南华大学电气工程学院毕业设计（论文）
类型标号，接着的48 位是该DS18B20 自身的序列号，最后8 位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。
（2）DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：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，温度格式如表3.3所示：
表3.3 DS18B20温度值格式表
Bit7 23 Bit6 22 Bit5 21 Bit4 20 Bit3 2-1 Bit2 2-2 Bit1 2-3 Bit0 2-4 Bit8 24 Bit14 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 S S S S S 26 25 这是12位转化后得到的12 位数据，存储在DS18B20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于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 再乘于0.0625 即可得到实际温度。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。DS18B20温度部分温度数据如表3.4所示：
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表3.4 部分温度对应值表
温度/℃ +125 +85 +25.0625 +10.125 +0.5 0 -0.5 -10.125 -25.0625 -55
（3）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电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL 和结构寄存器。
（4）配置寄存器
该字节各位的意义如表3.5所示：
表3.5 配置寄存器结构
TM R1 R0 1 1 1 1 1 二进制表示 0000 0111 1101 0000 0000 0101 0101 0000 0000 0001 1001 0001 0000 0000 1010 0010 0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1000 1111 1111 0101 1110 1111 1110 0110 1111 1111 1100 1001 0000 十六进制表示 07D0H 0550H 0191H 00A2H 00008H 00000H FFF8H FF5EH FE6EH FC90H 低五位一直都是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，如表3.6所示：
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表3.6 温度值分辨率设置表
由表3.6可见，设定的分辨率越高，所需要的温度转换时间就越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑，视设备的实际需要来选择分辨率。
高速暂存存储器包含了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暂存寄存器各字节意义如表 3.7所示 ：
0 0 1 1 0 1 0 1 9位 10位 11位 12位 93.75ms 187.5ms 375ms 750ms R1 R0 分辨率 温度最大转换时间 第 18 页 共 73 页
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表 3.7 DS18B20 暂存寄存器分布
温度 LSB 温度 MSB TH用户字节1 TL用户字节2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC
3.3.4温度采集模块电路图
本设计采用数字传感器DS18B20，DS18B20是一种可组网的单线数字温度传感器，它采用单线总线结构，集温度测量和A/D转换于一体，直接输出数字量，用一根I/O线就可以传送数据与命令，其温度测量范围为-55℃~+125℃，精度为+/-0.5℃，使用中无需外部器件，可利用数据线或外部电源提供电能，供电电压范围为3.3~5.5V，通过编程实现9~12位分辨率读出温度数据。
使用时，将DS18B20的数据DQ与单片机的一位具有三态功能的双向口连接就可以实现数据传输，为保证在有效的时钟周期内提供足够电流，采用外部电源单独供电，在数据线上加一个10KΩ的上拉电阻。
具体接线如图3.5所示：
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图3.5 温度采集模块电路图
3.4 键盘输入与液晶输出显示
人机交互的主要功能是辅助控制、方便调试。在当今的各种实时自动控制和智能化仪器仪表中，人机交互是不可缺少的一部分。一般而言，人机交互是由系统配置的外部设备来完成 其实现方式有两种：一种是由MCU的I/O 口驱动专用芯片实现 如键盘显示控制芯片，串行数据传输数码显示驱动芯片等，来实现人机交互功能。另一种就是MCU本身具有驱动功能，它通过数据总线与控制信号直接采用存储器访问形式或I/O设备的访问形式 控制键盘和LCD 实现人机交互。
3.4.1 键盘输入
按键部分实现的主要原理是单片机读取与按键相连接的I/O口状态来判定按键是否按下，达到系统参数设置的目的。键盘在单片机应用系统中的作用是实现数据输入、命令输入，是人工干预的主要手段。键盘分两大类：编码键盘和非编码键盘。非编码键盘又分为：独立式按键结构、矩阵式按键结构两种。
独立式按键结构，独立式按键就是按键相互独立，每个按键单独占用一根 I/ O口线，每根I/O口线的按键的工作状态，不会影响其他I/O口线上的工作状态。 各按键开关均需要采用了上拉电阻，是为了保证在按键断开时，各I/O有确定的高电平。当输入口线内部已有上拉电阻，外电路的上拉电阻可省去。因此，通过检测输入线的电平状态就可以很容易判断哪个按键被按下了。其优点是：电路配置灵活，软件结构简单。缺点：每个按键需占用一根I/O口线，在按键数量较多
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