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　　18B20資料（PDF）
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實驗板

　　近期在各種電子技術雜志上看到不少介紹電子溫度控制器的制作文章，文章中介紹的電路類型繁多，有用模擬器件的，有用單片機的；溫度傳感器的使用也各不相同，有用熱敏電阻的，也有使用集成式的溫度傳感器。這些電路大都有數(shù)顯溫度的功能，測量的精度也不盡相同，但筆者發(fā)現(xiàn)這些制作的溫度設定操作使用不太方便，筆者根據(jù)自己的需要設計制作了一款可以方便調節(jié)、設定的溫度控制器。

　1． 功能介紹
　　筆者設計的這一款溫度控制器是使用DS18B20集成溫度傳感器，七段數(shù)碼管做顯示，AT89C2051單片機做處理控制，電路簡單，制作起來也無需調試，安裝好后就可以使用了。該電路最大的特點是用可以直觀方便的調節(jié)所要限定的溫度值，溫度值是用3個7段共陽極數(shù)碼管顯示的，上電后會顯示當前的溫度值，按設定鍵時會閃爍顯示設定溫度值，這時可以按上/下調節(jié)鍵調整設定溫度值，再次按下設定鍵時返回當前溫度顯示同時會對設定溫度值進行保存，這個設定值會保存在DS18B20中，掉電后也不會丟失，下次上電時，單片機會自動讀入上次的溫度設定值。長按設定鍵為關閉顯示和溫控，再次按下時功能再次打開。電路中還設計了一路繼電器控制，程序中設定超出設定溫度時繼電器被驅動吸合。

　2． 元器件背景及選用
　　表一是元器件列表。在這個電路中關鍵的兩個元器件分別是單片機AT89C2051和溫度傳感傳感芯片DS18B20。AT89C2051具有2K的可多次擦寫的FLASH存儲器，有15個I/O口，用于做一些小型的控制顯示和數(shù)據(jù)采據(jù)系統(tǒng)是很好的選擇，本制作中2051單片機除要完成數(shù)據(jù)采集、處理、控制和顯示的任務外，還要完按鍵值的采集、處理。如果要用常規(guī)的數(shù)字加模擬電路實現(xiàn)起來就相對困難多了。DS18B20是DALLAS半導體公司（現(xiàn)屬MAXIM公司）設計生產的單總線數(shù)字溫度傳感器，單總線也就是說只用一根I/O引線完成數(shù)據(jù)的輸入輸出功能，所以它的體積很小，而且電壓適用范圍在3－5.5V，封裝形式除有SO/uSO的8PIN貼片式，還有更方便的三極管形式的TO－92封裝（封裝形式和引腳說明請看圖一）。DS18B20測量溫度范圍為 -55°C~+125°C，其A/D轉換的分辯率可用程序控制分別為9位、10位、11位和12位，最高分別率可以高達0.0625°C，但在-10~+85°C范圍內其精度為±0.5°C，這個精度已可以滿足普通型的環(huán)境溫度控制或測溫類消費電子產品的要求。DS18B20中有三個8位E2RAM單元（非易失性可電擦寫儲存器），可以讀寫上下限警報溫度值和一個自定義值，在本制作的中就只使用了上限溫度值單元。每個DS18B20出廠時都有一個唯一的序列編號，就是說在同一個單總線系統(tǒng)中可以控制多個DS18B20。對DS18B20的單總線的操作方法這里因篇幅問題不可能一一說明，有興趣的讀者可以參看附屬光盤上的DS18B20資料。

圖1：圖封裝形式及引腳說明

　3． 電路原理
　　制作中DS18B20使用外接電源的供電方式，數(shù)據(jù)端用4.7K電阻上拉，并聯(lián)接到2051的11腳上。晶振選用12M的，使用簡單的上電復位電路。選用共陽極的數(shù)碼管，用S8550作位驅動，段引腳通過470歐的電限流電阻接入2051的P1口上，如選用的數(shù)碼管亮度不足可以調小限流電阻值。筆者也使用過共陰極的數(shù)碼管，在P1口用1K電阻上拉提供電流，亮度不高，但可以節(jié)省三個位驅動IO腳，電路更是簡單。電路中有三個按鍵，分別是顯示開關/溫度設定，溫度上調，溫度下調，在電路上電運行時程序初始是處于關閉狀態(tài)的，要按一下S2電路開始顯示和監(jiān)測，如再按一下S2進入溫度設定狀態(tài)，設定值每秒閃爍一次，這時可以按S1或S3進行調節(jié)，再按下S2時退回顯示當前溫度狀態(tài)并保存溫度值到DS18B20。使用2051的第9腳做控制輸出端，低電平有效，筆者用它通過9012去驅動一個5V的繼電器。筆者把這個電路安裝到電腦前面板上，繼電器觸頭端接機箱的散熱風扇，設定一個溫度值如28度，當機箱內的溫度超出28度時，控制端為低電平，繼電器閉合，風扇啟動進行散熱。圖三就是裝在電腦面板上的實物照片。

圖2：電原理圖（點擊看大圖）

　4． 軟件實現(xiàn)
　　這個溫度控制器制作的最大難點應該算是2051程序的編寫和調試。因在電路中有 數(shù)字顯示，按鍵設定，數(shù)據(jù)采集和繼電器控制。首先要考慮的是在電路中3個數(shù)碼管的陰極是接在P1上的，也就是說要使用動態(tài)顯示的編程方法，筆者在程序中使用了一個定時中斷去處理顯示，定時器的定時值為20毫秒，每間隔20毫秒程序但會執(zhí)行定時中斷顯示所要顯示的數(shù)字，同時在這個定時中斷中還會去掃描按鍵，看是否有鍵被按下并對其結果進行處理。在這20ms的時間里程序還會完成溫度數(shù)據(jù)的采集和轉換和對當前溫度和設置溫度的對比等等。在編寫采集DS18B20數(shù)據(jù)的函數(shù)時運用了DS18B20的單總線協(xié)議，在讀寫DS18B20時IO口的電平時序上應盡可能做到與資料上提供的數(shù)據(jù)相一致。源程序可見配刊光盤的"本期程序"文件夾，程序大部分使用模塊化設計，讀者朋友修改或使用它的函數(shù)編寫自己溫控程序，程序的最新版本可以訪問筆者的個人網站http://www.。

圖3：實物圖