钦州学院本科毕业论文(设计)
初始化序列是所有器件之间的通信的开始，控制器与DS18B20间的通讯也遵循这个原则，初始化序列见图2.9。一个存在脉冲出现在一个复位脉冲之后，表示DS18B20已经完成做好准备，可以接收和发送数据。在初始化序列期间，总线控制器拉低总线并保持480us以发出一个复位脉冲，接着释放总线，最后进入接收状态。单总线由4.7K上拉电阻拉到高电平。当I/O引脚上的上升沿被DS18B20探测到后，等待15-60us,然后发出一个由60-240us低电平信号构成的存在脉冲。
DS18B20有写时序和读时序。写时序又分为两种：写1时序和写0时序。总线控制器通过写1时序写逻辑1到DS18B20，写0时序写逻辑0到DS18B20。持续60us是所有写时序的最少时间限，还包括两个写周期之间至少1us的恢复时间。当总线控制器把数据线从逻辑高电平拉到低电平的时候，写时序开始，见图2.10。
要产生一个写时序，数据线先被总线控制器拉到低电平接着再释放，当写时序进行到15us后总线被释放。当总线被释放的时候，总线被4.7K的上拉电阻拉高。一个写0时序的完整产生，数据线必须由总线控制器拉到低电平而且要持续保持至少60us。
总线控制器初始化写时序后，15us到60us的这个时间段内DS18B20对I/O线的电平进行采样。如果采得的是高电平，表示控制器进行写1操作。如果采得的是低电平，表示控制器进行写0操作。
读时序被总线控制器发出之后，DS18B20只能被用来传输数据给控制器。因此，总线控制器在发出读暂存器指令[BEH]或者读电源模式指令[B4H]后，一定马上开始进行读时序，这样DS18B20才能够响应请求信息。除此之外，召回EEPROM指令[B8H] 或者温度转换指令[44H]被总线控制器发送之后，总线控制器也马上进行读时序。
所有读时序的时间最少为60us,包括两个读周期间至少1us的恢复时间。如果总线从高电平变为低电平时，表示读时序开始，总线必须至少保持1us，然后总线被释放,如图2.10所示。当DS18B20识别到来自控制器的读时序， 便会通过拉高或拉低总线来传送数据，拉高总线表示传送1，拉低总线表示传送0。当结束了逻辑0的传送时，总线将被释放，通过上拉电阻回到上升沿状态。从DS18B20输出的数据在读时序的下降沿出现后15us 内有效。所以，总线控制器在读时序开始后必须停止把I/O脚驱动为低电平15us,以读取I/O脚状态。
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黄日刚 基于单片机的数字温度计的设计
图2.10 读/写时序图
3 硬件电路
本设计的硬件电路有单片机主控制模块、温度和时钟显示模块、时钟电路模块、温度测量模块、报警模块以及按键模块。这几个模块组合在一起构成了系统的总体硬件电路。
3.1 单片机主控制模块设计
为了让单片机运行起来，其外围要设计一些简单电路，构成单片机的最小系统。主要有供电部分、晶振电路部分以及复位电路部分，具体如图3.1所示。在本设计中的供电部分，采用现成的电源适配器，从而可以确保电源供电电压的稳定性；复位电路采用手动复位；单片机使用外接晶振的方法，晶振频率为12MHz。
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图3.1 单片机最小系统
图3.2 显示模块接口
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黄日刚 基于单片机的数字温度计的设计
3.2 显示模块设计
本设计的LCD1602采用并行口接法。根据LCD1602的引脚接口说明与单片机连接，显示模块接口电路设计如图3.2所示，电路图的详细说明如下：
液晶显示屏LCD1602的第1脚和第16脚接地； 液晶显示屏LCD1602的第2脚和第15脚接电源；
液晶显示屏LCD1602的第3脚串联一个10kΩ的可调电阻器接地； 液晶显示屏LCD1602的第4、5、6脚分别接单片机的P3.5、P3.6及P3.7口 液晶显示屏LCD1602的第7～14脚分别接单片机的P0.0～P0.7口； 3.3 时钟电路模块设计
本设计采用时钟芯片DS1302，其连接图如图3.3所示，采用了本芯片的典型，简单易懂。
如图单片机P1.7脚与DS1302的复位脚相连接；P1.5接到时钟芯片的串行时钟脚；P1.6接到时钟芯片的数据输入输出口。采用双电源给DS1302供电，主电源采用5V供电，当失去主电源时自动切换到3V备用电池，以保证时钟芯片的正常计时。晶振引脚接入频率为32.768KHz的晶振。 3.4 温度测量电路模块设计
温度传感器DS18B20的信号输入输出口DQ接到单片机的P1.1，在此采用的是单总线技术，此信号线即可传输数据，同时又可以传输时钟，而且具有双向传输数据的功能，因此这样的接线方式具有成本低廉、硬件开销少、线路简单、容易对总线进行维护和拓展的优点。单总线通常要求外接一个上拉电阻，在此采用的电阻阻值为4.7K。
本设计中的DS18B20采用传统供电模式，把一个外部电源接到温度传感器的电源引脚，这种电路接法的优点是单总线上不在需要强上拉，同时总线在温度转换期间不需要总保持高电平。具体电路图3.4所示。
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图3.3 时钟电路图
图3.4 温度测量电路
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