溫度顯示系統(tǒng)論文

1、俞用工寮廢漆破4跣畢業(yè)設計（論文）報告題目名稱：基于單片機的數(shù)字溫度器的設計學生姓名：陳美娟學號：1104163239電信1121趙艷啟二級學院（系）/專業(yè)：能源與電氣工程學院/電子信息工程 班 級: 指導教師:2014年5月27日畢業(yè)設計（論文）報告曲蒙x索黛漆發(fā)將善吃摘要伴隨著時期的提高和成長，單片機技術仍然是遍及到各個領域：咱們生活、事業(yè)、科研，成為了一種對比成熟的技能。本論文重要講述了一個基于 at89s51單片機的測溫體系，詳細描述了使用數(shù)字溫度傳感器ds18b20s設測溫系統(tǒng)的進程，要點對傳感器在單片機下的硬件銜接，軟件編程和各模塊系統(tǒng)程序舉行的詳細分析，也一一介紹對各部分的電路，

2、該系統(tǒng)能夠容易的達成溫度收集和溫度顯示，而且該系 統(tǒng)能夠按照我們的需要，然后再任意設定上下限報警溫度，所以說它行使起來特別 的方便，其擁有的精度高、體積小、功耗低量程寬、靈敏度上等優(yōu)點，也很適合于 我們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以把該系統(tǒng)當作溫度處理模塊嵌入到其它的系統(tǒng)當中去，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展系統(tǒng)。由溫度傳感器ds18b20與單片機at89s51組成一個最簡溫度檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便，抗干 擾能力強，同樣適應于惡劣情況下進行現(xiàn)場溫度測量，有很廣的應用遠景。關鍵字：單片機at89s51 ds18b20溫度報警i俞金工靠廉漆發(fā)彩舂吃畢業(yè)設計（論文）報告abstra

3、ctwith the improvement and growth period, single-chip technology is still in all fields of our life, career:, scientific research, has become a mature skills.this paper describes a temperature measurement system based on at89s51 microcontroller, a detailed description of the use of digital temperatu

4、re sensor ds18b20 temperature measuring system construction process, features of the sensor hardware interface in microcontroller, a detailed analysis of the software programming and system modules program at one one, also introduces the circuit of each part, the system can easily a temperature coll

5、ection and temperature display, and the system can according to our needs, and then set the alarm temperature, so it is particularly convenient exercise together, it has high precision, small volume, low power consumption, wide measuring range, sensitivity advantages,isalso verysuitable for our dail

6、y lives and industrial,agricultural production in the temperature measurement,canalso takethis systemasthe temperatureprocessingmoduleembedded in othersystems,as other auxiliary systemsystem.a temperature sensor ds18b20and microcontroller at89s51consisting of asimpletemperature detection system,the

7、systemhas the advantages of simple structure,easy implementation,strong anti-interference ability,alsomeet theon-site temperaturemeasurementin theworst case,hasa wideapplicationprospect.keywords： mcu , ds18b20, temperature alarm#畢業(yè)設計（論文）報告1緒論 11.1 基于單片機溫度測量系統(tǒng)的研究背景 11.2 基于單片機溫度測量系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 11.3 于單片機溫度測量

8、系統(tǒng)的研究的目的和意義 21.4 基于單片機溫度測量系統(tǒng)主要研究內(nèi)容 22溫度測量系統(tǒng)總體設計方案 32.1 方案一 32.2 方案二 42.3 方案比較與選擇 53系統(tǒng)器件選擇 63.1 單片機選擇 63.2 溫度傳感器的選擇 84硬件設計電路 124.1 溫度計電路設計原理圖 124.2 單片機模塊 134.3 顯示電路 144.4 溫度采集模塊 154.5 溫度報警電路 175軟件設計 185.1 概述 185.2 主程序模塊 185.3 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 195.4 溫度數(shù)據(jù)處理程序 205.5 報警模塊流程 225.6 中斷設定流程 22結(jié)論和體會 24致謝 25參考文獻 26附錄

9、一 27iii畢業(yè)設計（論文）報告曲蒙x案破漆發(fā)將善吃1緒論1.1 基于單片機溫度測量系統(tǒng)的研究背景溫度數(shù)我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)和生活中實時在接觸到的物理量，但是它是看不到的，僅憑感覺只能感覺到大概的溫度值，傳統(tǒng)的指針式的溫度計雖然能指示溫 度，但是精度低，使用不夠方便，顯示不夠直觀，數(shù)字溫度計的出現(xiàn)可以讓人 們直觀的了解自己想知道的溫度到底是多少度。伴隨著時期的提高和成長，單片 機技術仍然是遍及到各個領域：咱們生活、事業(yè)、科研，成為了一種對比成熟的技 能，單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它給人帶來的方便也是無可置疑的， 其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子。與傳統(tǒng)的溫度計相比，其具有讀數(shù)方便，測 溫范

10、圍廣，測溫準確，輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫要求比較準確的場 所，或科研實驗室使用。該設計控制器使用 atme公司的at89s51單片機，測溫傳 感器使用dallas司ds18b20用液晶來實現(xiàn)溫度顯示。1.2 基于單片機溫度測量系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀單片機，更確切的應稱作微控制器，是 20世紀70年代中期發(fā)展起來的一種面 向控制的大規(guī)模集成電路模塊，具特點是功能強大、體積小、可靠性高、價格低廉。 社會的發(fā)展使人們對傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機 的基礎上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡化的方向飛速發(fā)展，并朝著 高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)

11、虛擬傳感器和網(wǎng)絡傳感器、 研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展，在這方面，日本、美國、德國、瑞典 和其他國家利用其先進技術，目前生產(chǎn)了一批商品化的性能優(yōu)異的溫度控制器和儀 表，到目前為止，溫度控制系統(tǒng)及儀表國外已經(jīng)朝著高精度快速發(fā)展的智能化、小 型化等方面發(fā)展。國內(nèi)、外溫度測量系統(tǒng)的發(fā)展非常迅速，比如機房溫度的監(jiān)控，蔬菜大棚溫度 的監(jiān)控報警等等。溫度的檢測與報警已經(jīng)涉及到人們生活的各個領域了，各個角落 了，越來越先進的溫度檢測報警系統(tǒng)由世界各國的科學家在研制中，其努力也都是 為了能用于各個領域的檢測和掌控，為了人們的生活、工作，也為了工業(yè)、農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)做好保障工作。溫度測量報警系統(tǒng)有很大的發(fā)展

12、空間，國內(nèi)也在這方面投入大量的人力物力進 行新產(chǎn)品的研發(fā)。溫度測量系統(tǒng)發(fā)展到這個時代有一個非常具有代表性的產(chǎn)品，很 多人都應該聽說，那就是國內(nèi)非典時期用到的“紅外溫度測量報警裝置”。所以說 溫度測量報警系統(tǒng)在我們的生活和工作中是具有重要意義的。第3頁共38頁目前的溫度測量報警項目是隨著科學技術的飛速發(fā)展，國家在進行項目的各種 試驗研究工作，為了更好的檢測溫度，從而控制，可以讓我們更好的生活，工作和 學習。此外，由于很多國家都在進行此項目的研究，所以溫度測量控制領域正在不 斷的擴大，國內(nèi)外共同研制儀器，去實現(xiàn)溫度測量控制，所以說“溫度測量控制” 這個項目研究正向著全球化的方向發(fā)展著，我們都愿意看

13、到其發(fā)展。1.3 于單片機溫度測量系統(tǒng)的研究的目的和意義在這次設計中，要熟悉制作一個產(chǎn)品的總體流程，能熟練使用一些必要的設計 工具和仿真工具等。數(shù)字溫度計會根據(jù)使用的傳感器的不同、ad轉(zhuǎn)換電路及處理單元的不同，從而它的精度、穩(wěn)定性、測溫范圍等都會有不同，這就要根據(jù) 實際情況選擇符合實際情況的數(shù)字溫度計。另外作為能源與電氣工程學院的學 生，通過基于單片機數(shù)字溫度計的設計可以提高自己理論聯(lián)系實際的能力，可 以更好的掌握所學的專業(yè)理論知識，也培養(yǎng)了自己的動手能力，同時，也培養(yǎng) 了信息搜集能力和分析問題解決問題的能力。如果出現(xiàn)溫度控制不好的情況，那 就可能會引起生產(chǎn)安全事故、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品數(shù)量等一系列

14、的問題。雖然說溫度控 制很重要，但是在控制好溫度的時候，常常會遇到意想不到的困難。由于溫度控制 具有工況復雜、參數(shù)多變、運行慣性大、控制滯后等這些特點 ，所以它對控制調(diào)節(jié)器 要求還是比較高的。1.4 基于單片機溫度測量系統(tǒng)主要研究內(nèi)容本文將介紹一種基于單片機的溫度計，將程序下載入單片機中，電路板接上電 源，電源指示燈亮，按下開關按鈕，數(shù)碼管顯示當前溫度。此數(shù)字溫度計采用的溫 度敏感元件也就是溫度傳感器（如柏電阻，熱電偶，半導體，熱敏電阻等），將溫 度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號的變化有 一定的關系，如線性關系，一定的曲線關系等，這個電信號可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電

15、路即ad轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號再送給處理單元，如單片機 或者pc機等，處理單元經(jīng)過內(nèi)部的軟件計算將這個數(shù)字信號和溫度聯(lián)系起來，成為 可以顯示出來的溫度數(shù)值。它具有數(shù)字化輸出，可測量遠距離的點溫度。系統(tǒng)具有 微型化、微功耗、測量精度高、功能強大等特點，加之ds18b20內(nèi)部的差錯檢驗，所以它的抗干擾能力強，性能可靠，結(jié)構(gòu)簡單。本系統(tǒng)是以at89s51單片機作為主控系統(tǒng)，然后再利用 ds18b2o字溫度傳感 器作為溫度傳感器件。接著通過四位共陰極數(shù)碼管作為顯示器件，最后通過單片機 控制繼溫度顯示溫度。當溫度高于設定最高溫度或者低于設定的最低溫度的時候， 蜂鳴器會發(fā)出報警聲，并伴

16、隨紅燈的閃爍。病金工靠就漆發(fā)彩舂吃2溫度測量系統(tǒng)總體設計方案2.1 方案一方案一是選用熱電偶溫差電路進行測溫， 熱電偶的構(gòu)成如圖2.1所示。溫度 檢測部分可以使用低溫度的熱電偶，熱電偶由兩個焊接在一起，不同的金屬絲， 熱電偶的熱電勢由兩種金屬的接觸電位和單一導體的溫差電勢產(chǎn)生的。通過使用一個參考節(jié)點在一個已知的溫度和測量電壓， 可以推斷出的檢測節(jié)點溫度。數(shù)據(jù) 采集部分是采用a/d通道單片機，測量溫度的變化將取決于電壓或電流收集不 同，在進行a / d轉(zhuǎn)換之后，可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，從而通過顯示電路， 來測得的溫度可以顯示。利用熱電偶的優(yōu)點是工作溫度范圍很寬，體積小，但它們也有輸出電壓小、

17、容易遭受線回路的噪聲和漂移的高等缺點，并且需要使用 a/d轉(zhuǎn)換電路的設計，所以熱電路會更麻煩。圖2.1熱電偶電路圖系統(tǒng)的工作主要包括：1、對a/d0809的數(shù)據(jù)采集2、自動手動工作方式檢測3、 溫度的顯示等，由單片機來處理這幾項功能的信號通過輸入輸出電路。此外還有復 位電路、晶振電路、啟動電路等。手動復位鍵、a/d轉(zhuǎn)換芯片，處理芯片為51芯片, 執(zhí)行機構(gòu)有4位數(shù)碼管、報警器等都是現(xiàn)場輸入硬件。如圖 2.2所示是熱電偶溫度 測量電路系統(tǒng)框圖。俞金工孝廉深發(fā)彩舂吃畢業(yè)設計（論文）報告圖2.2熱電偶溫度測量電路系統(tǒng)框圖2.2 方案二方案二是選用數(shù)字溫度芯片 ds18b20測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。

18、因為單片 機處理、控制方便，所以節(jié)省了大量的傳統(tǒng)的溫度測量方法的外圍電路。而且該芯 片的物理化學性很穩(wěn)定，線形也較好，所以它能用做工業(yè)測溫元件。研究測試表明， 在0100攝氏度時，此元件的最大線形偏差小于 1攝氏度。其中一個最大的特點 是采用ds18b20i總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度傳感器 ds18b2阱口單片機at89s51 單片機溫度測量單元，它直接輸出數(shù)字信號的溫度，可以直接連接到計算機。在這 種方式中，溫度測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積也不大。用51單片機控制和軟件編程的自由度會比較大，可通過編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制，體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安 裝更方便?？梢院投鄠€ds18b2m行單獨控制，也

19、可以與pc機進行通信的數(shù)據(jù)上傳， 另外at89s51單片機也被廣泛應用于工業(yè)控制，編程技術和功能的外圍電路與使用 非常成熟。本系統(tǒng)采用at89s51芯片的實時溫度檢測、溫度傳感器 ds18b20b勺實時溫度檢 測和顯示，根據(jù)環(huán)境溫度可達到快速測量，并可根據(jù)需要設定上下限報警溫度。本 系統(tǒng)擴展性十分強，它可以在設計中加入時鐘芯片ds1302為了獲取時間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理的同時顯示時間，并可以利用 at24c16芯片，將其作為存儲器件，以此來對 某些時間點的溫度數(shù)據(jù)進行存儲，利用鍵盤來進行調(diào)時和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可 以通過max2325片與計算機的rs232接口進行串口通信，給采集和整理時間溫度數(shù)

20、 據(jù)帶來了方便。系統(tǒng)框圖如圖2.3ds18b20溫度測溫體系框圖所示。第#頁共38頁畢業(yè)設計（論文）報告圖2.3 ds18b20溫度測溫體系框圖2.3 方案比較與選擇從上述兩個方案，很容易看出方案一的測溫裝置可測溫度范圍寬、測量裝置體 積小，但是線性誤差較大。方案二的溫度測量裝置的電路簡單，精度高，實現(xiàn)方便, 軟件的設計是比較簡單的，這種設計方案的比較實用，故本次設計采用了方案二。第9頁共38頁俞金工孝廉速發(fā)彩孝院3系統(tǒng)器件選擇3.1 單片機選擇at89s51是美國atmel公司出產(chǎn)的低功耗，高性能 cmos8位單片機，片內(nèi)含 4kbytes的可編程的flash只讀程序存儲器，與標準8051指

21、令系統(tǒng)及引腳兼容。 芯片共有40個引腳，引腳的排列順序為從左上方，如圖 3.1所示。左邊那列逆時針 數(shù)起，依次為1, 2, 3, 440,其中芯片的1腳頂上有一個凹點。在單片機的40個引腳中，電源引腳2根，外接晶體振蕩器引腳2根，控制引腳4根以及4組8 位可編程i/o引腳32根。由于它集flash程序存儲器，既可在線編程（isp）,也 可用傳統(tǒng)方法進行編程，所以低價位 at89s51單片機可適用于許多高性價比的應用 場合，可靈活應用于各種控制領域，對于此次簡單的測溫系統(tǒng)已經(jīng)足以。單片機 at89s51具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系 統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持

22、式產(chǎn)品的設計使用系統(tǒng)，可以用二節(jié)電池供電。3.1.1 at89s51的性能特點 與mcs-51兼容 4k字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年 全靜態(tài)工作：0hz-24hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內(nèi)部ram 32可編程i/o線 兩個16位定時器/計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路1piopwpllp0p12pq2p13p 時p14fc4p15幗p16pd6p17pd7國門arb95slp30nnp22hp23top24p25elffpp26p2?x)resetkxdt耳口rdhle范wrpeen3923s33

23、74%5356343383221皿15222324142531至271928附199130工圖3.1 at89s51 單片機引腳明細圖3.1.2 at89s51 引腳功能介紹at89s51單片機的封裝是40引腳雙列直插式封裝，如圖3.1所示的是其引腳 排列和邏輯符號。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，每一個管腳可吸收8ttl門電流。 當p1 口的管腳寫“1”時，被定義為高阻輸入。p0可以用于外部程序數(shù) 據(jù)存儲器，它還可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在flashy程時，p0 口是作為原碼輸入口，當flash8行校驗時，p0

24、會輸出原碼，此時的p0 外部電位必須被拉高。 p1 口： p1 口其中一位的電路圖，p1 口為8位準雙向口，每一位均可單獨定義 為輸入或輸出口，當作為輸入口時，1寫入鎖存器，q（非）=0, t2截止， 內(nèi)上拉電阻將電位拉至1”,此時該口輸出為1,當0寫入鎖存器， q（非）=1,t2導通，輸出則為0。 p2 口： p2 口是一個8位雙向i/o 口，為了內(nèi)部上拉電阻的，p2 口緩沖器可接 收輸出4個ttl門電流，當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 口當被用于外部程序存儲器或 者16

25、位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取的時候，p2 口會輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，并且對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， 它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2 口在 flash程和校驗時，是接收高八位地址信號和控制信號的。 p3 口： 3 口為準雙向口，3 口的輸入輸出及p3 口鎖存器、中斷、定時/計數(shù)器、 用行口和特殊功能寄存器有關，p3口的第一功能和p1 口一樣可作為輸 入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和位操作兩種方式，在位操作模式下， 每一位均可定義為輸入或輸出。我們著重討論p3 口的第二功能，p3 口的第二功能各管腳定義如下：p3.0用行輸入口（rxd）;p3

26、.1用行輸出口（txd）;p3.2外中斷 0（int0）;p3.3外中斷 1（int1）;p3.4定時/計數(shù)器0的外部輸入口（t0）;俞金工靠蹶深發(fā)彩舂吃p3.5定時/計數(shù)器1的外部輸入口（t1）;p3.6外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通（wr）;p3.7外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通（rd）。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復位輸入。當振蕩器使用復位器件時，為了保持rst卻兩個機器周期的高電平時間。 ale / prog: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。 當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電

27、平用于鎖存地址的地位享 節(jié)。在flashy程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。然而要注意的是： 每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，它都將跳過一個ale脈沖。如果想要禁止 ale的輸出，那可以在sfr8eh勺地址上置0。此時，ale只有在執(zhí)行 movx mov鑿令的時候，ale才會起作用。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，置位會無效。 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有兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，就不會出現(xiàn)這 兩次的有效psenb號。 ea/vpp當ea保持低電平時，用來訪問外部 rom但是注意加密方式1時，ea 將內(nèi)

28、部鎖定為reset當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、內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 xtal2來自反向振蕩器的輸出。3.2溫度傳感器的選擇ds18b2cw度傳感器是美國dalla芥導體公司推出的一種改進型智能溫度傳感 器，和傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比較而言，它的優(yōu)點是能夠直接讀出被測的溫 度，還可以根據(jù)實際要求，通過簡單的編程實現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。to- 92封裝的ds18b20i勺弓唧排歹如圖3.2,其引腳功能描述如表格3.3。俞金工靠蹶深發(fā)彩舂吃畢業(yè)設計（論文）報告圖3.2 ds1

29、8b20引腳圖表3.3 ds18b20引腳明細功能描述序號名稱引腳功能描述1gnd地信號2dq數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。 當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電 源。3vdd可選擇的vdd引腳。當工作于寄生電源時此引 腳必須接地。3.2.1 ds18b20 的性能特點獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；多個ds18b2觸夠并聯(lián)在惟一的三線上，來完成多點組網(wǎng)功能；無須外部器件；可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：3.05.5v;零待機功耗；溫度以9或12位數(shù)字；用戶可定義報警設置；報警搜尋命令識別、標志超出程序限定溫度（溫度報警條件）的器件;負電壓特征，在電源極性接反的情況下，溫度

30、計不會因發(fā)熱而燒毀，只是不 能正常工作。3.2.2 ds18b20使用中的注意事項ds18b20溫度傳感器的優(yōu)點是：測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用 口線少等，它雖然有這些優(yōu)點，但在實際應用中以下幾方面的問題是需要注意的：1 . ds18b20要必須被保證從測溫結(jié)束到將溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量之間，有一定的 轉(zhuǎn)換時間，不然會出現(xiàn)轉(zhuǎn)換錯誤的現(xiàn)象，使溫度輸出總是顯示85。2 .在實際使用中發(fā)現(xiàn)，電源電壓應該使其保持在 5v左右，如果出現(xiàn)電源電壓 過低的現(xiàn)象，會使所測得的溫度精度降低。3 .較小的硬件開銷需要相對復雜的軟件進行補償。當程序ds1820tt行讀寫程序的時候，必須嚴格保證讀寫時序，否則

31、將無法讀取溫度的測量結(jié)果，因為 ds1820 傳感器與單片機之間采用串行數(shù)據(jù)傳輸模式。在pl/m的使用時候，利用系統(tǒng)編程的高級語言如c語言，對ds1820j!行部分最好用匯編語言實現(xiàn)4 .因為他們沒有提到ds18b2cs在對單總線ds18b2o量的問題相關的數(shù)據(jù)， 所以很容易讓人誤以為可以任意掛多個 ds18b20但在實際應用中，我們會發(fā)現(xiàn)事實 并非如此，如果掛ds18b2沖總線的數(shù)目超過8個的時候，微處理器的總線驅(qū)動問 題就需要被解決了，在多點溫度測量系統(tǒng)設計中應注意這一點。5 .在ds18b2濕度編程設計中，向ds18b20發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序會先等 待ds18b20勺返回信號，如果出

32、現(xiàn)某個 ds18b20接觸不好或斷線情況的，當程序讀 該ds18b20時，就會沒有返回信號，程序就會進入死循環(huán)，當ds18b20勺硬件連接和軟件設計必須高度它的重要性。3.2.3 ds18b20測溫原理如圖3.4所示是ds18b20勺測溫道理，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1,它受溫度的影響很小，高溫度系數(shù)晶振隨 溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所發(fā)生的信號作為減法計數(shù)器 2的脈沖輸入，本圖 還隱含了計數(shù)門，當計數(shù)門被打開的時候，ds18b2僦會對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的 時鐘脈沖，進行計數(shù)，進而完成溫度的測量.高溫度系數(shù)振蕩器決定了計數(shù)門的開啟時間，每次測量

33、前，首先將-55 c所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1和溫度寄存 器中，減法計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在所對應的一個基數(shù)值上：-55 c。低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號被減法計數(shù)器 1進行減法計數(shù)，當出現(xiàn)減法計 數(shù)器1的預置值減到0的情況的時候，溫度寄存器的值就會加1,然而將重新裝入減 法計數(shù)器1的預置，低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號被減法計數(shù)器 1重新開始進行計 第11頁共38頁俞金工孝廉漆發(fā)彩舂吃畢業(yè)設計（論文）報告數(shù)，這樣循環(huán)下去，直到出現(xiàn)減法計數(shù)器 2計數(shù)到0的情況，然后溫度寄存器值的累加被停止，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫圖3.4中的斜率累加器的數(shù)值，它用于補償和修正測溫過程中的非線

34、性其輸出，于修正減法計數(shù)器的預置值，只要計數(shù)門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值， 這就是ds18b20 的測溫原理。另外，由于ds18b20i線通信功能是分時完成的，他有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 ds18b20勺各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化ds18b20（發(fā)復位脈沖）一發(fā)romft能命令一發(fā)存儲器操作命令一處理數(shù)據(jù)。圖3.4 ds18b20測試溫度的原理圖在常溫條件下，ds18b20的測溫分辨力：0.5 c,可采用下述方式獲取高分辨率 的溫度衡量結(jié)果：首先用ds182ctt應的讀暫存器指令（beh讀出以0.5 c為分辨率 的溫度測量結(jié)果，然

35、后去除掉測量結(jié)果中的最低有效位（lsb）,彳4到tz所測實際溫度的整數(shù)部分，然后再用 beh指令取計數(shù)器1的計數(shù)剩余值：cs和每度計數(shù)值： cq考慮到ds1820m量溫度的整數(shù)部分以0.25 c、0.75 c為進位界限的干系，實際 溫度ts可用下式計算：ts= （tz-0.25 c） +（cd-cs）/cd4硬件設計電路4.1 溫度計電路設計原理圖如圖4.1所示，控制器使用單片機at89c51溫度計傳感器利用ds18b20用液晶 完成溫度顯示。本溫度計電路圖大體分三個工作過程。首先，由ds18b2聞度傳感器芯片測量當前的溫度，同時把測試溫度的結(jié)果送入單片機。繼而，通過at89c51單片機芯片對

36、送來的測量溫度讀數(shù)，進行了計算和轉(zhuǎn)換的方式，同時把這個結(jié)果送入液晶的顯 示模塊；最后，顯示屏上顯示出 smc1602盛片將送來的值。由圖1可看到，本電路是由ds18820溫度傳感器芯片、smc1602a夜晶顯示模塊芯片和at89c5111片機芯 片這些元件只要組成的。其中，dsi8b20溫度傳感器芯片與單片機相連的方式是“一 線制”，它能夠獨立地完成溫度測量，并且還將溫度測量結(jié)果送到單片機上進行工 作i-16t713_5_f6mhzc2+ s j 47 klcd displftve&ds182b第13頁共38頁圖4.1溫度計電路設計原理圖畢業(yè)設計(論文)報告4.2 單片機模塊4.2.1 主控制

37、器at89c51單片機具有低電壓供電、體積小的特點,兩個端口僅僅滿足電路系統(tǒng)的 設計要求，很適合于攜手特殊產(chǎn)品的使用。主機控制ds18b2改口果要完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：初始化、rom作指令、存儲器操作指令。要啟動 ds18b2cw始 轉(zhuǎn)換，然后讀取溫度轉(zhuǎn)換值。4.2.2 復位電路復位電路：為保證微機體系中電路穩(wěn)定可靠工作，最不能缺少的就是復位電路了，上電復位是復位電路的第一功能。通用微機電路正常工作需要供電電源為5v5%也就是：4.755.25v。微機電路是時序數(shù)字電路的原因，微機電路需要穩(wěn)定的 時鐘信號，所以在電源上電的時候，只有當vcc過4.75v并且低于5.25v的時候,而且晶體

38、振蕩器能夠穩(wěn)定工作時，復位信號才會被撤除，微機電路才會開始正常工 作。復位電路圖4.2復位電路目前為止，單片機復位電路主要有四種類型:(1)微分型復位電路；(2)積分型復位電路;(3)比較器型復位電路；(4)看門狗型復位電路。4.2.3 振蕩電路晶振就是晶體振蕩器，它可以等效成一個電容器并聯(lián)一個電阻再串聯(lián)一個電容 器的二端網(wǎng)絡容量的等效電網(wǎng)絡，這個等效電網(wǎng)絡有兩個諧振點，在電工技術學上， 根據(jù)高低頻率區(qū)分，具有頻率低的頻率是串聯(lián)諧振，頻率高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身有使得兩個頻率的距離相當接近的特性，所以我們會發(fā)現(xiàn)，在這 個非常狹窄的頻率范圍內(nèi)，晶振就相當于一個電感，只要在晶振的兩端正確的

39、并聯(lián)上合適的電容，它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路 中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振的等效電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。電路的振蕩電路 圖如圖4.3所示電路圖.圖4.3振蕩電路4.3 顯示電路顯示電路采用smc1602a液晶顯示模塊芯片，該芯片可以顯示 16x2個字符，比 過去的七段數(shù)碼管led顯示器在顯示字符的字符數(shù)要多得多。此外，因為 smc1602 芯片編程比較簡單，直觀的界面，因此更加易于用戶操作和觀測。smc1602a芯片的顯示電路說明如圖4.3所示。第15頁共38頁俞金工靠藤深發(fā)彩舂吃畢業(yè)設計（

40、論文）報告lcd 1splar表4.4 smc1602a芯片的接口信號說明4.4 溫度采集模塊4.4.1 ds18b20溫度傳感器與單片機的接口電路ds18b20tg夠采用兩種方式供電，一種是選用電源供電方式，另一種是寄生電源 供電方式。用第一種方式時，ds18b20b勺1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。 而另一種供電方式如圖4所示，單片機端口接單線總線，為保證在有用ds18b20寸鐘周期內(nèi)提供充足的電流，對總線的上拉可用一個mosfet來完成。ds18b2w度傳感器與單片機的接口電路如圖 4.5.1所示。圖4.5.1 ds18b20溫度傳感器與單片機的接口電路1lcd di5plaver

41、在ds18b20!行寫存儲器操縱和溫度 a/d轉(zhuǎn)換的時，這時候總線上必需有強的 上拉，上拉開啟時間最大為：10us。選用寄生電源供電方法的時候，需要 vdd端接 地。因為單線制只有一根線的緣故，所以發(fā)送接口務必是三態(tài)的。因為ds18b20是在一根i/o線上讀寫數(shù)據(jù)，所以有對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。ds18b2cm有保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性功能的通信協(xié)議。該協(xié)議定義了幾種信號的 時序：初始化時序、讀時序、寫時序。全部時序都是將主機作為主設備，單總線器 件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機自動啟動寫時序開始，若是 請求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序

42、實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收。數(shù) 據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。ds18b20i勺復位時序：veognd，d518b2。發(fā)出/應答脈沖圖4.5 ds18b20復位時序第17頁共38頁ds18b20i勺讀時序：ds18b20i勺讀時序：1、讀0時序2、讀1時序兩個過程對于ds18b20勺讀時序是從主機把單總線拉低之后，在 15秒之內(nèi)就得釋放單總 線，以讓ds18b20f巴數(shù)據(jù)傳輸至ij單總線上。ds18b20ft完成一個讀時序過程，至少需 要60us才能完成。圖4.6 ds18b20讀時序俞青，富藤或放將孝院畢業(yè)設計（論文）報告ds18b2q!勺寫時序：ds18b2q5勺寫時序還是分為兩個過程：1、寫0時序2、寫

43、1時序。對于ds18b20f 0時序和寫1時序的需要不同的時間，當要寫 0時序時，單總 線將下降至少60us,確保我們能夠從ds18b20ft 15us到45us之間能夠正確地采樣 io總線上的“ 0”電平，當要寫1時序時，單總線下降之后，在15us之內(nèi)我們將不 得不釋放單總線。圖4.7 ds18b20寫時序4.5 溫度報警電路該軟件設計采用有源蜂鳴器報警，報警輸出，采用的是直流供電。當所測溫度 超過低于設定的溫度的時候，數(shù)據(jù)口相應拉高電平，報警輸出。（還可以利用發(fā)光 二級管報警電路的方式，如果需要報警，那就只需將相應位置1,當做參數(shù)判斷，判斷結(jié)束后，再看報警模型單元alarm勺內(nèi)容是否與之前

44、設定的溫度一樣，如不一樣, 則發(fā)光報警）報警電路硬件連接如圖 4.8 。gnd圖4.8蜂鳴器電路連接圖第#頁共38頁俞金工孝廉深發(fā)彩孝院畢業(yè)設計（論文）報告5軟件設計5.1 概述整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路和軟件電路一起配合而實現(xiàn)的，如果硬件電路的 功能基本定型之后，那么軟件的功能也就基本上被定下來了。單片機對液晶和溫度 傳感器進行初始化，從 ds18b2原集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并顯示溫度變化曲線，當溫度 達到或者超過設定溫度值時，報警系統(tǒng)啟動，蜂鳴器響起并伴有指示燈閃爍提示， 在整個過程中液晶屏顯示實時溫度值和溫度曲線的變化情況。整個系統(tǒng)的功能由于 軟件的功能不同，我們將其分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（

45、主程序），它屬于整個控 制系統(tǒng)功能的核心，協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關系就是它的主要任務。二是執(zhí)行 軟件（子程序），它是用來實現(xiàn)種種實質(zhì)性的功能的，如：顯示、通訊、測量、計 算等。軟件的每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。在這里，把各執(zhí)行模 塊一一列出來后，再為每一個執(zhí)行模塊進行定義，分別為功能定義和接口定義。各 執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就能夠規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先根據(jù)系統(tǒng)的整體功能，選一個最 適當?shù)谋O(jiān)測程序的結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實時性的要求，合理安排調(diào)度關系監(jiān)控軟件和可 執(zhí)行模塊之間的關系。5.2 主程序模塊主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運行的過程中必須先經(jīng)過初始化，包括鍵盤 程序，中斷程序，以及各個

46、控制端口的初始化工作。系統(tǒng)在初始化完成后就進入溫 度測量程序，實時的測量當前的溫度并通過顯示電路在lcd上顯示。程序中以中斷的方式來重新設定溫度的上下限。根據(jù)硬件設計完成對溫度的控制。按下 4*4鍵盤 上的a鍵可以設定溫度上限，按下 b鍵可以設定溫度下限。各模塊程序功能如下： 數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。 溫度測試及處理程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進行處理，進行判斷和顯示。 報警子程序：進行溫度上下限判斷及報警輸出。 中斷設定程序：實現(xiàn)設定上下限報警功能。主程序流程如圖5.1所示。第21頁共38頁圖5.1主程序流程圖把3根控制線和p2.5、p2.6、p2.7連接。給

47、vccvee端的驅(qū)動電壓不要過大，要調(diào)節(jié)滑動變阻器使5.3 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序把8根數(shù)據(jù)線和p2 口連接, 端加上+5v的電壓，gnw接地。 wees 0.7伏以下顯示器才能工作顯示數(shù)據(jù)刷新子程序最重要的操作是：對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行的刷新 操作，當顯示緩沖器的顯示數(shù)據(jù)最高顯示位為0時，緩沖器將符號顯示位移入下一位。程序流程圖如圖5.4 溫度數(shù)據(jù)處理程序5.4.1 讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出raw的9字節(jié)，在讀出時需進行crck驗,校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。具讀溫度流程圖如圖5.3所示：圖5.3讀溫度流程圖5.4.2 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是從溫

48、度轉(zhuǎn)換開始命令，當采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms在本程序設計中采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換 程序流程圖如圖5.4所示：俞青，富藤或放將孝院畢業(yè)設計（論文）報告圖5.4溫度轉(zhuǎn)換流程圖5.4.3 計算溫度子程序計算溫度子程序?qū)amfr讀取值進行bcm的讀取操作，再將測定值加上或者 減去，并進行溫度值正負的判定，其程序流程圖如圖5.5所示。圖5.5計算溫度流程圖5.5 報警模塊流程用p2.0 口控制一個有源蜂鳴器發(fā)聲，作為提示音或者報警音。程序設定為每當 溫度超過設定的溫度范圍時，有源蜂鳴器就會發(fā)出報警音，同時指示燈也會閃爍。有源蜂鳴器有兩個引腳，和 led一樣，其中長

49、的引腳是正極，短的引腳就是負 極。它的發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使得電磁線圈產(chǎn)生了磁場而驅(qū)動了振動膜， 以此發(fā)聲。報警模塊子程序流程圖如圖 5.6所示。第23頁共38頁/障報及用忐位| yc cfax? j窗上限微警林一q（ 置下取捱不7n報警裝置運什圖5.6報警模塊子程序流程圖5.6 中斷設定流程中斷模塊采用了外中斷和內(nèi)中斷套用方法。當設計需要實現(xiàn)上下限報警時，利用int0 口進行中斷，set鍵進行上下限報警溫度設定，進入溫度設定狀態(tài)后（按一 下溫度設定鍵），首先會提示顯示“ up字母，表示要用戶設定高溫報警溫度，按 s3鍵,表示本位數(shù)字+1,按s4表示移向下一位，如果 4位高溫設定完畢，

50、則顯 示“do ,表示要用戶設定低溫報警溫度。4位低溫設定完畢，如果用戶設置的高溫 比設定的低溫高的話則顯示“ erro表示錯誤提示，同時會有蜂鳴器及時報警提示，俞金工孝廉深發(fā)彩孝院畢業(yè)設計（論文）報告然后自動顯示“ up ,讓用戶重新進行溫度設定。中斷設定子程序流程圖如圖5.7所示。圖5.7中斷設定子程序流程圖第#頁共38頁俞金工靠蹶深發(fā)彩舂吃畢業(yè)設計（論文）報告結(jié)論和體會本人是一名學習電子信息工程技術的大三畢業(yè)生，在我看來單片機課程設計是 一門很有意思的很有意義的課程， 而且這門課程對我們這個專業(yè)也是非常有必要的 在做此次畢業(yè)設計的過程當中，給我感概最深的便是對設計資料的大批查閱。我為 了

51、讓我的設計變得更加完善，所以在查閱資料這個步驟上花了很多的時間和精力。其次，就是在本次畢業(yè)設計中，我運用了很多大一大二學過的專業(yè)課的知識， 比如說：單片機和模擬電子方面的知識。盡管我以前沒有獨立的利用過這些知識， 但我發(fā)現(xiàn)我在在學習的過程中帶著少許專業(yè)問題去學，我發(fā)現(xiàn)這樣的話，效率會很 高，這是我完成此次畢業(yè)設計的另一個收獲。最后，想要畢業(yè)設計做好，那就就必須要做到幾點做到：一、在設計所要用的 程序前，對所要用到的單片機的結(jié)構(gòu)、弓i腳、組成有一個系統(tǒng)的了解掌握，對單片 機資料做到心中有數(shù)；二、頭腦中要有一個分明思緒和一個完整的軟件流程圖；三、 在設計軟件程序的時候，不要想一次性就可以吧整個程序

52、設計出來，一定要經(jīng)過不 斷地整理、修改、改進，這個是必須的；四、在寫程序設計的時候，要注意對程序 的注釋，這樣有利于自己查漏補缺，還有利于后期的交流；五、在設計的時候，如 果碰到什么專業(yè)上的問題，要自己記錄下來，以免下次遇到一樣的問題。在完成畢業(yè)設計得過程中，我體會到了學習一定要聯(lián)系實際，理論要聯(lián)系實際， 需要我們把學到的只是和實際相結(jié)合，因材施教，學習單片機這門課程也是這樣的， 寫程序只有在不斷寫和不斷修改的過程中進步，這樣才有更大的收獲。第27頁共38頁致謝論文即將完成，我需要感謝我的指導老師，她對我的專業(yè)指導，讓我在完成論 文的過程中，順利很多。在這里，我不僅自己付出了很多心血，也得到了

53、很多老師 和同學的支持。他們的支持為我創(chuàng)造了順利完成論文的有利條件。我需要特別感謝 我的指導老師，老師的治學態(tài)度嚴謹、學風一絲不茍、思維敏捷、還有深厚的理論 修養(yǎng)和高尚的情操都對我產(chǎn)生了很大的影響和給我留在了很深的印象。首先，在本 畢業(yè)設計的開始，指導老師指導我了解了很多關于單片機的相關知識，其次，在當 我在設計上遇到困難的時候，及時地給我給予了幫助和鼓勵。在平時的生活中，老 師經(jīng)常和我們交流談心，從老師身上也學到了很多做人處事的道理，我終身受益。與此同時，我也真摯地向培育我的各位領導以及各位老師致以感謝！在南工院 三年的學習生活當中，他們無論在有形和無形中都給了我很大的幫助，使得我順利 地完成了學業(yè)。最后，在此我謹向我的指導老師、和在我完成畢業(yè)設計的時候給予過我很多幫 助的老師以及同學們表示罪真摯的感謝。參考文獻1孫育才.單片微型計算機及其應用j.南京：東南大學出版社.20042沈德金 陳粵初.單片機接口電路與應用程序?qū)嵗齤.北京：北京航天航空 大學出版社.1990.3潘新民 王燕芳.微型計算機控制技術m.北京：電子工業(yè)出版社.20034李朝青.單片機原理及接口技術（簡明修訂版）m.杭州：北京航空航天大 學出版社，19985李廣弟.單片機基礎m.北京：北京