项目8 水温控制系统的设计与制作

单片机系统设计与制作项目8

水温控制系统的设计与制作目录

知识链接一、串行通信及其应用二、DS18B20温度传感器的原理及应用任务实施一、任务分析二、安装与调试三、DS18B20与单片机的编程目录

知识链接一、串行通信及其应用二、DS18B20温度传感器的原理及应用任务实施一、任务分析二、安装与调试三、DS18B20与单片机的编程1、串行通信简介

单片机与外部通信AT89C51AT89C51AT89C51主机（上位机）从机（下位机）单片机与单片机通信单片机与计算机通信1、串行通信简介并行通信数据的各位同时传送，传送速度快，但传送距离短。串行通信数据和控制信息一位一位按顺序串行传送，是速度较慢，传送距离比并口通行远。

同步通信异步通信1、串行通信简介串行通信以字符（或者字节）为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端一帧一帧地传送，接收端通过传输线一帧一帧地接收。一种连续串行传送数据的通信方式。1、串行通信简介

异步通信异步通信字符帧由分别是起始位（1位）、数据位(8位或9位)和停止位（1位）三个部分组成。一帧数据起始位数据位0数据位1数据位n-1停止位1、串行通信简介

异步通信在串行接收数据时，当CPU允许接收（即串行口控制寄存器SCON中的REN位为1）时，外部数据通过引脚RXD（P3.0）串行输入，数据低位在前，高位在后，一帧数据接收完毕，再并行送入接收缓冲器SBUF中，同时由硬件将接收中断标志位RI置“1”。串行接收在串行发送数据时，将发送数据并行写入发送缓冲器SBUF中，同时启动数据由TXD（P3.1）引脚串行发送，当一帧数据发送完毕（即发送缓冲器空），由硬件自动将发送中断请求标志位TI置“1”。串行发送1、串行通信简介

异步通信波特率：一秒钟传送数据位的个数。1Baud（波特）＝1bps（位/秒）波特率由发送时钟脉冲和接收时钟脉冲进行控制。数据传送速率1、串行通信简介在数据开始传送前，用同步字符（通常为1或2个）来指示数据的开始，并由时钟来实现发送端和接收端同步，即检测到规定的同步字符后，就连续按顺序传送数据，直到数据传送结束。同步传送时，字符与字符之间没有间隙，也不用起始位和停止位。数据格式

同步通信1、串行通信简介同步通信的数据传输速率较高，通常可达56000bps或更高，其缺点是要求发送时钟和接收时钟必须保持严格同步。1、串行通信简介

串行通信的制式甲机乙机单工通信甲机乙机半双工通信TXD甲机RXDRXD乙机TXD全双工通信2、MCS-51串行接口结构

51单片机串行口由两个数据缓冲器SBUF、一个输入移位寄存器、一个串行控制寄存器SCON及一个波特率发生器组成。发送和接收缓冲寄存器采用同一个地址99H，其寄存器名也同样为SBUF。CPU通过不同的操作指令来区别这两个寄存器，所以不会因地址和名称相同而产生错误。2、MCS-51串行接口结构

（1）串行口控制寄存器SCONSCON是51系列单片机的一个可位寻址的专用寄存器，用于串行通信方式选择，接收和发送控制，串行口状态指示等。

SCON位D7D6D5D4D3D2D1D0SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI98H9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H表7.2

SCON位格式定义2、MCS-51串行接口结构SM0、SM1:串行口工作方式选择位，用于选择串行口的4种工作方式。SM0SM1方式功能说明波特率00方式08位同步移位寄存器fosc/1201方式110位UART由T1的溢出率确定10方式211位UARTfosc/64或者fosc/3211方式311位UART由T1的溢出率确定表7.3串行口工作方式选择2、MCS-51串行接口结构SM2、TB8、RB8：多机通信控制位在方式2和方式3时，TB8是发送数据的第9位，RB8是接收数据的第9位，TB8和RB8是对应的。方式2和方式3用于多机通信时，若TB8=1，发送地址帧；若TB8=0，发送数据帧。若接收端SM2＝1，表示地址接收状态。若接收到的RB8=1，即接收的为地址帧时，将接收到的地址送入接收SBUF中，并置位RI产生中断请求；若RB8=0，即接收到的为数据帧，RI不置“1”，同时将接收到的数据帧丢弃。若接收端SM2＝0，表示数据接收状态，则不论RB8=1或RB8=0，都将接收到的数据送入接收SBUF中，并产生中断请求。2、MCS-51串行接口结构SM2、TB8、RB8：多机通信控制位在方式2和方式3用于双机通信时，TB8、RB8可作奇偶校验位用。在方式1中，当SM2=0时，RB8为接收到的停止位；当SM2=1，则只有接收到有效停止位时，RI才置“1”。而串行口工作在方式0中，SM2必须置“0”，不用TB8和RB8位。2、MCS-51串行接口结构REN：允许接收位由指令置“1”或清“0”，REN＝1时，允许接收数据；REN＝0时，禁止接收数据。TI：发送中断标志位TI=1表示帧发送结束。硬件置位，必须软件清零。RI

：接收中断标志位RI=1表示帧接收结束。硬件置位，必须软件清零。2、MCS-51串行接口结构

（2）电源控制寄存器CONPCON不可位寻址，字节地址为87H。PCON主要是为CHMOS型51系列单片机的电源控制而设置的专用寄存器。与串行通信有关的只有D7位（SMOD）,该位为波特率倍增位。当SMOD=1时，串行口波特率增加一倍；当SMOD=0时，串行口波特率为设定值。当系统复位时，SMOD=0。PCON位D7D6D5D4D3D2D1D0PCONSMOD－－－GF1GF0PDIDL表7.4

PCON位格式定义3、串行口的四种工作方式

（1）工作方式0串行口工作在方式0时，作同步移位寄存器使用，以8位数据为一帧，无起始位和停止位。串行数据由RXD（P3.0）端输入或输出端，同步移位脉冲由TXD（P3.1）端输出。波特率固定为fosc/12，即每个机器周期输入或输出一位数据。3、串行口的四种工作方式

（2）工作方式110位异步串行通信方式。其帧格式为1个起始位、8个数据位和1个停止位，其波特率可调。工作方式1波特率可变。溢出率为溢出周期的倒数，T1工作在方式2时，计数初值为X，则3、串行口的四种工作方式

（3）工作方式211位异步串行通信方式。其帧格式为1个起始位、9个数据位和1个停止位。与方式1相比增加了一个第9位数据位（D8），其功能由用户确定，是一个可编程位。可用于多机通信。波特率固定，由晶振频率及SMOD的值确定。。3、串行口的四种工作方式

（4）工作方式3方式3同方式2相似，11位异步串行通信方式。其帧格式为1个起始位、9个数据位和1个停止位。也可用于多机通信。只不过方式3的波特率是可变的，由用户来确定。其波特率的确定同方式1。4、串行口初始化编程串行口初始化时，主要对波特率发生器T1、串行口控制寄存器SCON及电源控制寄存器PCON中的波特率倍增位SMOD进行设置，串行口初始化编程格式如下：voidinit_serialcomm(void)∥串口初始化{SCON=0x50；

∥SCON：方式1，8位UART，并允许接收TMOD=0x20；

∥TMOD：T1，方式2，8位计数PCON=0x80；

∥SMOD=1；THl=0xFD；

∥波特率：9600，fosc=11.0592MHzTLl=0xFD：IE=0x00；

∥关中断TRl=1；

∥启动T1计数}5、RS-232接口6、串行通信应用举例目录

知识链接

二、DS18B20温度传感器的原理及应用一、串行通信及其应用任务实施一、任务分析二、安装与调试三、DS18B20与单片机的编程1、DS18B20简介(1)DS18B20的主要特性及管脚功能1、DS18B20简介(2)DS18B20的单线（1－wirebus）系统

①DS18B20的复位时序②DS18B20的读时序③DS18B20的写时序1、DS18B20简介(2)DS18B20的单线（1－wirebus）系统

①DS18B20的复位时序②DS18B20的读时序③DS18B20的写时序1、DS18B20简介(3)DS18B20的供电方式1、DS18B20简介(3)DS18B20的供电方式1、DS18B20简介(4)DS18B20设计中应注意的几个问题在对DS18B20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。当1Wire上所挂DS18B20超过8个时，就需要考虑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。连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。实际应用中，测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。2、DS18B20测温原理每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列号，在出厂前已写入片内ROM中。主机在进入操作程序前必须用读ROM(33H)命令将该DSl8B20的序列号读出，如表2、DS18B20测温原理指令约定代码功

能读ROM33H读DS18B20ROM中的编码

符合ROM

55H发出此命令之后，接着发出64位ROM编码，访问单线总线上与该编码相对应的DS18B20使之作出响应，为下一步对该DS18B20的读写作准备搜索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，为操作各器件作好准备跳过ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20发温度变换命令，适用于单片工作。告警搜索命

令0ECH执行后，只有温度超过设定值上限或者下限的片子才做出响应温度变换44H启动DS18B20进行温度转换，转换时间最长为500MS，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发出向内部RAM的第3，4字节写上、下限温度数据命令，紧跟读命令之后，是传送两字节的数据复制暂存器48H将E2PRAM中第3，4字节内容复制到E2PRAM中重调E2PRAM0BBH将E2PRAM中内容恢复到RAM中的第3，4字节读供电方

式0B4H读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”2、DS18B20测温原理2、DS18B20测温原理目录

知识链接

三、DS18B20与单片机的编程一、串行通信及其应用任务实施一、任务分析二、安装与调试二、DS18B20温度传感器的原理及应用1、DS18B20与单片机的接口电路将温度传感器DS18B20与单片机TXD引脚相连，读取温度传感器的数值。2、DS18B20编程/*****读取温度*****/unsignedintReadTemperature(void){。。。。。。WriteOneChar(0xCC)；//跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44)；//启动温度转换Init_DS18B20()；WriteOneChar(0xCC)；//跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE)；//读取温度寄存器a=ReadOneChar()；//读低8位b=ReadOneChar()；//读高8位

。。。。。。}目录

知识链接

一、任务分析一、串行通信及其应用任务实施

三、DS18B20与单片机的编程二、安装与调试二、DS18B20温度传感器的原理及应用1、任务要求(