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一、任务目标

实现温度报警器

二、功能分析

温度报警功能的实现涉及的主要是温度的采集和报警形式的选择。

根据现有的模块资源，温度的采集通过18B20温度传感器模块式；

报警形式可以通过板载的LED实现：目前有一个单独LED（红色）用于开启显示，一个RGB LED灯，用于状态展示（红色指示超温，黄色指示过温，绿色指示正常）实现光报警；开发套件中提供了一个有源蜂鸣器，用于声报警，两种报警频率对应两种过温状态；再结合课程2中用到的数码管用于实时温度的显示。

三、硬件原理分析

本课程搭配的新模块主要是18B20温度传感器模块，有源蜂鸣器模块。

咱们先了解一下有源蜂鸣器模块：

本模块式通过一个S8550三极管进行驱动，当IO口输入低电平时蜂鸣器响，所以控制蜂鸣器只需要1个引脚就可以。

接下来看一看18B20温度传感器：

模块中应该对数据线已经上拉了电阻，并且配备了一个LED来指示供电状态。

18B20是一种“单总线”接口的温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比，18B20是一种新型的、体积小、使用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度传感器。18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感器元件及转换电路集成在一只形如三极管的集成电路内，测量结果直接输出数字温度信号，以“一根总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。传感器的管脚顺序从左到右排列：管脚1为GND，管脚2为数据DQ，管脚3为VDD。如果传感器插反，电源将短路，传感器会发烫，容易损坏。

由于DS18B20是单总线器件，所有的单总线器件都要求采用严格的信号时序，以保证数据的完整性。DS18B20时序包括：初始化时序、写(0和1)时序、读(0和1)时序。DS18B20发送所有的命令和数据都是字节的低位在前。

四、软件分析

本节课程的软件设计方面主要是18B20的驱动设计和报警判断程序。

驱动设计

初始化程序-复位和存在脉冲

与DS18B20的所有通信都从一个初始化序列开始，该序列包含一个复位脉冲从主控制器发出，然后是DS18B20的存在脉冲。当DS18B20发送在场脉冲响应复位，它是指示主人它是开着的公共汽车准备开动了。在初始化过程中，总线主通过拉动单总线来传输(TX)复位脉冲最低480μs。然后总线主释放总线并进入接收模式(RX)。当总线被释放时，5kΩ上拉电阻将单总线拉高。当DS18B20检测到这个上升沿，它等待15μs到60μs，然后通过拉低1线总线发送一个存在脉冲60 ~ 240μs。

写入时间段

有两种写时间段:“写1”时间段和“写0”时间段。总线主机使用“写1”时隙向DS18B20写入逻辑1，使用“写0”时隙向DS18B20写入逻辑0。所有写时隙的持续时间必须至少为60μs，每个写时隙之间的恢复时间必须至少为1μs。这两种类型的写时隙都是由主机拉低1-Wire总线发起的(参见图14)。为了生成一个Write 1时隙，在将1-Wire总线拉低后，总线主必须在15μs内释放1-Wire总线。当总线被释放时，5kΩ上拉电阻将把总线拉高。要生成一个Write 0时隙，在拉低1-Wire总线后，总线主必须在时隙的持续时间内(至少60μs)保持总线的低电平。

DS18B20在主端启动写时隙后的15 ~ 60μs窗口内对1线总线进行采样。如果在采样窗口期间总线是高的，一个1被写入DS18B20。如果线路低，则写入一个0到DS18B20。

驱动代码如下：

void DS18B20_Start(void)
{
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);
    DS18B20_Write_Byte(0x44);
}



uint16_t DS18B20_GetTemp(void)
{
    uint16_t tem;
    uint8_t temp,TH,TL;
    DS18B20_Start();
    DS18B20_Rst();
    DS18B20_Write_Byte(0xcc);
    DS18B20_Write_Byte(0xbe);
    TL=DS18B20_Read_Byte();
    TH=DS18B20_Read_Byte();

    if(TH>7)
    {
        TH=~TH;
        TL=~TL;
        temp=0;
    }
    else    temp=1;
    tem=TH;
    tem<<=8;
    tem+=TL;
    tem=(float)tem*0.625;
    if(temp)    return  tem;
    else        return -tem;
}

功能实现中在定时器中断中进行采集和判断，蜂鸣器的不同频率也是通过定时器实现的：

if(LED.Mode_On_Off == 1)
    {
        LED.Upcnt++;
        if(LED.Upcnt%(50*(LED.Mode_speed+1)) == 0)
        {
            if(LED.UpFlag == 1)
                Buzzer_toggle;
            LED.Upcnt = 0;
        }
    }

    if(Digital.Mode_On_Off == 1)
    {
        Digital.Upcnt++;
        if(Digital.Upcnt%50 == 0)
        {
            Digital.Upcnt = 0;
            temp = DS18B20_GetTemp();
            Data_Split(temp);
            if(temp<270)
            {
                LED2_Green_SET;
                LED2_Red_RESET;
                LED.UpFlag = 0;
                Buzzer_SET;

            }
            else if(temp>=270 && temp<290)
            {
                LED2_Green_SET;
                LED2_Red_SET;
                LED.Mode_speed = 2;
                LED.UpFlag = 1;
            }
            else
            {
                LED2_Green_RESET;
                LED2_Red_SET;
                LED.Mode_speed = 0;
                LED.UpFlag = 1;
            }
        }
    }

五、实验结果

中级报警：

高级报警：