温度控制器的设计与制作

6.4实施—制作过程

6.4.1硬件设计

温度测量采用最新的单线数字温度传感器DS18B20，DS18B20是美国DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms 和750ms 内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而，使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。

降温控制系统采用低压直流电风扇。当温度高于设定最高限温度时，启动风扇降温，当温度降到指定最高限温度以下后，风扇自动停止运转。

温控系统的温度显示和温度的设定直接采用综合实训板上的显示和键盘。当环境温度低于设定的最低限温度值时，也采用综合实训板上的蜂鸣器进行报警。用0#、1#键作为温度最高限、最低限的设定功能键；2#、3#键作为温度值设定的增加和减小功能键。

0#键：作为最高限温度的设定功能键。按一次进入最高限温度设定状态，选择最高限温度值后，再按一次确认设定完成。

1#键：作为最低限温度的设定功能键。按一次进入最低限温度设定状态，选择最低限温度值后，再按一次确认设定完成。

2#键：＋1功能键，每按一次将温度值加1，范围为1～99℃。 3#键：－1功能键，每按一次将温度值减1，范围为99～1℃。

6.4.2软件设计

(1)温控系统采用模块化程序结构，可以分成以下程序模块：

①系统初始化程序：首先完成变量的设定、中断入口的设定、堆栈、输入输出口及外部部件的初始化工作。

②主程序MAIN ：完成键盘扫描、温度值采集及转换、温度值的显示。当温度值高于设定最高限时，驱动风扇工作；当温度值低于设定最低限时，驱动蜂鸣器报警。

③键盘扫描程序KEYSCAN ：完成键盘的扫描并根据确定的键值执行相应的功能，主要完成最高温度、最低温度的设定。

④温度采集程序GET_TEMPER ：完成DS18B20的初始化并发出温度转换命令，经过指定时间后读取转换的温度值。

根据DS18B20的通信协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM 指令，最后发送RAM 指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求CPU 将数据线下拉500μs ，然后释放。DS18B20收到信号后等待16～60μs EA/VP 31X119X218R ESET 9R D 17WR

16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN 29ALE/P 30TXD 11R XD 10U18051AD012PA021AD113PA122AD214PA223AD315PA3

24AD416PA425AD517PA5

26AD618PA627AD719PA7

28PB 029C E 8PB 1

30R D 9PB 231WR 10PB 3

32IO/M 7PB 433ALE 11PB 534PB 635PB 736TMR OUT 6PC 037PC 138TMR IN 3PC 2

39PC 31PC 42R ESET 4PC 55U28155B ELL 1

2

3A

74ALS02+5V 12M 20p 20p +5V

G N D 1

D Q

2

V c c 3DS18B 20

+5V

4.7 k +5V 8550D24004+5V A -

++5V a

b c d e f g h p LED1LED2+5V 012345PC 0PC 1PC 2PA0PA1

PB 0PB 7图2.2.1温控系统硬件接线原理图

左右，后发出60～240μs的存在低脉冲，CPU收到此信号表示复位成功。

⑤温度转换程序TEMPER_COV：根据精度要求对采集到的温度值进行处理并转换成便于显示的BCD 码值。

⑥显示子程序DISPLAY：显示实时温度及设定温度值。

⑦DS18B20初始化子程序INIT_1820：DS18B20在工作之前必须按照指定的要求完成初始化工作，否则无法正常工作。

⑧DS18B20读写子程序WRITE_1820、READ_1820、READ_1820T完成对18B20的读写功能，其中，READ_1820从DS18B20中读出一个字节的数据，READ_1820T从DS18B20中读出两个字节的温度数据。

⑨延时程序DELAY、DELAY1满足18B20要求的延时间隔及程序中的延时功能。

(2)软件流程框图分别如图2.2.2、2.2.3、2.2.4、2.2.5和2.2.6所示。

程序初始化

有键输入吗？

采集温度值

将采集到的值转化为压缩BCD码显示温度值执行相应键的功能

开始

Y N

图2.2.2主程序流程图

等待480 μs以上？

CLR DQ向DS18B20

发出reset脉冲

SETB DQ等待

15～60 μs

置FLAG标志

并延时200 μs

N

清除FLAG标志

DS18B20

初始化

DQ是否变低？

初始化结束

N

Y

Y

初始化程序流程图

DS18B20初始化

写入CCH，SKIP ROM

开始

写入44H，发转换命令CLR DQ，准备发送

延时15 μs

写入1位数据

延时15～45 μs

SETB DQ完成1位写

DS18B20初始化

开始

写入CCH，SKIP ROM 写入BEH，发转换命

SETB DQ

延时1μs以上

CLR DQ准备发送

延时1μs 以上

SETB DQ 释放总线

读取1位数据

延时15～45 μs