基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)畢業(yè)論文.doc

設(shè)計題目：基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計摘要在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)實驗中普遍而且重要的物理參數(shù)之一。在生產(chǎn)過程中，為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對它的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量等進(jìn)行有效的控制。溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當(dāng)大的比例。溫度測量是溫度控制的基礎(chǔ)，技術(shù)已經(jīng)比較成熟。該設(shè)計介紹了一種利用單片機AT89S51組成的高精度溫度控制系統(tǒng)，從硬件和軟件兩方面介紹了單片機溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計思路。著重介紹了硬件原理圖和程序框圖。闡述了系統(tǒng)的工作原理、設(shè)計及實現(xiàn)。由DS18B20溫度傳感器芯片測量當(dāng)前的溫度，并將結(jié)果送入單片機。然后通過AT89S51單片機對送來的溫度進(jìn)行計算和轉(zhuǎn)換，并將此結(jié)果送入液晶顯示模塊。最后，由1602液晶顯示器將溫度顯示出來。它可以實時的顯示和設(shè)定溫度，實現(xiàn)對溫度的自動控制，當(dāng)溫度值超出上、下限時自動報警，實現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、控制精度高。同時系統(tǒng)具有擴展性好，分辨率高，測量范圍寬，抗干擾性強等特點。關(guān)鍵詞：AT89S51單片機 DS18B20溫度傳感器 溫度檢測Design of Temperature Detection System Based On SCMAbstractThe detection and control of temperature is often used in daily life and industrial production process, temperature is one of the important physical parameters of the production process and scientific experiments generally. During the production process, in order to carry out the production efficiently, we must control its main parameters well, such as temperature, pressure and so on .Temperature control in the production processes a large proportion. Temperature measurement is the basis of temperature-controlling and a more mature technology. A precision temperature control system used AT89S51 SCM and the hardware circuit and software of this system are introduced. Schematic diagram of the hardware and procedures is related in emphasis. Working principle, design and implementation is elaborated. The current temperature is measured by DS18b20 temperature sensor and the results is transported into SCM .Then ,the temperature is calculated and the conversion results is transported into the liquid crystal display modules 1602 on show .It can display current temperature which is set randomly and controlled flexibility, and the temperature control.When the temperature is beyond the upper and lower limits of temperature, the alarm system starts automatically. What is realized in this system is simple structure, reliable performance and high precision control. The system is in good scalability，high-resolution，wide range，anti-interference performance and so onKey Words：AT89S51 SCM；DS18B20 Temperature sensor；Temperature detection 目 錄1 緒論11.1國內(nèi)外溫度檢測技術(shù)概述11.1.1溫度檢測技術(shù)簡介11.1.2溫度檢測技術(shù)的發(fā)展41.2單片機技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用51.2.1單片機技術(shù)的發(fā)展51.2.2單片機技術(shù)的應(yīng)用62 方案論證82.1題目分析82.2溫度傳感器的選擇82.2.1采用模擬集成溫度傳感器82.2.2采用數(shù)字單片智能溫度傳感器92.3顯示器的選擇102.3.1 LED顯示器102.3.2 LCD液晶屏102.4單片機的選擇112.4.1凌陽單片機112.4.2 AT89S51單片機112.4.3單片機選型123 溫度檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計163.1復(fù)位電路163.2時鐘(晶振)電路163.3溫度測量電路設(shè)計173.3.1 DS18B20總體簡介173.3.2 DS18B20接口電路223.4鍵盤電路的設(shè)計223.4.1鍵盤接口電路223.4.2鍵盤使用說明233.5溫度控制電路和報警電路的設(shè)計243.6顯示電路的設(shè)計253.6.1 LCD1602顯示原理253.6.2 LCD1602引腳定義263.6.3 LCD顯示電路273.7 PCB板設(shè)計283.7.1 PCB元件布局283.7.2布線283.7.3硬件抗干擾措施294 溫度檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計304.1系統(tǒng)的主程序設(shè)計304.2 DS18B20模塊程序304.3 1602液晶模塊程序314.4鍵盤模塊程序325 全文總結(jié)345.1經(jīng)濟效益分析345.2社會效益分析34謝辭35參考文獻(xiàn)36附錄I 系統(tǒng)電路原理圖38附錄II PCB板39附錄 程序清單40外文資料581 緒論隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的需要，測溫技術(shù)也在不斷地改進(jìn)和提高。由于測溫范圍越來越廣，根據(jù)不同的要求，又制造出不同需要的測溫儀器現(xiàn)實社會發(fā)展的許多情況下需要測量溫度參數(shù)。1.1國內(nèi)外溫度檢測技術(shù)概述1.1.1溫度檢測技術(shù)簡介一、隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測技術(shù)也有了不斷的進(jìn)步，目前的溫度檢測使用的方法種類繁多，應(yīng)用范圍也較廣泛，大致包括以下幾種方法1：1)利用物體熱脹冷縮原理制成的溫度計利用此原理制成的溫度計大致分成三大類。（1）玻璃溫度計，它是利用玻璃感溫包內(nèi)的測溫物質(zhì)(水銀、酒精、甲苯、煤油等)受熱膨脹、遇冷收縮的原理進(jìn)行溫度測量的；（2）雙金屬溫度計，它是采用膨脹系數(shù)不同的兩種金屬牢固粘合在上一起制成的雙金屬片作為感溫元件，當(dāng)溫度變化時，一端固定的雙金屬片，由于兩種金屬膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生彎曲，自由端的位移通過傳動機構(gòu)帶動指針指示出相應(yīng)溫度；（3）壓力式溫度計，它是由感溫物質(zhì)(氮氣、水銀、二甲苯、甲苯、甘油和低沸點液體如氯甲烷、氯乙烷等)隨溫度變化，壓力發(fā)生相應(yīng)變化，用彈簧管壓力表測出它的壓力值，經(jīng)換算得出被測物質(zhì)的溫度值。2)利用熱電效應(yīng)技術(shù)制成的溫度檢測元件利用此技術(shù)制成的溫度檢測元件主要是熱電偶。熱電偶發(fā)展較早，比較成熟，至今仍為應(yīng)用最廣泛的檢測元件。熱電偶具有結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、測量范圍寬、精度高、熱慣性小等特點。常用的熱電偶有以下幾種。（1）鎳鉻-鎳硅，型號為WRN，分度號為K，測溫范圍0-900，短期可測1200。（2）鎳鉻-康銅，型號為WRK，分度號為F，測溫范圍0-600，短期可測800。（3）鉑銠-鉑，型號為WRP，分度號為S，在1300以下的溫度可長期使用，短期可測1600。（4）鉑銠30鉑銬6，型號為WRR，分度號為B，測溫范圍300-1600，短期可測1800。3）利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計用此技術(shù)制成的溫度計大致可分成以下幾種。（1）電阻測溫元件，它是利用感溫元件（導(dǎo)體）的電阻隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻的變化值用顯示儀表反映出來，從而達(dá)到測溫的目的。目前常用的有鉑熱電阻(分度號為Pt100、Pt10兩種)和銅熱電阻(分度號有Cu50、Cu100兩種)。（2）導(dǎo)體測溫元件，它與熱電阻的溫阻特性剛好相反，即有很大負(fù)溫度系數(shù)，也就是說溫度升高時，其阻值降低。（3）陶瓷熱敏元件，它的實質(zhì)是利用半導(dǎo)體電阻的正溫特性，用半導(dǎo)體陶瓷材料制作而成的熱敏元件，常稱為PCT或NCT熱敏元件。PCT熱敏元件分為突變型及緩變型二類。突變型PCT元件的溫阻特性是當(dāng)溫度達(dá)到頂點時，它的阻值突然變大，有限流功能，多數(shù)用于保護電器。緩變型PCT元件的溫阻特性基本上隨溫度升高阻值慢慢增大，起溫度補償作用。NCT元件特性與PCT元件的突變特性剛好相反，即隨溫度升高，它的阻值減小。4）利用熱輻射原理制成的高溫計熱輻射高溫計通常分為兩種。一種是單色輻射高溫計，一般稱光學(xué)高溫計；另一種是全輻射高溫計，它的原理是物體受熱輻射后，視物體本身的性質(zhì)，能將其吸收、透過或反射。而受熱物體放出的輻射能的多少，與它的溫度有一定的關(guān)系。熱輻射式高溫計就是根據(jù)這種熱輻射原理制成的。5）利用聲學(xué)原理進(jìn)行溫度測量聲學(xué)發(fā)溫度檢測技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項新技術(shù)，利用該技術(shù)，可以對爐內(nèi)的煙氣溫度測量值和火焰分布在線檢測，判斷爐的燃燒狀況，進(jìn)行實時調(diào)節(jié)和控制，聲學(xué)溫度檢測技術(shù)的基本原理是通過測量聲波傳感器間的聲波傳播時間以最小二乘原理重建溫度的測量方法。6）利用紅外測溫技術(shù)紅外測溫技術(shù)是通過檢測物體表面能量來檢測物體溫度的。二、近年來，在溫度檢測技術(shù)領(lǐng)域，多種新的檢測原理與技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。新一代溫度檢測元件正在不斷出現(xiàn)和完善化。1）晶體管溫度檢測元件半導(dǎo)體溫度檢測元件是具有代表性的溫度檢測元件。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金屬大12個數(shù)量級，二級管和三極管的PN結(jié)電壓、電容對溫度靈敏度很高?；谏鲜鰷y溫原理已研制了各種溫度檢測元件。2）集成電路溫度檢測元件利用硅晶體管基極一發(fā)射極間電壓與溫度關(guān)系（即半導(dǎo)體PN結(jié)的溫度特性）進(jìn)行溫度檢測，并把測溫、激勵、信號處理電路和放大電路集成一體，封裝于小型管殼內(nèi)，即構(gòu)成了集成電路溫度檢測元件。3）核磁共振溫度檢測器所謂核磁共振現(xiàn)象是指具有核自旋的物質(zhì)置于靜磁場中時，當(dāng)與靜磁場垂直方向加以電磁波，會發(fā)生對某頻率電磁的吸收現(xiàn)象。利用共振吸收頻率隨溫度上升而減少的原理研制成的溫度檢測器，稱為核磁共振溫度檢測器。這種檢測器精度極高，可以測量出千分之一開爾文，而且輸出的頻率信號適于數(shù)字化運算處理，故是一種性能十分良好的溫度檢測器。在常溫下，可作理想的標(biāo)準(zhǔn)溫度計之用。4）熱噪聲溫度檢測器它的原理是利用熱電阻元件產(chǎn)生的噪聲電壓與溫度的相關(guān)性。其特點是：（1）輸出噪聲電壓大小與溫度是比例關(guān)系；（2）不受壓力影響；（3）感溫元件的阻值幾乎不影響測量精確度；所以它是可以直接讀出絕對溫度值而不受材料和環(huán)境條件限制的溫度檢測器。5）石英晶體溫度檢測器它采用LC或Y型切割的石英晶片的共振頻率隨溫度變化的特性來制作的。它利用u P技術(shù)，自動補償石英晶片的非線性，測量精度較高，一般可檢測到0.001，所以可作標(biāo)準(zhǔn)檢測之用。6）光纖溫度檢測器光纖溫度檢測器是目前光纖傳感器中發(fā)展較快的一種，已開發(fā)了開關(guān)式溫度檢測器、輻射式溫度檢測器等多種實用型的品種。它是利用雙折射光纖的傳輸光信號滯后量隨溫度變化的原理制成的雙折射光纖溫度檢測器，檢測精度在1以內(nèi)，測溫范圍可以從絕對0到2000。7）激光溫度檢測器激光測溫特別適于遠(yuǎn)程測量和特殊環(huán)境下的溫度測量，用氮氖激光源的激光作反射計可測得很高的溫度，精度達(dá)1；用激光干涉和散射原理制作的溫度檢測器可測量更高的溫度，上限可達(dá)3000，專門用于核聚變研究，但在工業(yè)上應(yīng)用還需進(jìn)一步開發(fā)和實驗。8）微波溫度檢測器采用微波測溫可以達(dá)到快速測量高溫的目的。它是利用在不同溫度下，溫度與控制電壓成線性關(guān)系的原理制成的。這種檢測器的靈敏度為250kHZ/,精度為1左右，檢測范圍為201400。9)純貴金屬熱電偶的研究由兩種純金屬組成的熱電偶，因其材料均勻性遠(yuǎn)優(yōu)于合金材料，因而穩(wěn)定性很好。在鉑銠合金熱電偶(S、R型)的不確定度已很難提高之后，人們開始尋找由純貴金屬組成的熱電偶，以代替S和R型熱電偶，作為傳遞的標(biāo)準(zhǔn)。10)信息技術(shù)時代自動化系統(tǒng)中的溫度檢測儀表現(xiàn)代的工業(yè)過程自動化系統(tǒng)是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，它是信息技術(shù)進(jìn)入工業(yè)自動化后出現(xiàn)的新一代的自動控制系統(tǒng)。現(xiàn)場總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線。所有的現(xiàn)場儀表（溫度檢測儀表是其中一種）均接到現(xiàn)場總線上。在這樣的系統(tǒng)中，通常不應(yīng)使用各種不同輸出的溫度計，必須將輸出轉(zhuǎn)變成統(tǒng)一的電信號，這樣“溫度計”就變成了“溫度變送器”。在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的溫度變送器主要是熱電偶變送器和熱電阻變送器，也有輻射溫度變送器。1.1.2溫度檢測技術(shù)的發(fā)展生產(chǎn)管理一體化、網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)今工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的大趨勢，要實現(xiàn)這些功能，必須借助于工業(yè)計算機、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)及開放的工業(yè)數(shù)據(jù)庫。利用先進(jìn)技術(shù)手段監(jiān)測各種復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境的被控參數(shù)（如溫度、流量及壓力等），使生產(chǎn)和管理一體化，可以有效地提高生產(chǎn)和管理的自動化水平。溫度追蹤測量（也可以稱作是溫度分布測定技術(shù)）是一種利用微機來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊傳輸和數(shù)據(jù)分析處理的一門新技術(shù)，是在生產(chǎn)過程中記錄和說明熱加工產(chǎn)品與空氣溫度關(guān)系的技術(shù)，追蹤測量得到的數(shù)據(jù)被顯示為圖表或數(shù)字。這個過程最簡單的形式就是它可以告訴生產(chǎn)者所生產(chǎn)的產(chǎn)品的溫度、保持這個溫度有多長時間以及在什么時間達(dá)到了什么溫度。通過分析數(shù)據(jù)，生產(chǎn)人員可以保證產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量、解決產(chǎn)品存在問題、優(yōu)化生產(chǎn)工藝路線及節(jié)約能耗。無論是在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、食品加工、其它工業(yè)生產(chǎn)，還是在醫(yī)療器械生產(chǎn)方面，只要在生產(chǎn)過程中溫度是重要的控制指標(biāo)，溫度檢測（也稱追蹤）技術(shù)就具有非常廣闊的應(yīng)用前景。1)國內(nèi)外溫度檢測技術(shù)動向(1)擴展檢測范圍現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測范圍為-2003000，而今后要求能測量超高溫與超低溫。尤其是液化氣體的極低溫度檢測更為迫切，如10K以下的溫度檢測是當(dāng)前重點研究課題。(2)擴大測溫對象溫度檢測技術(shù)將會由點測溫發(fā)展到線、面，甚至立體的測量。應(yīng)用范圍己經(jīng)從工業(yè)領(lǐng)域延伸到環(huán)境保護、家用電器、汽車工業(yè)及航天工業(yè)領(lǐng)域。(3)發(fā)展新型產(chǎn)品利用以前的檢測技術(shù)生產(chǎn)出適應(yīng)于不同場合、不同工況要求的新型產(chǎn)品，以滿足用戶需要。同時利用新的檢測技術(shù)制造出新的產(chǎn)品。(4)適應(yīng)特殊環(huán)境下的測溫對許多場合中的溫度檢測器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求；又如移動物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測溫、鋼水的連續(xù)測溫、火焰溫度檢測等。(5)顯示數(shù)字化溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。其最大優(yōu)點是直觀、無讀數(shù)誤差、分辨率高、測量誤差小，因而有廣闊的銷售市場。(6)標(biāo)定自動化應(yīng)用計算機技術(shù)，快速、準(zhǔn)確、自動地標(biāo)定溫度檢測器。2）國內(nèi)外溫度檢測發(fā)展趨勢根據(jù)上述要求，國內(nèi)外溫度儀表制造商將向以下幾方面發(fā)展：(1)繼續(xù)生產(chǎn)量大面廣的傳統(tǒng)的溫度檢測元件，如:熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。(2)加強新原理、新材料、新加工工藝的開發(fā)。如近來已經(jīng)開發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度檢測器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測器等。(3)向智能化、集成化、適用化方向發(fā)展。新產(chǎn)品不僅要具有檢測功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機向智能化方向發(fā)展，向機電一體化方向發(fā)展。1.2單片機技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用1.2.1單片機技術(shù)的發(fā)展所謂單片機(m1crocontroller)是指在一個集成芯片中，集成微處理器(CPU)、存儲器、基本的I/O接口以及定時/計數(shù)、通信部件，即在一個芯片上實現(xiàn)一臺微型計算機的基本功能。1970年微型計算機研制成功之后，隨著就出現(xiàn)了單片機（即單片微型計算機）。美國Intel公司1971年生產(chǎn)的4位單片機4004和1972年生產(chǎn)的雛形8位單片機8008，特別是1976年MCS-48單片機問世以來，在短短的二十幾年間，經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代，其發(fā)展速度大約每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。其發(fā)展速度之快、應(yīng)用范圍之廣，已達(dá)到了驚人的地步，它已滲透到生產(chǎn)和生活的各個領(lǐng)域2。盡管目前單片機的品種很多，但其中最具典型性的當(dāng)數(shù)Intel公司的MCS-51系列單片機。MCS-51是在MCS-48的基礎(chǔ)上于80年代初發(fā)展起來的，雖然它仍然是8位的單片機，但其功能有很大的增強。由于PHILIPS、ATMEL、WELBORD、LG等近百家IC制造商都主產(chǎn)51系列兼容產(chǎn)品，具有品種全、兼容性強、軟硬件資料豐富等特點。因此，MCS-51應(yīng)用非常廣泛，成為繼MCS-48之后最重要的單片機品種。直到現(xiàn)在MCS-51仍不失為單片機中的主流機型。國內(nèi)尤以Intel的MCS-51系列單片機應(yīng)用最廣。由于8位單片機的高性能價格比，估計近十年內(nèi)，8位單片機仍將是單片機中的主流機型3。1.2.2單片機技術(shù)的應(yīng)用隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及設(shè)備向小型化、智能化發(fā)展，作為高新技術(shù)之一的單片機以其體積小、功能強、價格低廉、使用靈活等優(yōu)勢，顯示出很強的生命力。它和一般的集成電路相比有較好的抗干擾能力，對環(huán)境的溫度和濕度都有較好的適應(yīng)性，可以在工業(yè)條件下穩(wěn)定工作。且單片機廣泛地應(yīng)用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，提高它們的測量速度和測量精度，加強控制功能。如MCS-51系列單片機控制的“船舶航行狀態(tài)自動記錄儀”、“煙葉水分測試儀”、“智能超聲波測厚儀”等。單片機也廣泛地應(yīng)用于實時控制系統(tǒng)中，例如對工業(yè)上各種窯爐的溫度、酸度、化學(xué)成分的測量和控制。將測量技術(shù)、自動控制技術(shù)和單片機技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮其數(shù)據(jù)處理功能和實時控制功能，使系統(tǒng)工作處于最佳狀態(tài)，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。從航空航天、地質(zhì)石油、冶金采礦、機械電子、輕工紡織等行業(yè)的分布系統(tǒng)與智能控制以及機電一體化設(shè)備和產(chǎn)品，到郵電通信、日用設(shè)備和器械，單片機都發(fā)揮了巨大作用。其應(yīng)用大致可分為以下幾方面3：（1）機電一體化設(shè)備的控制核心機電一體化是機械設(shè)備發(fā)展的方向。單片機的出現(xiàn)促進(jìn)了機電一體化技術(shù)的發(fā)展，它作為機電產(chǎn)品的控制器，充分發(fā)揮其自身優(yōu)點，大大強化了機器的功能，提高了機器的自動化、智能化程度。最典型的機電產(chǎn)品機器人，每個關(guān)節(jié)或動作部位都是一個單片機控制系統(tǒng)。（2）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場采集單元大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求數(shù)據(jù)采集的同步性和實時性要好。使用單片機作為系統(tǒng)的前端采集單元，由主控計算機發(fā)出采集命令，再將采集到的數(shù)據(jù)逐一送到主計算機中進(jìn)行處理。如有些氣象部門、油田采油部門以及電廠等均可采用這樣的系統(tǒng)。（3）分布控制系統(tǒng)的前端控制器在直接控制級的計算機分布控制系統(tǒng)(DCS)中，單片機作為過程控制中每一分部操作或控制的控制器，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、反饋計算、控制輸出，并在上位機命令的指揮下進(jìn)行相應(yīng)協(xié)調(diào)工作。（4）智能化儀表的機芯自動化儀表的智能化程度越來越高。采用單片機的智能化儀表可具有自整定、自校正、自動補償和自適應(yīng)功能，還可進(jìn)行數(shù)字PID調(diào)節(jié)，軟件消除電流熱噪聲等等，解決傳統(tǒng)儀表所不能解決的難題。單片機的應(yīng)用使這種性能如虎添翼，如自動計費電度表、燃?xì)獗碇幸延羞@方面的應(yīng)用。許多工業(yè)儀表中的智能流量計，氣體分析儀、成分分析儀等也采用了這項技術(shù)。甚至有的保健治療儀中也采用了單片機控制5。（5）消費類電子產(chǎn)品控制該應(yīng)用主要反映在家電領(lǐng)域，如洗衣機、空調(diào)器、保安系統(tǒng)、VCD視盤機、電子秤、IC卡、手機、BP機等。這些設(shè)備中使用了單片機機芯后，大大提高了其控制功能和性能，并實現(xiàn)了智能化、最優(yōu)化控制。（6）終端及外圍設(shè)備控制計算機網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，如銀行終端、商業(yè)POS（自動收款機）以及計算機外圍設(shè)備如打印機、通信終端和智能化UPS等。在這些設(shè)備中使用單片機，使其具有計算、存儲、顯示、輸入等功能，具有和計算機連接的接口，使計算機的能力及應(yīng)用范圍大大提高。1.2電路的總體方案設(shè)計本文的主要工作是研究與設(shè)計一種基于AT89S51的溫度檢測系統(tǒng)，使之應(yīng)用于大棚及其它工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面，在實用中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。該溫度測量系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫度的實時測量與顯示，具有溫度超限報警功能等。系統(tǒng)包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。硬件設(shè)計部分包括單片機控制芯片，溫度測量電路，溫度顯示電路，報警電路和溫度控制電路，軟件設(shè)計部分包括相應(yīng)信號采集與處理程序及單片機接口子程序等，實現(xiàn)實時測溫、顯示、控制與報警功能。溫度控制系統(tǒng)采用AT89S51八位機作為微處理單元進(jìn)行控制。采用4個鍵把設(shè)定溫度的最高值和最低值存入單片機的數(shù)據(jù)存儲器，還可以通過鍵盤完成溫度檢測功能的轉(zhuǎn)換。溫度傳感器把采集的信號與單片機里的數(shù)據(jù)相比較來控制溫度控制器。系統(tǒng)框圖如圖1.1。溫度測量電路單 片 機光強測試時鐘電路復(fù)位電路鍵盤顯示報警電路制冷電路制熱電路圖1.1 基于單片機的溫度檢測系統(tǒng)框圖2 方案論證本章主要對畢業(yè)設(shè)計的題目進(jìn)行了分析，根據(jù)要實現(xiàn)的功能，綜合比較幾種設(shè)計方法，提出了實現(xiàn)系統(tǒng)功能的最佳方案。2.1題目分析本設(shè)計是一個數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，能測量并實時顯示溫度，并能在超限的情況下進(jìn)行控制、調(diào)整并報警。即以單片機為基礎(chǔ)，實現(xiàn)溫室大棚溫度的自動檢測。根據(jù)設(shè)計的要求，要利用溫度傳感器實時檢測溫度。當(dāng)溫度高于設(shè)定的報警上限溫度時，打開降溫裝置進(jìn)行調(diào)整使溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)；當(dāng)溫度低于設(shè)定的報警下限溫度時，打開升溫裝置進(jìn)行調(diào)整使溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。同時一方面由LCD顯示信息，并發(fā)出警報聲。畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是能對溫度進(jìn)行自動的檢測、控制和報警。設(shè)計中采用單片機來控制溫度，因此要有溫度的采集電路，鍵盤顯示電路，溫控電路，報警電路等幾個部分。要實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計要用到的知識點有單片機的原理及其應(yīng)用，溫度傳感器的原理和應(yīng)用，及鍵盤和顯示電路的設(shè)計等。2.2溫度傳感器的選擇2.2.1采用模擬集成溫度傳感器集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器，它是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及模擬信號輸出功能的專用IC。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。圖2-1是AD590用于測量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。因為流過AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻R1和電位器R2的電阻之和為1k時，輸出電壓隨溫度的變化為1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對電路進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使=273.2mV?；蛟谑覝叵?25)條件下調(diào)整電位器，使=273.2+25=298.2（mV）。但這樣調(diào)整只可保證在0或25附近有較高精度。AD590把被測溫度轉(zhuǎn)換為電流再通過放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，輸出數(shù)字量送給單片機進(jìn)行溫度控制4。 圖2.1 基于AD590測溫基本應(yīng)用電路2.2.2采用數(shù)字單片智能溫度傳感器智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)。智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線(1-WIRE)總線、I2C總線、SMBUS總線和SPI總線。溫度傳感器作為從機可通過專用總線接口與主機進(jìn)行通信。智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。典型產(chǎn)品有DS18B20，智能溫度控制器適配各種微控制器，構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng)；它們還可以脫離微控制器單獨工作，自行構(gòu)成一個溫控儀。DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO92小體積封裝形式；溫度測量范圍為55125,可編程為9位12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達(dá)0.0625，被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55+125，在-10+85范圍內(nèi),精度為0.5。DS18B20的精度較差為0.2。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小5。DALLAS半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。現(xiàn)在，新一代的“DS1820”體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。使您可以充分發(fā)揮“一線總線”的長處。DS18B20、DS1822“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器6。研究了以上溫度傳感器的特性以及信號傳輸方式, 應(yīng)該選擇單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20比較合適。傳統(tǒng)的溫度檢測系統(tǒng)以熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻成本低，但需要后續(xù)信號處理電路，而且熱敏電阻的可靠性較差,測量溫度的準(zhǔn)確度低，檢測系統(tǒng)的精度差。如果采用模擬溫度傳感器，模擬信號在傳輸過程中遇到的干擾問題往往不能得到徹底解決，當(dāng)傳感器與數(shù)據(jù)采集器距離較遠(yuǎn),信號線周圍存在電磁干擾源時，該問題顯得尤為突出。另外，模擬傳感器特征參數(shù)的不一致性和放大器的零點漂移問題使系統(tǒng)調(diào)試變得十分困難。從溫度傳感器信號傳輸方式考慮，多點檢測時多線制用線量大，施工困難，成本高，系統(tǒng)的整休可靠性差；總線制由于不能采用寄生供電,傳感器數(shù)量較多時，也會使整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜起來。單總線數(shù)字溫度傳感器克服了上述不足。用單總線溫度傳感器設(shè)計冷庫溫度檢測系統(tǒng)具有如下特點：較高的性能價格比;監(jiān)測對象越多越能顯示其優(yōu)越性；硬件施工工作量少；系統(tǒng)維修方便;抗千擾性能好；有CRC校驗，可靠性高；系統(tǒng)簡明直觀。由于大棚溫度巡檢的速度并不要求太快，所以單總線速率較慢的問題不會對系統(tǒng)造成明顯的不良影響。2.3顯示器的選擇2.3.1 LED顯示器采用傳統(tǒng)的七段數(shù)碼LED顯示器。LED雖然價格便宜，但在現(xiàn)代的許多儀表、各種電子產(chǎn)品中逐漸被LCD所取代。2.3.2 LCD液晶屏采用LCD液晶屏進(jìn)行顯示。LCD液晶顯示器是一種低壓、微功耗的顯示器件，只要23伏就可以工作，工作電流僅為幾微安，是任何顯示器無法比擬的，同時可以顯示大量信息，除數(shù)字外，還可以顯示文字、曲線，比傳統(tǒng)的數(shù)碼LED顯示器顯示的界面有了質(zhì)的提高。在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。優(yōu)點為7：1）顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器的每一個點收到信號后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶顯示器的畫質(zhì)高而且不會閃爍。2）數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機的接口簡單操作也很方便。3）體積小、重量輕,液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。4）功率消耗小，相比而言液晶顯示器的主要功耗在內(nèi)部電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其他器件要小很多。雖然LCD顯示器的價格比數(shù)碼管要貴，但它的顯示效果好，是當(dāng)今顯示器的主流，所以采用LCD 作為顯示器。2.4單片機的選擇2.4.1凌陽單片機隨著單片機功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號處理（DSP，Digital SignalProcessing）等領(lǐng)域。凌陽的16位單片機就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計的。它的CPU內(nèi)核采用凌陽最新推出的nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微處理器芯片（以下簡稱nSP）。圍繞nSP所形成的16位nSP系列單片機（以下簡稱nSP家族）采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以nSP內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的ROM、RAM和功能豐富的各種外設(shè)接口部件。nSP內(nèi)核是一個通用的核結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可形成各種不同系列派生產(chǎn)品，以適合不同的應(yīng)用場合。這樣做無疑會使每一種派生產(chǎn)品具有更強的功能和更低的成本。8利用凌陽單片機有一定的好處凌陽的優(yōu)勢是硬件性能，抗干擾能力強，但凌陽單片機我們沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，這對于剛接觸單片機的我們來說不是很容易上手，其價格也要比89S51昂貴一些，因此我們并沒有將其作為首選。2.4.2 AT89S51單片機由于單片機技術(shù)在各個領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機，在單片機家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。單片機的誕生標(biāo)志著計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩個分支。通用計算機系統(tǒng)主要用于海量高速數(shù)值運算，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線的寬度不斷更新，從8位、16位迅速過渡到32位、64位，并且不斷提高運算速度和完善通用操作系統(tǒng)，以突出其高速海量數(shù)值運算的能力，在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信中得到了廣泛應(yīng)用；單片機作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的成本，廣泛應(yīng)用于家用電器、機器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動化設(shè)備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。因此，單片機的出現(xiàn)大大促進(jìn)了現(xiàn)代計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，成為近代計算機技術(shù)發(fā)展史上一個重要里程碑。9由于MCS系列單片機集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，這給我們利用單片機提供了極大的便利。單片機把微型計算機的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，運行速度更快，可靠性更高，抗干擾能力更強。由于屬于芯片化的微型計算機，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化，工作也相對穩(wěn)定。51的優(yōu)點是價錢便宜,I/O口多，程序空間大。因此，測控系統(tǒng)中，使用51單片機是最理想的選擇。單片機屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。單片機的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開發(fā)工具和語言也大大簡化。單片機的典型代表是Intel公司在20世紀(jì)80年代初研制出來的MCS51系列單片機。MCS51單片機很快在我國得到廣泛的推廣應(yīng)用，成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段，并在工業(yè)控制、交通運輸、家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域取得了大量應(yīng)用成果。以MCS-51技術(shù)核心為主導(dǎo)的單片機已成為許多廠家、電氣公司競相選用的對象，并以此為基核，推出許多與MCS51有極好兼容性的CHMOS單片機，同時增加了一些新的功能，所以用AT89S51。2.4.3單片機選型雖然凌陽單片機的硬件性能好，抗干擾能力強，但凌陽單片機我們沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，這對于接觸單片機不深的我們來說不是很容易上手，其價格也要比89S51昂貴一些。又因為在單片機家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。故選擇AT89S51單片機。（1）AT89S51功能特性概述10AT89S51方框圖如下圖2.2，AT89S51提供一下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM,32個I/O口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89S51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及診斷系統(tǒng)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。圖2.2 AT89S51方框圖（2）AT89S51引腳功能介紹AT89S51單片機為40引腳雙列直插式封裝。其引腳排列和邏輯符號如圖2.3所示。各引腳功能簡單介紹如下：VCC：供電電壓GND：接地 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每個管腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部電位必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時，P2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。圖2.3 AT89S51引腳圖P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)，也是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S51的一些特殊功能口：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 INT0(外部中斷0)P3.3 INT1(外部中斷1)P3.4 T0(記時器0外部輸入)P3.5 T1(記時器1外部輸入)P3.6 WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)同時P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG ：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期PSEN兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP：當(dāng)EA保持低電平時，訪問外部ROM；注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部ROM。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3 溫度檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計溫度檢測系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分包括單片機控制芯片，溫度測量電路，溫度顯示電路，報警電路和溫度控制電路。以AT89S51單片機為控制核心，溫度測量電路由DS18B20數(shù)字傳感器構(gòu)成，用來采集實時溫度，并由單片機計算、轉(zhuǎn)換，傳輸給由LCD1602構(gòu)成的顯示電路，同時控制報警電路和溫度控制電路。3.1復(fù)位電路RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效。高電平有效的持續(xù)時間應(yīng)為24個振蕩周期以上。若時鐘頻率為6MHz，則復(fù)位信號至少應(yīng)持續(xù)4微秒以上，才可以使單片機復(fù)位。本次設(shè)計中采用按鍵復(fù)位的方法進(jìn)行復(fù)位操作。如下圖3-1所示。按鍵復(fù)位是利用開關(guān)按鈕來實現(xiàn)的，即通電后，按下開關(guān)，使得瞬間RST端的電位與VCC相同，隨著電容上儲能增加，電容電壓也增大，充電電流減少，RESET端的電位逐漸下降。這樣在RST端就會建立一個脈沖電壓，調(diào)節(jié)電容與電阻的大小可對脈沖持續(xù)的時間進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.2時鐘(晶振)電路時鐘電路對單片機系統(tǒng)而言是必需的。由于單片機內(nèi)部是由各種各樣的數(shù)字邏輯器件(如觸發(fā)器寄存器存儲器等)構(gòu)成，這些數(shù)字器件的工作必須按時間順序完成，這種時間順序就稱為時序.時鐘電路就是提供單片機內(nèi)部各種操作的時間基準(zhǔn)的電路,沒有時鐘電路單片機就無法工作。此次設(shè)計中，我們采用由內(nèi)部方式產(chǎn)生時鐘的方法形成時鐘電路，具體如圖3.1所示。圖3.1 時鐘復(fù)位電路內(nèi)部方式：在XTAL1和XTAL2端外接石英晶體作定時元件，內(nèi)部反相放大器自激振蕩，產(chǎn)生時鐘。時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，即若石英頻率fosc6MHz，則時鐘頻率3MH2，因此，時鐘是一個雙向信號，由P1相和P2相構(gòu)成。fosc可在2MHZ-12MHZ選擇。小電容可以取30PF左右。3.3溫度測量電路設(shè)計3.3.1 DS18B20總體簡介1)DS18B20的性能特點11：圖3.2 DS18B20管腳圖(1)采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值；(2)測溫范圍為-55257（-67+257）(3)每個器件有唯一的64位的序列號存儲在內(nèi)部存儲器中；(4)用戶可定義非易失性溫度報警上、下限；(5)簡單的多點分布式測溫應(yīng)用；(6)溫度計分辨率可以被使用者選擇為912位；(7)可通過數(shù)據(jù)線供電，供電范圍為3.0V到5.5V；(8)報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM,溫度傳感器，非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL，高速暫存器。DS18B20的管腳排列如圖3.2所示。表3-1 詳細(xì)的引腳說明8引腳SOIC封裝TO-9封裝符號說明51GND接地42DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。對于單線操作：漏極開路。當(dāng)工作在寄生電源模式時用來提供電源33VDD可選的VDD引腳。工作與寄生電源模式時VDD必須接地。2)DS18B20簡述12圖3.3是表示DS18B20的方框圖，表3-1已經(jīng)給出了引腳說明。64位只讀存儲器存儲器件的唯一片序列號。高速暫存器含有兩個字節(jié)的溫度寄存器，這兩個寄存器用來存儲溫度傳感器輸出的數(shù)據(jù)。除此之外，高速暫存器提供一個直接的溫度報警值寄存器（TH和TL），和一個字節(jié)的配置寄存器。配置寄存器允許用戶將溫度的精度設(shè)定為9，10，11或12位。TH、TL和配置寄存器是非易失性的可擦除的程序寄存器（EEPROM），所以存儲的數(shù)據(jù)在器件掉電時不會消失。DS18B20通過達(dá)拉斯公司獨有的單總線協(xié)議依靠一個單線端口通訊。當(dāng)全部器件經(jīng)由一個3態(tài)端口（DQ引腳在DS18B20上的情況下）與總線連接的時候，控制線需要連接一個上拉電阻。在這個總線系統(tǒng)中，微控制器（主器件）依靠每個器件獨有的64位片序列碼辨認(rèn)總線上的器件和記錄總線上的器件地址。由于每個裝置有一個獨特的片序列碼，總線可以連接的器件數(shù)碼事實上是無限的。單總線協(xié)議，包括指令的詳細(xì)解釋和“時序”。圖3.3 DS18B20方框圖3）DS18B20存儲器13DS18B20的存儲器結(jié)構(gòu)示于圖3.4。存儲器有一個暫存SRAM和一個存儲高低報警上、下限值TH和TL的非易失性電可擦除EEPROM組成。注意當(dāng)報警