毕业设计（论文）基于AT89C51单片机的数字温度控制系统的硬件设计.doc

数字温度控制系统的硬件设计摘要单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了极大的便利，单片机由于其微小的体积和极低的成本，广泛的应用于家用电器、工业控制等领域中。在工业生产中，电流、电压、温度、压力和流量也都是常用的被控参数。论文介绍了“基于单片机的温度控制系统”的设计及其相关内容。控制系统中引入单片机，可以充分利用单片机在对采集数据加以分析并根据所得结果做出逻辑判断等方面的能力。 提高整个系统的可靠性。论文首先利用温度传感器将被测温度信号转换为数字信号，这一信号经单片机处理后。通过一执行机构可控硅对加热源的开关状态进行控制。并实现报警及温度显示的功能。论文介绍了基于单片机的温度控制系统的硬件设计的过程。简单介绍了背景和总体的设计思路、AT89C51单片机的基本知识并对系统设计中所涉及的一些主要的芯片做了简单的介绍。关键词：单片机；温度控制；传感器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 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 this 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 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 temperature 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; Sensor目录前言1第1章 本课题的研究现状及意义21.2课题研究的意义21.3总体设计方案2第2章 单片机AT89C51的结构和原理2.1 主要性能参数22.2 功能特性概述22.3 引脚功能22.4 时钟振荡器22.5 空闲节电模式22.6 掉电模式22.7极限参数2第3章 硬件系统设计错误！未定义书签。3.1 温度监控电路设计23.1 输入通道设计23.1 加热驱动电路设计2第4章 温度控制系统的器件介绍4.1 温度传感器DS18B20结构和原理24.2 光电耦合器MOC304124.3 双向可控硅BTA0624.4 8位锁存器74LS37424.4 四2输入与门74LS0824.4 四2输入或非门74LS022结论错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。参考文献33附录1 程序流程图（1）错误！未定义书签。附录2 程序流程图（2）错误！未定义书签。附录3 电子计价秤前面错误！未定义书签。前言数字式温度控制系统由单片机、执行机构、控制对象和检测装置等部分组成，其特点是通过数字温度控制传感器DS18B20实现对温度的集成了采样、物理量/模拟量转换、A/D转换等，直接输出数字信号，无需另接任何外围电路即可方便地构成温度检测系统，在实际应用中取得了良好的测温效果， 执行机构由光电藕合器驱动双向可控硅，可控硅再对加热源的开关状态进行控制。光电耦合器除了具有电隔离的功能、脉冲和直流都可以使用外。还具有抗干扰和噪声的能力，具有响应速度快，使用方便、耗电省、成本低等优点！以单片机为核心，通过程序内部的运算将转换好的温度数值发送给LED显示出来。温度报警系统，通过键盘接口设置温度的上下限数值，设定完毕后程序会实时查询当时的环境温度是否超出设置的上下限温度数值。如果超出会报警或将负载切断，停止其工作。在现代工业生产过程中，一般要求处于某一恒定的温度下进行控制，因此常常要求对温度进行控制。为实现仪器的智能化，一般都嵌有微处理器(或数字信号处理器)作为主控制器，因此，如果用一般的温度传感器作为检测元件，就需要进行AD转换，而选用美国Dallas公司生产的数字式温度传感器DS18B20作为检测元件，可以直接将温度值转换成数字量，就不需AD转换电路，简化了控制电路。在本文设计的一种检测仪器中，要求试样的温度恒定保持在0 (40 0 1 00)，精度为±05 ，因此只考虑其加热而不考虑其制冷。用贴在金属底座上的金属电热膜作为加热元件，用一片DS18B20对金属底座进行单点测温，采用单片机AT89C51作为控制器，构成一个闭环温度控制系统。这种温度控制器可以在只占用较小体积的情况下，对温度进行恒温控制。第1章 本课题的研究现状及意义1.1课题研究的意义温度是重要的物理量，温度的测量和控制，在工业生产和科研工作中都非常重要。在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。模拟器件（热电耦）体积大、应用复杂、而且不容易实现数字化等缺点，也阻碍了应用领域的扩展。数字式温度测量系统的特点是以微处理器为核心，利用微处理器的控制、运算功能，具有智能化的特点。本系统采用数码管直接显示被测温度值，这种数字式显示不仅直观、测量精度高，而且便于进行自动控制。所以，数字式温度测量电路获得了广泛的应用数字式温度控制系统由单片机、执行机构、控制对象和检测装置等部分组成，其特点是通过数字温度控制传感器实现对温度的集成了采样、物理量/模拟量转换、A/D转换等，直接输出数字信号，无需另接任何外围电路即可方便地构成温度检测系统，在实际应用中取得了良好的测温效果， 执行机构由光电藕合器驱动双向可控硅，可控硅再对加热源的开关状态进行控制。光电耦合器除了具有电隔离的功能、脉冲和直流都可以使用外。还具有抗干扰和噪声的能力，具有响应速度快，使用方便、耗电省、成本低等优点！以单片机为核心，通过程序内部的运算将转换好的温度数值发送给LED显示出来。温度报警系统，通过键盘接口设置温度的上下限数值，设定完毕后程序会实时查询当时的环境温度是否超出设置的上下限温度数值。如果超出会报警或将负载切断，停止其工作。1.2总体设计方案1.2.1系统的结构原理温度传感器将对被测温度进行采样和转换为数字信号，并将此测量结果送入单片机，单片机将输入的温度值与内部指定单元的给定温度值进行比较，根据比较结果，通过一个执行机构可控硅对加热源（电阻炉 电热水壶和灯泡等）的开断状态进行控制。采用简单的开关控制。本设计系统为硬件部分的设计，包括温度传感器、单片机、双向可控制硅和光电耦合器的选用。输入通道、控制系统、输出通道，显示电路的设计。系统的功能实现结构原理图如下： 键盘显示报警单片机执行机构加热器传感器 图1-1 结构原理图1.2.2 器件选择本设计在设计过程中主要选取了以下一些器件单片机：AT89C51。温度传感器：DS18B20。光电耦合器：MOC341。双向可控硅：BTA06。8位锁存器：74LS374。4输入与门：74LS08。4输入或非门：74LS02。第2章 单片机AT89C51的结构和原理AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含KB的可反复擦写的程序存储器和128B的随机存储器（RAM），器件采用Atmel 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS51指令系统，片内配置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可灵活应用于各种控制领域。2.1 主要性能参数与MCS-51产品指令完全兼容 4KB可反复擦写Flash闪速存储器 1000次擦写周期 时钟频率范围：0Hz24Hz 3级加密存储器 128*8B内部RAM 32个可编程I/O接口线 2个16为定时/计数器 6个中断源 可编程串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式2.2功能特性概述AT89C51提供以下标准功能：4KB的Flash闪速存储器，128B内部RAM，32个I/O接口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至于0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。2.3引脚功能AT89C51的引脚排列如图2-1所示图2-1 AT8C51的PDIP封装形式和引脚排列VCC：电源GND：地P0口：P0口是一组8位漏级开路型双向I/O楼，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能以输出电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8为双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）.Flash编程和程序校验期间，P1接受低8位电阻。P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部存储器时，P2口线上的内容（特殊功能寄存器SFR区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高为地址和其他控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑电路。对P3口写入“1”时，他们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。P3偶除了作为一般的I/O口线外，更重要的功能是它的第二功能，如表2-1所示。P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。表2-1 AT89C51的P3口的第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INT0(外中断0）P3.3INT1(外中断1）P3.4T0(定时/计数器0)P3.5T1(定时/计数器1)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节，即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如果必要，可通过特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元中的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只要一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活，此外，该引脚还会微弱被拉高。单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。PSEN：程序存储器允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSENY 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号不出现。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为000011FFFF11），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端）CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V的编程电压VPP。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输入端。2.4时钟振荡电路AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器作为反馈元件的片外石英晶体谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路如图2-2所示。图2-2 时钟振荡电路外接石英晶体谐振荡及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联谐振电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、震荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度的稳定性，如果使用石英晶体，电容使用30pF±10pF。2.5空闲节电模式AT89C51有两种可用软件编程的省电模式，空闲模式和掉电模式。这两种方式是控制专用寄存器PCON（电源控制寄存器）中的PD（PCON.1）和IDL（PCON.0）位来实现。PD是掉电模式，单片机进入掉电工作状态，IDL是空闲等待状态，当IDL=1时，激活掉电工作模式，单片机进入睡眠状态，如需同时进入两种工作模式，即PD和IDL同时为1，则先激活掉电工作模式。在空闲工作模式状态，CPU保持睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，片内RAM和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。终止空闲工作模式的方法有两种，其一是任何一条被允许中断的事件被激活，IDL（PCON.1）被硬件清除，即刻中止空闲工作模式。程序会首先响应中断，进入中断服务程序，执行完中断服务程序并紧随RETI（中断返回）指令后，下一条要执行的指令就是使单片机进入空闲模式那条指令后面的一条指令。其二是通过硬件复位也可将空闲工作模式终止。需要注意的是，当由硬件复位来终止空闲工作模式时，CPU通常是从激活空闲模式那条指令的下一条指令开始继续执行程序的，要完成内部复位操作，硬件复位脉冲要保持两个机器周期（24个时钟周期）有效，在这种情况下，内部禁止CPU访问片内RAM，而允许访问其他端口。为了避免对端口产生意外写入，激活空闲模式的那条指令后一条指令不应是一条对端口或外部存储器的写入指令。2.6掉电模式在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。推出掉电模式的惟一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的内容，在VCC恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重启动并稳重工作。空闲和掉电模式外部引脚状态如表 2-2 所示。表2-2 外部引脚图模 式空闲模式空闲模式掉电模式掉电模式程序存储器内部外部内部外部ALE1100模式空闲模式空闲模式掉电模式掉电模式PROG1100P0数据浮空数据数据P1数据数据数据数据P2数据地址数据数据P3浮空数据数据数据2.7 AT89C51的极限参数工作温度：-55+125储藏温度：-6515任一引脚对地电压：-1.07.0最高工作电压：6.6直流输出电流：15.0mA第3章 温度控制系统的器件介绍3.1 温度传感器Dallas半导体公司生产的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。“一线总线”接口芯片独特而且经济，使户可以轻松的组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、 DS1822 “一线总线”数字化温度传感器 同DS1820一样，DS18B20也 支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55°C+125°C，在-10+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为± 2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。 DS18B20、 DS1822 的特性 DS18B20可以程序设定912位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！ DS1822与 DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。 继“一线总线”的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。3.1.1主要特性DS18xx传统特性。测量范围-55°C+125°C。-10+85°C范围内精度为±0.5°C（DS1822除外）用户可自定义的EEPROM，设定的报警温度存在EEPROM（DS1822除外）无需外部元件“一线总线”特征独特的电源和信号复合在一起仅使用一条口线每个芯片惟一编码，支持联网寻址简单的网络化的温度感知零功耗等待DS18B20的新性能如下：可用数据线供电可测温范围-55°C+125°C，在-10+85°C范围内精度为±0.5°C 可编程分辨率912位，可分辨温度分别为0.5°C、0.25°C、0.125°C和0.0625°C负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发烧而烧毁，但不能正常工作。温度转换时间由DS18的2s降为750ms，且灵敏度大为提高，在逐渐升。温的水中与精度为±0.5°C的温度计几乎同步，且回复性很好。每个芯片惟一编码3.1.2管脚图及管脚说明1. 管脚图该系列产品采用DSOC、SOIC和TO-92等3中不同的封装形式。DS18B20的TO-92封装管脚图如图2-1所示。 图3-1 TO-92封装管脚图DS18B20的TO-92封装管脚图如图2-3所示。 图3-2 TO-92封装管脚图（2）管脚定义DS18B20的管脚定义如表3-1所示。表3-1 DS18B20的管脚定义TO-29封装名称功能1GND接地2DQ输入/输出3VDD电源3.1.3内部功能框图DS18B20内部功能如图2-4所示，主要由如下4部分组成。64 BIT ROM AND1-WIRE PORTMEMORY AND CONTROL LOGICSCRATCHPADTEMPERATURE SENSORHIGH TEMPERATURELOW TEMPERATURECONFIGURATION RFGISTF8-BIT CRC GENERATORPOWERSUPPLY SENSE图3-3 内部功能框图64位ROM温度传感器非挥发的温度报警触发器TH和TL配置寄存器ROM中的64位序列号是出厂前被刻上去的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的序列号均不相同。64位循环冗余校验码的特征多项式为CRC=X8+X5+X4+1。ROM的作用是使每一个DS18B20都不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。DS18B20中的温度传感器完成多温度的测量。高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成，使用一个寄存器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入3.1.4工作特性DS18B20的主要技术参数如下。输入通道数测量精度：-10+85°C范围内基本测量精度±5。设定精度：与显示值一致，无相对误差。显示：2位LED通道号显示；4位LED测量值显示各通道报警状态指示灯。告警方式：4种告警方式。2点公用告警继电器输出。多点控制继电器输出（扩展功能）。告警输出接点容量：AC250V、2A（阻值负载）。电源V0：AC187V242V，耗电量10VA以下。电压V1：DC2028V，耗电量8VA以下。工作环境：050，温度2090RH。DS18B20的推荐工作范围如表3-2所示。表3-2推荐的工作范围参数名称条件最小值典型值最大值单位供电电压VDD局部供电3.0-5.5V数据针DQ-0.3-+5.5V逻辑1VIH-2.2-+0.3V逻辑0VIL-0.3-+0.8VDS18B20电气特性如表3-3所示。表3-3 电气特性名称条件最小值典型值最大值单位tERR-10+85-±0.5-55+125-±2-VIH局部供电2.2-5.5VVIL-0.3-+0.8VILVIO=0.4V-4.0-mAIDDS-7501000nAIDD-11.5mAIDQ-5-uADS18B20的时间特性如表3-4所示表3-4 时间特性名称条件最小值典型值最大值单位tWR-210mstCONV9Bit-93.75ms10Bit-185.5-11Bit-375-12Bit-750-tSLOT-60-120ustREC-1-ustLOW0-60-120us续表名称条件最小值典型值最大值单位tLOW1-1-15ustRDV-15ustRSTH-480-ustRSTL-480-ustPDHIGH-15-60ustPDLOW-60-240us3.1.5应用介绍1.DS18B20的温度计算DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位，温度值和二进制输出对照表如表3-5所示。例如，+125的数字输出为07D0H，+25.0625的数字输出为0191H，-25.0625的数字输出为FF6FH,-55的数字输出为FC90H。表3-5 温度值和二进制输出对照表温度二进制输出十六进制输出+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 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90H温度寄存器的复位值是+85DS18B20的数据格式如表3-6所示。表3-6 DS18B20的数据格式BitBit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0LS Byte232221202-12-22-32-4Bit15Bit14Bit13Bit12Bit11Bit10Bit9Bit8MS ByteSSSSS262524这是转化得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘以0.0625,即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘以0.0625，即可得到实际温度。2.DS18B20温度传感器的存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可擦除的E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。DS18B20的寄存器在器件内部的分布如表3-7所示。表3-7 DS18B20暂存寄存器分布寄存器内存字节地址温度最低数字位0温度最高数字位1高温限值2低温限值3保留4保留5计数剩余值6每度计数值7CRC校验8第五个字节是器件的配置寄存器，其各位的意义为：TM-R1-R0-1-1-1-1-1。低五位都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率（DS18B20出厂时被设置位12位），DS18B20的分辨率设置如表3-8所示。表3-8 分辨率设置表R1R0分辨率温度最大转换时间009 位93.75ms0110位187.5 ms1011位375 ms1112位750 ms根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤： 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。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待1660微秒左右，后发出60240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。对ROM操作时，采用如表3-9所示的代码。表3-9 对ROM操作的代码数指令约定代码功能读ROM33H读DS18B20ROM中的编码（即读64位地址）符合ROM55H发出此命令后，接着发出64位ROM编码，访问单线上与该编码相对应的DS18B20使之做出反应，为下一步对该DS18B20的读写做准备搜索ROM0F0H用于确定挂接在同一总线上DS18B20的个数和识别64位ROM地址，为操作各器件做好准备跳过ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20发湿度变换命令，适用于单机工作告警搜索命令0ECH执行后，只有温度超过设定值上限或下限的片子才做出响应对寄存器操作的代码表如表3-10所示，表中还包括启动温度转换和读供电方式的指令。表3-10 对寄存器操作的代码表指令约定代码功能温度变换44H启动DS18B20进行温度转换，转换时间最长为500ms（典型为200 ms），结果存入内部9字节RAM中读暂存器0BEH读内部RAM中9字节的内容写暂存器4EH读内部RAM的第3、4字节写上、下限温度数据命令，紧跟该命令之后，是传送两字节的数据复制暂存器48H将RAM中第3、4字节内容复制到E2PRAM中重调E2PRAM0B8H将E2PRAM中内容恢复到RAM中的第3、4字节读供电方式0B4H对DS18B20的供电模式，寄生供电时DS18B20发送“0”，外接电源供电DS18B20发送“1”3.1.6 DS1820使用中注意事项 DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题： (1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。 (2)在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。 (3)连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。 (4)在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。3.2 光电耦合器MOC3041MOC3041器件由砷化硅发光二极管与执行过零出发的双向可控硅组成。输入部分是一个砷化镓发光二极管，在515mA正向电流的作用下发出足够强度的红外光去触发输出部分。输出部分包括一个硅光敏双向可控硅和过零触发器。在红外线的作用下，双向可控硅可双向导通3-11极限参数(TA=25)参数符号数值单位红外线发射二极管反向电压VR6V正向连续电流IF60mA总功耗PD120mW输出驱动截止状态时的端电压VDRM400V峰值重复浪涌电流ITDM1A总功耗PD150mW整个器件绝缘电压VISO7500Vac(pk)总功耗PD250mW结温范围TJ-40100工作环境温度范围TA-4085贮藏温度Tstg-40150焊接温度TL260绝缘电压(VISO)是内部器件介质击穿参数在这里，脚和脚是公用的，、5和6脚是公用的。3-12 电学特性电学特性符号最小值典型值最大值单位输入LED反向漏电流(VR=6V)IR0.05100uA正向电压(IF=30mA)