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基于单片机的多点温度检测系统

【摘要】
温度是一个和人们息息相关的物理量，温度的变化会给我们带来重大的影响，因此对温度的检测控制非常重要，其检测控制一般使用各式各样的传感器。
本设计使用的是DS18B20，它是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图
该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的AT89C51单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域
【关键字】：温度测量；单总线；数字温度传感器；单片机

目录
【摘要】 4
一、绪论 6
（一）系统背景 6
（二）系统概述 6
二、方案论证 7
（一）传感器部分 7
（二）主控制部分 8
（三）系统方案 8
三、硬件设计 10
（一）主控制器 10
（二）温度传感器 13
（三）温度测试电路 16
（四）键盘与显示电路 17
（五）电源以及看门狗电路 25
四 软件设计 26
（一）概述 26
（二）程序设计 28
五 结语 28
参考文献 29
附录 30
附录一：温度测试子程序流程图 30
附录二 主电路电气原理图 31
致谢 32

基于单片机的多点温度检测系统
一、绪论
（一）系统背景
21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。
温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大影响，因此对温度的测量至关重要。其测量控制一般使用各式各样形态的温度传感器。随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。
分布式温度传感器在电力工业、煤矿、森林、火灾、高层建筑、航空、航天飞行器等有着重要的应用前景，引起研究人员的广泛关注。近年来，已经有不少分布式温度传感器的报道，包括基于光纤非线性效应的拉曼温度传感器等，但由于其昂贵的成本而无法得到广泛的应用。
（二）系统概述
本设计使用了美国 Dallas 半导体公司的新一代数字式温度传感器DS18B20,它具有独特的单总线接口方式 ,即允许在一条信号线上挂接数十甚至上百个数字式传感器 ,从而使测温装置与各传感器的接口变得十分简单 ,克服了模拟式传感器与微机接口时需要的A/D转换器及其它复杂外围电路的缺点。
以AT89C51单片机作为控制核心，提出了一种基于DS18B20的分布式温度传感系统，多个温度传感节点通过单总线通过单总线与单片机相联形成分布式系统。单片机通过实时监控温度的变化，通过128×64图形液晶显示各节点温度的数值，当温度值超出允许范围时，报警器开始报警，从而远程实现对整个温度系统的管理和控制。这种分布式温度测量系统具有成本低廉、传感精度高、系统稳定、易于管理等优点。

二、方案论证
温度检测系统有则共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降 。所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大，也高居各类传感器之首①。
（一）传感器部分
1．方案一
采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的。而且在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。
2．方案二
AD590是一种单片集成的两端式温度敏感电流源，它具有线性优良、性能稳定、灵敏的高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便的优点。首先要通过温度传感器将温度转换成电量，把它的电流信号转换成电信号，然后放大，输入到A/D转换电路，在输入到数码管显示出来。
3．方案三
进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都使用传感器，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器可以很容易直接读取被测温度值，进行转换就可以满足设计要求。采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器AT89C51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大,且由于AT89C51可以带多个DSB1820,因此可以非常容易实现多点测量.轻松的组建传感器网络②。
4．方案论证
从以上三种方案，很容易看出，方案一、方案二需要对温度信号进行放大、转换，十分麻烦，电路复杂，且工作量大，稳定性差。方案三，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用方案三。采用温度芯片DSB1820测量温度，可以体现系统芯片化这个趋势。部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更块。而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。
（二）主控制部分
1．方案一
此方案采用PC机实现。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。且人机交互友好。但是PC机输出信号不能直接与DS18B20通信。需要通过RS232电平转换兼容，硬件的合成在线调试，较为繁琐，很不简便。而且在一些环境比较恶劣的场合，PC机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定，给工程带来很多麻烦。
2．方案二
此方案采用AT89C51八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC机通信.运用主从分布式思想，由一台上位机（PC微型计算机），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统,实现远程控制。另外AT89C51在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟②。
3．方案论证
从以上两个方案可以看出，方案二更适合本设计，因为它而且体积小，硬件实现简单，安装方便。故本设计采用方案二
（三）系统方案
综上所述，传感器部分采用温度传感器DS18B20，主控部分采用AT89C51单片机。总体结构方框图如图2.1所示。

图2.1总体结构方框图

三、硬件设计
（一）主控制器
AT89C51是一种集成了众多功能部件、功能强大的单片机，适合于要求硬件功能强大，运算速度块，工作环境恶劣，可靠性高，扩展功能强及低功耗的应用系统。并且它的市场货源充足。所以本设计选择了AT89C51单片机。
1. AT89C51③简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 ? 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案
2. AT89C51的特性
　　·与MCS-51 兼容
　　·4K字节可编程FLASH存储器
　　·寿命：1000写/擦循环
　　·数据保留时间：10年
　　·全静态工作：0Hz-24MHz
　　·三级程序存储器锁定
　　·128×8位内部RAM
　　·32可编程I/O线
　　·两个16位定时器/计数器
　　·5个中断源
　　·可编程串行通道
　　·低功耗的闲置和掉电模式
　　·片内振荡器和时钟电路
3. 管脚说明
AT89C51单片机40引脚分布如图3.1所示：

如图3.1 T89C51单片机40引脚分布图

VCC：供电电压。
　　GND：接地。
　　P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
　　P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
　　P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
　　P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
　　P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
　　口管脚 备选功能
　　P3.0 RXD（串行输入口）
　　P3.1 TXD（串行输出口）
　　P3.2 /INT0（外部中断0）
　　P3.3 /INT1（外部中断1）
　　P3.4 T0（记时器0外部输入）
　　P3.5 T1（记时器1外部输入）
　　P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
　　P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
　　P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
　　RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
　　ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
　　/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
　　/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
　　XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
（二）温度传感器
这里我们用到温度芯片DS18B20。DS18B20是DALLAS公司的最新单线数字温度传感器④
，具有3引脚TO－92小体积封装形式。测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路，而且它体积更小、适用电压更宽、更经济 ，DS18B20是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。它的测量温度范围为 -55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°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⑤，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3V~5.5V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可以程序设定9~12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！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⑥。
DS18B20内部结构
1 .DS18B20的内部结构如图3.2所示。

图3.2 DS18B20内部结构图
DS18B20的管脚排列如下图3.3

图3.3 DS18B20的管脚排列
DS18B20有4个主要的数据部件：
① 64位激光ROM。64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8位家族代码(28H)组成。
② 温度灵敏元件。
③ 非易失性温度报警触发器TH和TL。可通过软件写入用户报警上下限值。
④ 配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。DS18B20在0工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值，其各位定义如图3.4所示。
TM
R1
R0
1
1
1
1
1

MSB

LSB
图3.4 DS18B20配置寄存器结构图
其中，TM：测试模式标志位，出厂时被写入0，不能改变；R0、R1：温度计分辨率设置位，其对应四种分辨率如下表所列，出厂时R0、R1置为缺省值：R0=1，R1=1（即12位分辨率），用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。
配置寄存器与分辨率关系如表3.1所示：
R0
R1
温度计分辨率/bit
最大转换时间/us
0
0
9
93.75
0
1
10
187.5
1
0
11
375
1
1
12
750
表3.1 配置寄存器与分辨率关系
（2） 高速暂存存储器⑦
高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如图3.5所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如图所示。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。
温度低位
温度高位
TH
TL
配置
保留
保留
保留
8位CRC

LSB

MSB
图3.5 DS18B20 存储器映像图

温度值格式图DS18B20 温度数据表：
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
2-4
MSB

LSB
S
S
S
S
S
26
25
24
表3.2 DS18B20 温度数据表

典型对应的温度值表:
温度/℃
二进制表示
十六进制表示
+125
+25.0625
+10.125
+0.5
0
-0.5
-10.125
-25.0625
-55
0000 0111 1101 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
07D0H
0191H
00A2H
0008H
0000H
FFF8H
FF5EH
FE6FH
FC90H
表3.3 DS18B20温度值表
（三） 温度测试电路
1.硬件连接电路
DS18B20最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20的数据I/O均由同一条线来完成
硬件连接电路如图3.6所示：

AT89C51
DS18B20
1#
DS18B20
2#
DS18B20
3#
DS18B20
20#
VCC=5V
4.7K

1—WIRE

图3.6 温度测试连接电路
本系统为多点温度测试。DS18B20采用外部供电方式，理论上可以在一根数据总线上挂256个DS18B20，但时间应用中发现，如果挂接25个以上的DS18B20仍旧有可能产生功耗问题。另外单总线长度也不宜超过80M，否则也会影响到数据的传输。在这种情况下我们可以采用分组的方式，用单片机的多个I/O来驱动多路DS18B20。在实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/O口线直接和电源相连，起到上拉的作用。
2. 对DS18B20的设计的注意事项
（1）对硬件结构简单的单线数字温度传感器DS18B20 进行操作，需要用较为复杂的程序完成。编制程序时必须严格按芯片数据手册提供的有关操作顺序进行，读、写时间片程序要严格按要求编写。尤其在使用DS18B20 的高测温分辨力时，对时序及电气特性参数要求更高。
（2）有多个测温点时，应考虑系统能实现传感器出错自动指示，进行自动DS18B20 序列号和自动排序，以减少调试和维护工作量。
（3）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。DS18B20 在三线制应用时，应将其三线焊接牢固；在两线应用时，应将VCC与GND接在一起，焊接牢固。若VCC脱开未接，传感器只送85.0 ℃的温度值。
（4）实际应用时，要注意单线的驱动能力，不能挂接过多的DS18B20，同时还应注意最远接线距离。另外还应根据实际情况选择其接线拓扑结构。
（四）键盘与显示电路⑦
1.键盘电路
采用阵列式输入，排成4行4列，总共16个按键。16个按键的输入口为P1，当有键按下的时候，通过分别对各行各列进行扫描并查表得出键值。这样可以有效的减少对单片机 I/O口的占用，使单片机有更多的I/O口来实现其他的功能。使单片机的设计更加灵活有效。
如图4.1所示,16个按键排列成4行4列，4个行的引线分别同P1口的P1.4~P1.7相联接，4个列的引线通过一个上拉电阻分别联接到P1.0~P1.3口。

图4.1 键盘电路
其中上拉电阻的值：R=4.7V/1.6mA=3KΩ。
在键盘操作过程中若四个按键同时按下时，则需要的上拉电阻值为12KΩ，故此上拉电阻取值为10KΩ。
工作原理：从0列开始，顺序行扫描，即该行输出为0。每扫描一行，读入列线数据，从0开始，列检查，找该行输出为0的列，若无，则顺序扫描下一行，并检查其各列；若找到某列线为0，则该列与检查行交叉的按键为被按下的键。从0行0列开始，顺序将按键编号，就可以按扫描的值得到按键的值。本电路中从P1.3~P1.0顺序输出0，再检查P1.7~P1.4。此键盘的实现要用软件的方法识键和译键。
2 显示电路
（1）LCD与单片机的接口电路
LCD与单片机的接口电路如图4.2所示：

图4.2 LCD与单片机的接口电路

(2) 引脚分布及功能
①12864液晶显示屏共有20个引脚，其引脚名称及引脚编号的对应关系如图4.3
所示：

图4.3 12864液晶显示模块引脚分布图
②引脚功能如表1所示：
表1 12864液晶显示模块引脚功能
引脚
符 号
引 脚 功 能
引脚
符 号
引 脚 功 能
1
VSS
电源地
15
CS1
CS1=1：芯片选择左边64*64点
2
VDD
电源+5V
16
CS2
CS2=1：芯片选择右边64*64点
3
VO
液晶显示驱动电源0-5V
17
/RST

复位（低电平有效）
4
RS
H：数据输入；L：指令码输入
18
VEE
LCD驱动负电源
5
R/W
H：数据读取；L：数据写入
19
A

背光电源（+）
6
E
使能信号。由H到L完成使能
20
K

背光电源（-）
7-14
DB0-DB7
数据线
有些型号的模块19、20脚为空脚
(2) 图形液晶显示原理
12864液晶屏横向一共有128个点，纵向有64个点，全屏分为左半屏和右半屏，DDRAM表与128×64点的一一对应关系如表2所示：
表2 12864液晶模块内部结构
左 半 屏 右 半 屏
CS1=1
CS2=1
Y=0
0
1
…
62
63
0
1
。。。
62
63
行号

X=0

↓

X=7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0

DB7
0
↓
7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
8
↓
55
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
DB0
↓
DB7
56
↓
63

在液晶屏上显示16*16点阵汉字首先将汉字转换成相应的代码，在送入的液晶屏的相应的位置，下面以“学”字的显示为例进行说明，“学”字在液晶屏的上的点阵排布如图4.4所示，在显示时先输入汉字的第1页的16位数据，在输入第2页的16位数据，即第1页与第1列的公共部分即为要输入的第1个数据，第1页与第2列的公共部分即为第2个要输入的数据，按照这种取码方式可得出该字代码如下：（注：上面所说的第几页，第几列是相对汉字所说的）。
DB 40h, 30h, 11h, 96h, 90h, 90h, 91h, 96h
DB 90h, 90h, 98h, 14h, 13h, 50h, 30h, 00h
DB 04h, 04h, 04h, 04h, 04h, 44h, 84h, 7Eh
DB 06h, 05h, 04h, 04h, 04h, 06h, 04h, 00h
图形显示的工作原理与汉字显示相似，如果在某位置显示指定大
小的图形时，首先利用图形取模软件，将图形的代码提取出来，再根据显示汉字的原理将每页码的数据写入相应的寄存器中即可。 图4.4
(3) 图形液晶控制方法
① 读状态字（Staus Read）
Rs
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
1
BUSY
0
ON/OFF
RESET
0
0
0
0
图4.5读状态字
状态字是计算机了解12864-1当前状态的唯一的信息渠道。状态字为一个字节，其中仅3位有效位，它们是：
BUSY 表示当前12864-1接口控制电路运行状态。BUSY=1表示12864正在处理计算机发来的指令或数据。此时接口电路被封锁，不能接受除状态字以外的任何操作。
BUSY=0表示12864接口控制电路，已处于“准备好”状态，等待计算机的访问。
ON/OFF 表示当前的显示状态。ON/OFF=1表示关闭显示状态，ON/OFF表示开显示状态。
RESET 表示当前12864-1的工作状态，即反映RST端的电平状态。当RST为低电平状态时，12864-1处于复位工作状态，RESET=1。当前RST为高电平状态时， 12864-1为正常工作状态，RESET=0。
在指令设置和数据读写时要注意状态字中的BUSY标志。只有在BUSY=0时，计算机对12864的操作才能有效。因此计算机在每次对12864操作之前，都要读出状态字判断BUSY是否为“0”，则计算机需要等待，直至BUSY=0为止。
② 显示开关设置（Display on/off）
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
D
图4.6显示开关设置
该指令设置显示开/关触发器的状态，由此控制显示数据的存储器的工作方式，从而控制显示屏上的显示状态。当D=1为开显示设置，显示数据锁存器正常工作，显示屏上呈现所需的显示效果。此时在状态字中ON/OFF=0。当D=0为关显示设置，显示数据锁存器被置零，显示屏呈不显示状态，但显示存储器并没有被破坏，在状态字中ON/OFF=1。
③ 显示起始行设置（Display Start Line）
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
1
1
显示起始行（0~63）
图4.7显示起始行设置
该指令设置了显示起始行寄存器的内容。KS0108有64行显示的管理能力，该指令中L5~L0为显示起始行的地址，取值在0~3FH（1~64行）范围内，它规定了显示屏上最顶一行所对应的显示存储器的地址。如果定时间隔地，等间距地修改（如加一或减一）显示起始行寄器的内容，则显示屏将呈现内容向上或向下平滑滚动的显示效果。
④ 页面地址设置[Set Page ( X address)]
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
1
0
1
1
1
Page(0~7)
图4.8页面地址设置
该指令设置了页面地址X地址寄存器的内容。12864将显示存储器分成8页，指令代码中B2~B0就是要确定当前所要选择的页面地址，取值范围为0~7H，代表第1~8页。该指令规定了以后的读/写操作将在哪一个页面上进行。
⑤ 列地址设置（Set Y address）
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
0
1
Y address(0~63)
图4.9列地址设置
该指令设置了Y地址计数器的内容，DB5~DB0=0~3FH（1~64）代表某一个单元地址，随后的一次读或写数据将在这个单元上进行。Y地址计数器具有自动加一功能，在每一次读/写数据后它将自动加一，所以在连续进行读/写数据时，Y地址计数器不必每次都设置一次。页面地址的设置和列地址的设置将显示存储单元唯一地确定下来，为后来的显示数据的读/写作了地址的选通。
⑥ 写指令数据
RS
R/W
DB7
DB7
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
指令
图4.10 写指令数据
此命令在在E的下降沿有效。
⑦　写显示数据（Write Display Data）
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
1
0
显示数据
图4.11写显示数据
该操作将8位数据写入先前已确定的显示存储器的单元内，操作完成后列地址计数器自动加一。
⑧ 读显示数据（Read Display Date）
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
1
1
显示数据
图4.12读显示数据
该操作将12864.-1接口部的输出寄存器的内容读出，然后列地址计数器自动加一。
（五）电源以及看门狗电路
1．电源电路
因为单片机工作电源为+5V，且底层电路功耗很小。采用7805三端稳压片即可满足要求。具体电路如图5.1所示。

5.1 电源电路
2. 看门狗电路
考虑到底层电路板的工作环境相对恶劣，单片机会受到周围环境的干扰，而出现程序跑飞，死机…等一些不可预知的不正常工作现象。工作人员也不可能到现场对单片机重起，本设计为单片机电路添加一个外部看门狗电路。定时查询单片机的工作状态,一但发现异常即对单片机延时重起。保证系统安全可靠的运行。
NE56604能为多种微处理器和逻辑系统提供复位信号，其门限电平为4.2V 。在电源突然掉电或电源电压下降到低于门限电平时。NE56604将产生精确的复位信号。NE56604内置一个看门狗定时器，用于监控微处理器，以确保微处理器的正常运行。看门狗能产生一个系统复位信号用来终止任何由于微处理器故障而引发的不正常的系统操作。NE56604的看门狗的监控周期为100mS（典型值）。
具体电路图如图5.2所示。

图5.2 看门狗电路图
四 软件设计
（一）概述
整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。
首先要根据系统的总体功能和键盘设置选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系
（二）程序设计
主程序调用了4个子程序，分别是显示程序、键盘扫描以及按键处理程序、温度测试程序、中断控制程序、单片机与PC机串口通讯程序。
键盘扫描电路及按键处理程序：实现键盘的输入按键的识别及相关处理。
温度测试程序：对温度芯片送过来的数据进行处理，进行判断和显示。
显示程序：控制系统的显示部分。
中断控制程序：实现循环显示功能。
串口通讯程序：实现PC机与单片机通讯，将温度数据传送给PC机
1 主程序设计
将各个功能程序以子程序的形式写好，当写主程序的时候，只需要调用子程序，然后在寄存器的分配上作一下调整，消除寄存器冲突和I/O冲突即可。程序应该尽可能多的使用调用指令代替跳转指令。因为跳转指令使得程序难以看懂各程序段之间的结构关系。而调用指令则不同，调用指令使得程序结构清晰，无论是修改还是维护都比较方便。将功能程序段写成子程序的形式，除了方便调用之外，还有一个好处那就是以后写程序的时候如果要用到，就可以直接调用这个单元功能模块。主程序流程图如图4.1所示

图4.1 主程序流程图
2各模块子程序设计
下面对主要几个子程序的流程图做介绍：
（1）温度测试子程序设计
见附录一：温度测试子程序流程图⑨
（2）中断控制程序设计 如图4.2所示

图4.2中断控制程序
五 结语
经过一段时间的不断学习和努力，在刘老师的谆谆教导下,在其他老师及同学们的热心帮助与指导下，基于DS18B20的多点温度测量系统的毕业设计即将结束，基本完成了老师所规定的各项工作任务。
本次设计的基于DS18B20的多点温度测量系统是一种分布式的温度测量系统，它可以远程对温度实现测量和监控，广泛应用于电力工业、煤矿、森林、火灾、高层建筑等场合。系统采用单总线技术，按照DS18B20的通信协议，由主机向DS18B20发送命令，读取DS18B20转换的温度，从而实现对多个环境的温度的测量。
本文介绍了用单片机AT89C51控制DS18B20以及，着重分析各单元电路的设计，以及各电路与单片机的接口技术。本文是采用模块化的方式进行叙述，对各模块的设计进行了比较详细地阐述。
经过这一次毕业设计，我学了不少的知识，学会了怎样查阅资料和利用工具书，通过这次毕业设计，我更加深刻地认识到只有将书本与具体的实践相结合，才会有真正的收获，才能巩固自已的所学，认识到自己的不足。

参考文献
① 贾诗炜. 多点温度检测系统.
② 潘琢金 译。C8051E020混合信号ISP FLASH微处理器数据手册 Rev1 1 2002.10
③
④ 刘君华.智能传感器系统.西安: