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測溫工作電路

該燙金機控溫系統(tǒng)的主電路如圖3所示，該電路由單片機電路、溫度傳感器電路、可控硅電路、數(shù)碼顯示電路等部分組成，其中AT89C2051、X1、R1、C1等組成單片機電路，R1、C1是單片機的復(fù)位電路，在接通電源的瞬間，由于電源電壓通過R1對C1的充電過程，單片機AT89C2051的復(fù)位端1腳將獲得一個高電平復(fù)位脈沖，該脈沖可使得單片機進入初始狀態(tài)。

單片機的P3.7為輸出控制口，通過一只電阻接至一片"光電耦合型過零觸發(fā)雙向"芯片GK的輸入端，設(shè)計時，可適時通過"GK"觸發(fā)外接的雙向晶閘管SKG的導(dǎo)通與截止，來控制電爐絲的加電與斷電、大電流與小電流，從而實現(xiàn)對燙金機的升溫和恒溫的控制。

AT89C2051內(nèi)部有一個模擬信號比較器，AT89C2051的P1.0和P1.1除了作I/O口外，還分別是模擬信號比較器的同相輸入端和反相輸入端，模擬信號比較器的比較結(jié)果存入P3.6對應(yīng)的寄存器，P3.6在AT89C2051外部無引腳，利用這個模擬信號比較器和鋸齒波信號發(fā)生器電路可以組成一個A/D轉(zhuǎn)換電路，以把P1.1輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)碼管DS1、DS2、DS3、DS4、三極管VT1、VT2、VT3、VT4、電阻R3-R13等可組成動態(tài)掃描數(shù)碼顯示電路，可把溫度值用數(shù)字顯示出來，本設(shè)計采用DS18B20作為溫度傳感器。

現(xiàn)以MCS-51單片機為例，圖3中采用的是寄生電源供電方式，P1.1口接單總線是為了保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，設(shè)計時可用一個MOSFET管和AT89C2051的P1.O來完成對總線的上拉。當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10μs。采用寄生電源供電方式時，VDD和GND端均接地，由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令等三個步驟，假設(shè)單片機所用的晶振頻率為12MHz，那么，就可以根據(jù)DS18B20的初始化時序、寫時序和讀時序、來分別編寫INIT初始化子程序、WRITE寫（命令或數(shù)據(jù)）子程序和READ讀數(shù)據(jù)子程序等3個子程序，這些程序可在網(wǎng)上讀取，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始。

軟件設(shè)計

設(shè)計程序時，可使用匯編語言編寫，程序由主程序、定時中斷服務(wù)程序、延時子程序等模塊組成，其中主程序由初始化、數(shù)碼動態(tài)掃描顯示等部分組成，圖4所示是其定時中斷服務(wù)程序流程圖。

采用動態(tài)掃描顯示方式，雖然簡化了電路，節(jié)省了I/O線，但占用CPU的時間較多，而采用調(diào)用定時中斷的方式來測溫可以減小CPU的負擔，定時器0的定時時間為50ms，每過250ms（5次中斷）測一次溫度，延時子程序主要供數(shù)碼顯示程序調(diào)用，延時時間為0.5ms，延時時間決定了數(shù)碼顯示的刷新周期，因為顯示數(shù)碼為三位，所以刷新周期為1.5ms，字形碼的輸出采用P3口的P3.1-P3.5、P3.7、P3口輸出的數(shù)據(jù)可通過查表獲得。因為數(shù)碼管為共陽型，所以相應(yīng)的輸出位為0時筆段亮。存儲器20H、21H、22H單元可分別作為個位數(shù)、十位數(shù)、百位數(shù)的存儲單元，其數(shù)值可作為查表的指針。動態(tài)掃描顯示由數(shù)碼顯示儲蓄完成，當個位數(shù)送到P3口時，P1.3輸出低電平，VT4導(dǎo)通，數(shù)碼管DS3顯示個位數(shù)，當十位數(shù)送到P3口時，P1.4輸出低電平，VT3導(dǎo)通，數(shù)碼管DS2顯示十位數(shù)，而當百位數(shù)送到P3口時，P1.5輸出低電平，VT2導(dǎo)通，數(shù)碼管DS1顯示百位數(shù)，如果溫度為負值，則百位數(shù)顯示負號，這樣輪流工作即可顯示溫度值，測溫結(jié)束時，P3.6由0翻轉(zhuǎn)為1，由于程序判斷P3.6為高電平要用兩個機器周期，且關(guān)閉定時器1停止計數(shù)也要用1個機器周期，總共這3個機器周期會使定時器1得計數(shù)值增加3，因此，在程序中對此誤差要進行修正，即將計數(shù)值減去3。

結(jié)束語

DS18B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單，測溫精度高、連接方便、占用口線少、擴展方便等優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中還應(yīng)注意以下幾方面的問題：

（1）較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償，由于DS18B20與微處理器采用的是串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格地保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果，對DS18B20的操作部分最好采用匯編語言編寫。

（2）DS18B20工作時的電流高達1.5mA，故在總線上掛接點數(shù)較多且同時進行轉(zhuǎn)換時要考慮增加總線驅(qū)動，可用單片機端口在溫度轉(zhuǎn)換時導(dǎo)通一個MOSFET。

（3）由于連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的，因此，在用DS18B20進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時，要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配等問題。

（4）在DS18B20測溫程序設(shè)計中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20的返回信號，一旦某個DS18B20接觸不好或斷線，那么，在程序讀該DS18B20時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)，這一點在進行DS18B20硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。

（5）和DS1820一樣，DS18B20的讀寫時序必須仔細調(diào)整，在反復(fù)的調(diào)試中找出合適的延時時間。