發光二極管作為指示燈，分別為報警燈、設定指示燈、工作狀態燈，一個蜂鳴器，溫度超限時，發出聲響進行報警。2.3系統的工作原理每個DS18B20芯片有唯一編碼，系統首先讀取DS18B20的序列號，根據序列號對每一個DS18B20進行編號，在對DS18B20進行溫度采集時，首先通過I²C總線對DS18B20進行自身R

30、OM序列號的匹配，系統只對序列號匹配成功的DS18B20進行操作，DS18B20具有A/D轉換功能。只有地址編碼完全匹配的DS18B20，將A/D轉換完畢的溫度值發送給單片機，單片機通過I²C總線接收到DS18B20發送的溫度。單片機判斷是否超限，通過I/O口送數碼管進行顯示并確定是否啟動相應的聲光報警。上電開機后單片機進入循環顯示各點溫度的正常工作狀態，通過SET鍵使單片機進入報警值設定狀態，ADD、DEC鍵可對DS18B20溫度上下限進行調整，ENTER鍵可確定跳出報警值設定狀態，實現溫度上下限可變的溫度報警系統。3系統的硬件設計系統硬件主要包括單片機、DS18B20溫度采集模塊

31、、聲光報警模塊、按鍵控制模塊、數碼管顯示模塊。3.1單片機AT89C51AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案1。AT89C51芯片的引腳結構如圖3-1：圖3-1 AT89

32、C51引腳圖功能特性AT89C51提供以下標準功能：40個引腳、4K Bytes Flash片內程序存儲器、128 Bytes的隨機存取數據存儲器（RAM）、32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口、5個中斷優先級2層中斷嵌套中斷、2個數據指針、2個16位可編程定時/計數器、2個全雙工串行通信口、3看門狗（WDT）電路、片內振蕩器及時鐘電路。此外，AT89C51可降至0Hz的靜態邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節電工作模式,空閑模式，CPU暫停工作，而RAM、定時/計數器、串行通信口、外中斷系統可繼續工作。掉電模式凍結振蕩器而保存RAM的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具

33、有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產品的需求2。3.1.2管腳說明P0口：P0口為一個8位漏極開路雙向I/O口，也即地址/數據總線復用口。作為輸出口用時，能驅動8個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”時，被定義為高阻輸入3。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位雙向I/O口,P1口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

34、把端口拉到高電平,此時可作輸入口4。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)。在Flash編程和程序校驗期間,P1接收低8位地址。部分端口還有第二功能,如表3-1所示。表3-1 P1口部分引腳第二功能端口引腳第二功能P1.5P1.6P1.7MOSI(用于ISP編程)MISO(用于ISP編程)SCK(用于ISP編程)P2口:P2口是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口, P2口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

35、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(例如執行MOV X DPTR指令)時,P2口送出高8位地址數據。在訪問8位地址的外部數據寄存器(例如執行MOV X Ri指令)時,P2口線上的內容(也即特殊功能寄存器(SFR)區中P2寄存器的內容),在整個訪問期間不改變。在Flash編程或校驗時,P2亦接收高位地址和其它控制信號。P3口: P3口是一個帶有內部上拉電阻的雙向8位I/O口, P3口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P3口寫“1”時,它們被內部的上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入口使用時,被外部信號拉低的P3口將用

36、上拉電阻輸出電流(IIL)。P3口除了作為一般的I/O口線外,更重要的用途是它的第二功能,如表3-2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3-2P3口的第二功能P3口各位第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2（外部中斷0輸入）P3.3（外部中斷1輸入）P3.4T0（定時器0外部計數器脈沖輸入）P3.5T1（定時器1外部計數器脈沖輸入）P3.6（外部數據存儲器讀選通信號）P3.7（外部數據存儲器寫選通信號）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的高電平時間將使單片機復位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平,設

37、置SFR AUXR的DISRTO位(地址8EH)可打開或關閉該功能。 DISRTO位缺省為RESET輸出高電平打開狀態。ALE:當訪問外部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。即使不訪問外部寄存器,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。值得注意的是: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(PROG)。如有必要,可通過對特殊功能寄存器(SFR)區中的8EH單元的D0位置位,可禁止ALE操作。該位置位后,只要一條MOVX和MOVC指令才會激活ALE。

38、此外,該引腳會被微弱拉高,單片機執行外部程序時,應設置ALE無效。：程序存儲允許()輸出是外部程序存儲器的讀選通信號,當AT89S51由外部程序存儲器取指令(或數據)時,每個機器周期兩次有效,即輸出兩個脈沖。當訪問外部數據存儲器時,沒有兩次有效的信號。EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平(接地)。需要注意的是:如果加密位LB1被編程,復位時內部會鎖存EA端狀態。如EA端保持高電平(接VCC端)，CPU則執行內部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程期間，該引腳用于施加+12V編程電壓（VPP）。XTAL1：反向振蕩放

39、大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入端。XTAL2：反向振蕩放大器器的輸出端。3.2溫度采集模塊美國Dallas半導體公司的數字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持"一線總線"接口的溫度傳感器，在其內部使用了在板（ON-B0ARD）專利技術。全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內。一線總線獨特而且經濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統的構建引入全新概念?，F在，新一代的DS18B20體積更小、更經濟、更靈活。使你可以充分發揮“一線總線”的優點。新的"一線器件"DS18B20體積更小、適用電壓更寬、更經濟。DS18B20可以

40、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6。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°

41、;C?，F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8。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、測溫類消費電子產品等。與前一代產品不同，新的產品支持3.0V5.5V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6。3.2.1DS18B20溫度采集模塊硬件電路圖圖 3-2 溫度采集模塊硬件電路圖溫度采集模塊硬件電路如圖3-4所示，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，實現組網多點測溫，3管腳為VCC外接電源進行供電，DS18B20供電的方法是從VDD 引腳接入一個外部電源，這樣做的好處是I/O線上不需要加強上拉，

42、而且總線控制器不用在溫度轉換期間總保持高電平。如圖3-2溫度采集模塊所示，這樣在轉換期間可以允許在單線總線上進行其他數據往來7。另外，在單線總線上可以掛任意多片DS18B20，而且如果它們都使用外部電源的話，就可以先發一個Skip ROM命令，再接一個Convert T 命令，讓它們同時進行溫度轉換。在溫度轉換期間需要對單總線DQ端提供強上拉，因此DQ端上拉4.7K的上拉電阻，注意當加上外部電源時，GND 引腳不能懸空。3.2.2DS18B20的主要特性1) DS18B20單線接口方式，僅需要一根信號線與CPU連接，即可實現CPU同DS18B20的雙向通訊。傳送串行數據，不需要外部元件。2)

43、DS18B20每個芯片有唯一編碼，支持組網功能，多個DS18B20可以并聯在唯一的單線上，實現多點測溫。3) DS18B20的測溫范圍為：55-125，在10-85時，其測量精度為±0.5。4) DS18B20的測溫結果的數字量位數為9-12位，可編程進行選擇。在93.75ms和750ms內將溫度值轉化9位和12位的數字量。5) DS18B20不需要備份電源，可用數據線供電，也可用外部的電源（）供電。.6) 用戶可自設定非易失性的報警上下限值，報警搜索命令可以識別某片DS18B20溫度超限。3.2.3DS18B20的外部形狀及內部結構圖 3-3 DS18B20引腳圖1) 圖3-3為D

44、S18B20的外部引腳圖，其引腳定義如下：GND：1管腳接地；DQ ：2管腳為數字信號輸入/輸出端；VDD：3管腳為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）2) 圖3-4 的方框圖示出了DS18B20內部結構的主要部件。DS18B20有四個主要數字部件:64位光刻ROM；溫度傳感器；非易失性溫度報警觸發器TH和TL；一個高速暫存器。64位ROM和單線端口存儲器和控制邏輯暫存器8位CRC產生器電源探測溫度傳感器上限觸發TH下限觸發TL圖 3-4 DS18B20的內部結構光刻ROM中的64位序列號（如圖3-5所示)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM

45、的排列是1-8位（28H）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現一根總線上掛接多個DS18B20的目的。8-BIT CRC號碼 48-BIT序列號 8-BIT系列碼（10h）LSBMSBLSBLSBMSBMSB圖3-5 64位光刻ROM存儲器由一個高速暫存SRAM和一個存儲高、低報警觸發值的TH和TL的非易失性可擦除E2PROM組成。當報警功能不使用時，TH和TL寄存器可以當做普通寄存器使用。DS18B20溫度傳感器的結構示于圖3-6所示

46、，存儲器由一個暫存E2PROM和一個存儲高低溫報警觸發值TH 和TL 的非易失性電可擦除E2PROM組成。當在單線總線上通訊時，暫存器幫助確保數據的完整性。數據先被寫入暫存器，這里的數據可被讀回。數據經過校驗后，用一個拷貝暫存器命令會把數據傳到非易性E2PROM中。這一過程確保更改存儲器時數據的完整性。字節0和字節1是測得溫度信息的LSB（低字節）和MSB（高字節），該字節是只讀的。單片機可通過單線接口讀到數據，讀取時低位在前，高位在后。數據時按補碼的格式存儲的，具體的存儲格式還是要根據配置字的設定而定。字節2和字節3是對E2PROM中的TH和TL的復制。數據通過寫暫存器指令4Eh寫入高速暫存

47、器的2、3、4字節；數據必須以字節2為最低有效位開始傳送?？偩€控制器要完成從暫存器到E2PROM的TH、TL和配置數據傳遞，必須發出復制暫存器指令48h。E2PROM寄存器中的數據在期間掉電時仍然繼續保持；上電時，數據被載入暫存器。暫存器字節溫度LSB0溫度MSB1TH/用戶字節12TL/用戶字節23配置寄存器4保留位FFh5保留位0Ch6保留位10h7CRC8E2PROMTH/用戶字節1TL/用戶字節2圖 3-6 DS18B20 存儲器圖表 3-3 TH、TL的存儲格式bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0S26252423222120DS18B20完成一次溫度轉換

48、后，就拿溫度值和存儲在TH 和TL （表3-3）中的值進行比較。標志位（S）指出溫度值的正負；正數S=0，負數S=1。每進行一次測溫就對這個標識進行一次更新。當報警標識置位時，DS18B20會對報警搜索命令有反應。這樣就允許許多DS18B20并聯在一起同時測溫，如果某個地方的溫度超過了限定值，報警的器件就會被立即識別出來并讀取，而不用讀未報警的器件。字節4存放的是配置寄存器的數據如表3-4所示，配置字的低5位一直都是“1”；TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還是測試模式，在出廠時該位被設置為0，用戶不要改動。R1和R0用來設置分辨率，溫度分辨率設置表3-5 所示。表3-4 配置

49、字結構bit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0TMR1R011111表3-5 溫度分辨率設置表R1R0分辨率溫度最大轉換時間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms當配置存儲器設定溫度的分辨率為12位時，溫度寄存器（LSB、MSB）存儲格式如表3-6所示。表 3-6 12位精度時溫度寄存器的存儲格式LSbytebit7bit6bit5bit4bit3bit2bit1bit0232221202-12-22-32-4MSbytebit15bit14bit13bit12bit11bit10bit9bit8SSSSS262524二進

50、制是以補碼的形式存儲的，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，可得到實際溫度（也可以理解為后4位為小數位，前面是符號位和整數位）。一些特殊溫度值和輸出數據的對照關系如表3-7所示。表3-7 DS18B20溫度數據關系表溫度數據輸出（二進制）數據輸出（十六進制）+12500000000 1111101000FA+2500000000 001100100032+1/200000000 000000010001000000000 000000000000-1/2111

51、11111 11111111FFFF-2511111111 11001110FFCE-5511111111 10010010FF92字節5、字節6、字節7被器件保留，禁止寫入，默認值均為1.字節8存放的是前8字節的CRC碼，只讀。CRC碼能夠在總線控制器讀取DS18B20時進行數據校驗。單總線操作流程和操作命令單總線是指總線控制器CPU用兩根線RX和TX來控制單總線期間，這樣是為了方便描述，實際使用時是用一個引腳來完成讀寫操作。單線總線的空閑狀態時高電平。無論任何理由需要暫停某一執行過程時，如果還想恢復執行，總線必須停留在空閑狀態。在恢復期間，如果單總線處于非活動（高電平）狀態，位與位間的恢復

52、時間可以無限長。如果總線停止在低電平超過480s,總線上的所有器件將被復位8。1）操作流程通過單總線端口訪問DS18B20的協議如下：步驟1，初始化；步驟2，ROM操作指令；步驟3，DS18B20功能指令。每一次DS18B20的操作都不許滿足以上步驟，若缺少步驟或者順序混亂，器件將不會返回。2)操作指令a.初始化。通過單總線的所有執行操作處理都從一個初始化序列開始。初始化序列包括一個由總線控制器發出的復位脈沖和其后由從機發出的存在脈沖。存在脈沖讓總線控制器知道DS18B20在總線上且準備好操作。b. ROM操作指令。DS18B20有關ROM的操作指令如表3-8所示。表3-8 ROM指令表指令約

53、定代碼功能讀ROM33H讀DS1820溫度傳感器ROM中的編碼（即64位地址）。符合 ROM55H發出此命令之后，接著發出 64 位 ROM 編碼，訪問單總線上與該編碼相對應的 DS18B20 使之作出響應，為下一步對該 DS18B20 的讀寫作準備。搜索 ROM0FOH用于確定掛接在同一總線上 DS18B20 的個數和識別 64 位 ROM 地址。為操作各器件作好準備。跳過 ROM0CCH忽略 64 位 ROM 地址，直接向 DS18B20 發溫度變換命令。適用于單片工作。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。c.存儲器操作指令。DS18B20有關的存儲器指

54、令如表3-9所示。表3-9 RAM指令表指令約定代碼功能溫度變換44H啟動DS18B20進行溫度轉換，12位轉換時最長為750ms（9位為93.75ms）。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發出向內部RAM的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字節的內容復制到EEPROM中。重調 EEPROM0B8H將EEPROM中內容恢復到RAM中的第3 、4字節。讀供電方式0B4H讀DS1B820的供電模式。寄生供電時DS18B20發送“ 0 ”，外接電源供電 DS1B820發送“ 1

55、”。有關DS18B20的初始化、讀、寫時序問題請參見軟件部分。使用中注意事項DS18B20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)面對著扁平的那一面，左負右正，一旦接反就會立刻發熱，有可能燒毀！同時，接反也是導致該傳感器總是顯示85的原因。2) 較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數據傳送，因此，在對DS18B20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DS18B20操作部分最好采用匯編語言實現。3) 在DS18B2