基于DS18B20溫度傳感器的數(shù)字溫度計課程設(shè)計

1、基于DS18B20溫度傳感器的數(shù)字溫度計課程設(shè)計 摘要本文設(shè)計了一種基于AT89C51 單片機與DS18B20 的溫度測量裝置。通過AT89C51 單片機驅(qū)動數(shù)字溫度傳感器DS18B20，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集、讀取、處理，并通過數(shù)碼管顯示出來。該系統(tǒng)還可擴展成為多點溫度采集系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：溫度、控制、監(jiān)測。方案論證： 1、溫度傳感器： 方案一：采用熱敏電阻可滿足方案要求，但熱敏電阻精度低，重復(fù)性和可靠性差，對于精度要求較高的溫度不適用，而且采用熱敏電阻要求復(fù)雜的電路和算法，增加了設(shè)計復(fù)雜度。 方案二：采用專用的集成溫度傳感器（如AD590、LM35/LM45）和數(shù)字化溫度傳感器（DS18B20、DS

2、1620）測溫，數(shù)字化溫度傳感器具有接口簡單、直接數(shù)字量輸出、精確度高等優(yōu)點。DS18B20是DALLAS公司的最新單線數(shù)字溫度傳感器，它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)濟的的特點，使用戶可輕松的組件傳感網(wǎng)絡(luò)，它的溫度測量范圍為-55+125，在-10+85范圍內(nèi)，精度為+0.5。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)境的溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備活過程控制、溫度類消費電子產(chǎn)品等DS18B20支持35.5V的電壓范圍，是系統(tǒng)設(shè)計更靈活，更方便，更便宜，體積更小，DS18B20可疑程序設(shè)定912位的分辨率，精度為+0.

3、5，分辨率設(shè)定及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在E2RPOM中，掉電后依然保存。因此本方案選用DS18B20作為溫度測量傳感器。2、單片機系統(tǒng)，電源模塊。顯示模塊 由于本課程設(shè)計是基于已有的AT89C51單片機，該單片機需要仿真實現(xiàn)軟硬件的調(diào)試，所以電源采用電腦供電，顯示模塊采用單片機上的共陰數(shù)碼管。3、確定方案： 為了其智能性和通用性，本方案采用已有的AT89c51單片機作為控制器，單總線溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集，由于AT89C51需用電腦進(jìn)行軟硬件的調(diào)試，因此電源模塊采用單片機電源供電，顯示模塊采用單片機上的共陰數(shù)碼管。一、 電路與程序設(shè)計：1、 總體設(shè)計： 本方案設(shè)計的系統(tǒng)有按鍵控制

4、模塊、單片機系統(tǒng)、溫度傳感器模塊。數(shù)碼管顯示模塊。存儲模塊、報警系統(tǒng)模塊、串口通信模塊和電源模塊組成，總體構(gòu)架如圖： 程 序 控 制溫度傳感器模塊按鍵模塊存儲模塊單片機系統(tǒng)數(shù)碼管顯示系統(tǒng)電 源 模 塊報警模塊2、 溫度采集電路的設(shè)計：設(shè)計原理：DS18B20的核心功能是它的直接讀數(shù)字的溫度傳感器。溫度傳感器的精度為用戶可編程的9，10，11或12位，分別以0.5，0.25，0.125和0.0625增量遞增。在上電狀態(tài)下默認(rèn)的精度為12位。DS18B20啟動后保持低功耗等待狀態(tài)；當(dāng)需要執(zhí)行溫度測量和AD轉(zhuǎn)換時，總線控制器必須發(fā)出44h命令。在那之后，產(chǎn)生的溫度數(shù)據(jù)以兩個字節(jié)的形式被存儲到高速暫存

5、器的溫度寄存器中，DS18B20繼續(xù)保持等待狀態(tài)。當(dāng)DS18B20由外部電源供電時，總線控制器在溫度轉(zhuǎn)換指令之后發(fā)起“讀時序”（見單總線系統(tǒng)節(jié)），DS18B20正在溫度轉(zhuǎn)換中返回0,轉(zhuǎn)換結(jié)束返回1。如果DS18B20由寄生電源電，除非在進(jìn)入溫度轉(zhuǎn)換時總線被一個強上拉拉高，否則將不會由返回值。電路如上圖所示。 3、 報警電路的設(shè)計：設(shè)計原理：DS18B20完成一次溫度轉(zhuǎn)換后，就拿溫度值與和存儲在TH和TL中一個字節(jié)的用戶自定義的報警預(yù)置值進(jìn)行比較。標(biāo)志位（S）指出溫度值的正負(fù)：正數(shù)S=0,負(fù)數(shù)S=1。TH和TL寄存器是非易失性的，所以它們在掉電時仍然保存數(shù)據(jù)。TH 和TL 寄存器格式當(dāng)TH和TL為8位寄存器時，4位溫度寄存器中的11個位用來和TH、TL進(jìn)行比較。如果測得的溫度高于TH 或低于TL，報警條件成立，DS18B20 內(nèi)部就會置位一個報警標(biāo)識。每進(jìn)行一次測溫就對這個標(biāo)識進(jìn)行一次更新；因此，如果報警條件不成立了，在下一次溫度轉(zhuǎn)換后報警標(biāo)識將被移去?？偩€控制器通過發(fā)出報警搜索命令ECh檢測總線上所有的DS18B20 報警標(biāo)識。任何置位報警標(biāo)識的DS18B20將響應(yīng)這條命令，所以總線控制器能精確定位每一個滿足報警條件的DS18B20。如果報警條件成立，而TH或TL的設(shè)置已經(jīng)改變，另一個溫度轉(zhuǎn)換將重新確