基于AT89C51的溫控制系統(tǒng)設(shè)計使用DS18B20溫度控制

1、本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）基于AT89C5

2、1的溫控制系統(tǒng)設(shè)計本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。 本 科 畢 業(yè) 設(shè)

3、 計（論文）基于AT89C51的溫控制系統(tǒng)設(shè)計Temperature Control System Design Based on AT89C51本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶

4、顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。學(xué) 院（系）： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師（職稱）： （教授） 評 閱 教 師： 完 成 日 期： 基于AT89C51的溫控制系統(tǒng)設(shè)計機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)： 摘 要：本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)

5、的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。本課題所設(shè)計的多點溫度控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對遠程環(huán)境的溫度測量與監(jiān)控，適用于電力工業(yè)、煤礦、火災(zāi)、高層建筑等場所，還可以用于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制現(xiàn)場。關(guān)鍵詞：數(shù)字溫度傳感器DS18B20；單片機；Proteus仿真；Keil AT89C51 Based Temperature Control System

6、Design and productionMechanical Design, Manufacturing and Automation Abstract:The paper introduces the composition, design project, circuit principle, program design and the process of simulation of mutil-point temperature measuremetn control system based on DSl8B20 systematically. The multi-point t

7、emperature measurement system based on DSl8B20 uses SCM AT89C51 as control core, the intelligent temperature sensor DSl8B20 as control boject，LCD LM016L ad display output and performs system functions by compilation-language. This design performs the circuit of reading ROM serial numbers of DS18B20,

8、 selecting detection and multi-screen display circuit of four-point temperature. The the system interaction simulation of hardware and software has been realized with EDA design and simulation tools Proutes and with SCM programming software Keil. Finally, The author performs the circuit connection a

9、nd debugging combined with LCD 1602CDS18B20 and STC89C52RC SCM development board, implementing the design goal of the project.The multi-point control system of this project can realize long-range environmental temperature measurement and monitoring. It is suitable for power industry,coalf mine, fire

10、 disaster, high-rise building and other places and It can be also used for the environment of industrial control site Keywords: Digital temperature sensor DS18B20；SCM；Proteus simulation；Keil本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用

11、LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc261334666 1 緒論 PAGEREF _Toc261334666 h 1 HYPERLINK l _Toc261334667 1.1 課題來源和研究目的 PAGEREF _Toc2

12、61334667 h 1 HYPERLINK l _Toc261334668 1.2 溫度傳感器國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 PAGEREF _Toc261334668 h 1 HYPERLINK l _Toc261334669 1.3 課題設(shè)計任務(wù) PAGEREF _Toc261334669 h 2 HYPERLINK l _Toc261334670 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc261334670 h 2 HYPERLINK l _Toc261334671 系統(tǒng)硬件組成 PAGEREF _Toc261334671 h 2 HYPERLINK l _Toc261334672 2.2 單片機的

13、典型電路： PAGEREF _Toc261334672 h 3 HYPERLINK l _Toc261334673 2.3 DS18B20溫度傳感器和單片機接口技術(shù) PAGEREF _Toc261334673 h 4 HYPERLINK l _Toc261334674 2.3.1 DSl8B20簡介 PAGEREF _Toc261334674 h 4 HYPERLINK l _Toc261334675 2.3.2 DSl8B20具體參數(shù)及工作方式 PAGEREF _Toc261334675 h 7 HYPERLINK l _Toc261334676 2.3.3 DS18B20與單片機接口電路

14、PAGEREF _Toc261334676 h 7 HYPERLINK l _Toc261334677 2.4 LM016L液晶顯示器和單片機接口技術(shù) PAGEREF _Toc261334677 h 8 HYPERLINK l _Toc261334678 2.4.1 LM016L顯示器簡介 PAGEREF _Toc261334678 h 8 HYPERLINK l _Toc261334679 2.4.2 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能 PAGEREF _Toc261334679 h 8 HYPERLINK l _Toc261334680 2.4.3 LM016L與單片機接口電路 PAGER

15、EF _Toc261334680 h 9 HYPERLINK l _Toc261334681 2.5 鍵盤電路設(shè)計 PAGEREF _Toc261334681 h 10 HYPERLINK l _Toc261334682 2.5.1 行列式鍵盤與單片機接口電路 PAGEREF _Toc261334682 h 10 HYPERLINK l _Toc261334683 2.5.2 PROTUSE中22鍵盤的制作 PAGEREF _Toc261334683 h 10 HYPERLINK l _Toc261334684 2.6 讀DS18B20溫度傳感器序列號電路設(shè)計 PAGEREF _Toc2613

16、34684 h 12 HYPERLINK l _Toc261334685 2.7 系統(tǒng)在PROTUSE中原理圖的設(shè)計 PAGEREF _Toc261334685 h 13 HYPERLINK l _Toc261334686 2.7.1 PROTUSE簡介 PAGEREF _Toc261334686 h 13 HYPERLINK l _Toc261334687 2.7.2 原理圖繪制 PAGEREF _Toc261334687 h 14 HYPERLINK l _Toc261334688 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc261334688 h 15 HYPERLINK l _Toc26

17、1334689 3.1 讀DS18B20的序列號程序設(shè)計 PAGEREF _Toc261334689 h 15 HYPERLINK l _Toc261334690 3.2 主程序設(shè)計 PAGEREF _Toc261334690 h 16 HYPERLINK l _Toc261334691 子程序設(shè)計 PAGEREF _Toc261334691 h 17 HYPERLINK l _Toc261334692 3.3.2 LCD 子程序的設(shè)計 PAGEREF _Toc261334692 h 19 HYPERLINK l _Toc261334693 3.3.3 溫度的精度設(shè)計 PAGEREF _Toc

18、261334693 h 21 HYPERLINK l _Toc261334694 4 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 PAGEREF _Toc261334694 h 22 HYPERLINK l _Toc261334695 4.1 軟件編程與調(diào)試簡介 PAGEREF _Toc261334695 h 22 HYPERLINK l _Toc261334696 4.2 系統(tǒng)軟、硬件交互仿真 PAGEREF _Toc261334696 h 22 HYPERLINK l _Toc261334697 4.2.1 程序編譯 PAGEREF _Toc261334697 h 22 HYPERLINK l _Toc2613346

19、98 4.2.2 程序加載 PAGEREF _Toc261334698 h 23 HYPERLINK l _Toc261334699 4.2.3 系統(tǒng)仿真 PAGEREF _Toc261334699 h 23 HYPERLINK l _Toc261334700 4.3.1 STC89C52開發(fā)板 PAGEREF _Toc261334700 h 24 HYPERLINK l _Toc261334701 4.3.2 焊接DS18B20的電路板圖 PAGEREF _Toc261334701 h 24 HYPERLINK l _Toc261334702 4.3.3 實物的連線及調(diào)試 PAGEREF _

20、Toc261334702 h 25 HYPERLINK l _Toc261334703 5 結(jié)束語 PAGEREF _Toc261334703 h 26 HYPERLINK l _Toc261334704 參考文獻 PAGEREF _Toc261334704 h 27 HYPERLINK l _Toc261334705 附錄 PAGEREF _Toc261334705 h 28 HYPERLINK l _Toc261334706 致謝 PAGEREF _Toc261334706 h 50本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程

21、。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以A

22、T89C51單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。1 緒論1.1 課題來源和研究目的溫度是一個和人們生活環(huán)境有著密切關(guān)系的物理量，也是一種在生產(chǎn)、科研、生活中需要測量和控制的重要物理量，是國際單位制七個基本量之一，同時他也是一種最基本

23、的環(huán)境參數(shù)。人民的生活與環(huán)境度息息相關(guān)，物理、化學(xué)、冶金、機械制造、大型倉儲室、實驗室、農(nóng)場塑料大棚甚至人們的居室里經(jīng)常需要對環(huán)境溫度進行檢測，并根據(jù)實際的要求對溫度進行控制。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過程必須在適當?shù)臏囟认虏拍苷＿M行。煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進行分流才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品；沒有合適的溫度環(huán)境?？梢娧芯繙囟鹊臏y量具有重要的理論意義和推廣價值。隨著現(xiàn)代計算機和自動化技術(shù)的發(fā)展，作為各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸相處理的功能器件，溫度傳感器的作用日益突出，成為自動檢測、自動控制系統(tǒng)和計量測試中不可缺少的重要技術(shù)

24、工具，其應(yīng)用已遍及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。本設(shè)計就是為了滿足人們在生活中對溫度測量系統(tǒng)方面的需求。21世紀科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，科技的進步帶動了測量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，我們已經(jīng)進入了高速發(fā)展的信息時代，測量技術(shù)也成為當今科技的主流之一，被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。對于本次設(shè)計，其目的在于： (1) 本課題綜合了現(xiàn)代測控、電子信息、計算機技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域方方面面的知識，具有綜合性、科學(xué)本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制

25、核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。性、代表性，可全面檢驗和促進學(xué)生的理論素養(yǎng)和工作能力。(2) 本課題的研究可以使學(xué)生更好地掌握基于單片機應(yīng)用系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的學(xué)風，提高電子產(chǎn)品研發(fā)素質(zhì)、增強針對實際應(yīng)

26、用進行控制系統(tǒng)設(shè)計制作的能力。(3) 掌握一個顯示屏和一個溫度傳感器的原理、性能、使用特點和方法，利用單片機對系統(tǒng)進行編程。1.2 溫度傳感器國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)究和生活領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了一下三個階段：傳統(tǒng)的分離式溫度傳感器（含敏感元件）、模擬集成溫度傳感器/控制器和數(shù)字溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，同時具有抑制串模干擾能力強、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點。數(shù)字式溫濕度傳感器：就是能把溫度物理量和濕度物理量，通過溫、濕度敏感元件

27、和相應(yīng)電路轉(zhuǎn)換成方便本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。計算機、PLC、智

28、能儀表等數(shù)據(jù)采集設(shè)備直接讀取得數(shù)字量的傳感器。數(shù)字式傳感器的接口形式有RS232數(shù)據(jù)格式接口；RS485數(shù)據(jù)格式接口、一總線數(shù)據(jù)格式接口、CAN總線數(shù)據(jù)格式接口、ZIGBEE數(shù)據(jù)格式接口、TCP/IP數(shù)據(jù)格式接口等。在信息化程度越來越高的今天，擔當信息處理與交換重任的機房是整個信息網(wǎng)絡(luò)工程的數(shù)據(jù)傳輸中心、數(shù)據(jù)處理中心和數(shù)據(jù)交換中心。為保證機房設(shè)備正常運行及工作人員有一個良好的工作環(huán)境，對機房溫濕度的監(jiān)測是必不可少的，合理正常的溫濕度環(huán)境是機房設(shè)備正常運行的重要保障。溫濕度監(jiān)測除用于機房監(jiān)測外，還可以廣泛應(yīng)用于如生物制藥、無菌室、潔凈廠房、電信銀行、圖書館、檔案館、文物館、智能樓宇等各行各業(yè)需要

29、溫濕監(jiān)測的場所和領(lǐng)域。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國在科技和生產(chǎn)各領(lǐng)域都取得了飛速的發(fā)展和進步，發(fā)展以溫度傳感器為載體的溫度測量技術(shù)具有重大意義。 課題設(shè)計任務(wù)測量范圍為2580。采用液晶顯示溫度值，顯示格式為：溫度的整數(shù)部分，小數(shù)部分，溫度符號，最后一位溫度的報警判斷，顯示數(shù)據(jù)不斷刷新。本設(shè)計的難點主要是軟件方面，其中軟件開發(fā)的難點在于DS18B20的序列號讀出和液晶溫度符號的顯示以及溫度的精度顯示如何實現(xiàn)，如果DS18B20的序列號讀出不正確，將無法正確的匹配和讀出的溫度值；溫度符號的顯示需要對LM016L的CGROM進行讀寫。溫度顯示的精度的實現(xiàn)需要編程人員對程序熟悉。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計本設(shè)

30、計使用單片機作為控制核心，采用多個溫度傳感器對多點溫度進行檢測，以液晶顯示屏顯示檢測溫度，通過22矩陣鍵盤模塊對檢測溫度進行選擇顯示。系統(tǒng)總體控制框圖如圖1所示： 圖1 系統(tǒng)總體控制框圖 單片機選用市場上常見的美國ATMEL公司的AT89C51作為控制元件，溫度傳感器選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它的輸入輸山采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接收單片機發(fā)送的命令，根據(jù)DSl8B20內(nèi)部的協(xié)議進行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給單片機。主機按照通信協(xié)議用一個I0口模擬DSl8B20的時序，發(fā)送命令(初始化命令、ROM命令、RAM命令)給DSl8B20，轉(zhuǎn)換完成之后讀取溫度值，在內(nèi)部進行相應(yīng)的數(shù)值

31、處理，用液晶顯示屏LM016L顯示各點的溫度，液晶顯示該傳感器的制作人姓名、路數(shù)、實際溫度值及報警顯示，從而實現(xiàn)了對各點溫度的實時監(jiān)控。 單片機的典型電路：（1）時鐘電路：如圖2連接即可構(gòu)成自激振蕩電路，振蕩頻率取決于適應(yīng)晶體的振蕩頻率，范圍可取1.212MHZ，C1、C2主要起頻率微調(diào)和穩(wěn)定作用，電容可取530pF。 圖2 單片機時鐘電路（2）復(fù)位電路上電復(fù)位電路：RC構(gòu)成微分電路，在接電瞬間產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度若大于2個機器周期，MCS51型單片機將復(fù)位。選用22uF電容、1k電阻。如圖3所示： 圖3 單片機復(fù)位電路2.3 DS18B20溫度傳感器和單片機接口技術(shù)2.3.1 DSl8B

32、20簡介DSl8B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DSl820之后最新推出的只用改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)要求通過簡單的編程實現(xiàn)9l2位的數(shù)字直讀方式?？梢苑謩e存93.75ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DSl8B20讀出的信息或?qū)懭隓Sl8B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接DSl8B20供電，而無需額外電源。因而使用DSl8B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。他在測溫精度，轉(zhuǎn)換時時間，傳輸距離，本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)

33、的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。分辨率等方面較DSl820有了很大的改進，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。DSl8

34、B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如4所示： 圖4 DSl8B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分組成：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、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖5所示： 圖5 DS18B20的管腳DS18B20的引腳說明如下：GND :地 DQ ：數(shù)據(jù)I/O VDD :電源 NC ：空腳64位激光ROM開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號共有48位，最后8位是前56位的CRC校本文系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的多點溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設(shè)計方案、電路原理、程序設(shè)計以及系統(tǒng)仿真過程。DS

35、18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用LM016L液晶顯示，運用匯編語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設(shè)計完成了讀DS18B20的ROM序列號電路和四點溫度選擇檢測及分屏顯示電路。借助EDA設(shè)計與仿真工具Proteus和單片機編程軟件Keil實現(xiàn)了系統(tǒng)軟、硬件的交互仿真，并結(jié)合液晶顯示器1602C、DS18B20和STC89C52RC單片機開發(fā)板進行了電路焊接和調(diào)試，實現(xiàn)了課題設(shè)計目的。驗碼，這也是多個DSl8B20可以采用一線進行通信的原因。64位激光ROM的機構(gòu)如表1所示：表1 64位激光ROM的結(jié)構(gòu)8位CRC編號48位序列號8位產(chǎn)

36、品系列編碼MSB LSB MSB LSB MSB LSBDSl8B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除EEPRAM。后者用于存儲TH，TL值。數(shù)據(jù)先寫入RAM，經(jīng)校驗后再傳給EEPRAM。而配置寄存器為高速暫存器中的第5個字節(jié)，他的內(nèi)容用與確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率，DSl8B20 工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的數(shù)值。低5位一直都是1，TM是測試模式位，用于設(shè)置DSl8B20在工作模式還是在測試模式。如表2所示。在DSl8B20出廠時該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動，Rl和R0決定溫度轉(zhuǎn)換精度位數(shù)。 表2 字節(jié)各位的定義TMR1R011111

37、由表3可見，設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就越長。因此，在實際應(yīng)用中要在分辨率和轉(zhuǎn)換時間權(quán)衡考慮。高速暫存存儲器除了配置寄存器外，還有其他8個字節(jié)組成，其分配如表4所示。其中溫度信息(第l，2字節(jié))，TH和TL值第3，4節(jié)，第68字節(jié)，表現(xiàn)為全邏輯1；第9字節(jié)讀出的是前面所有的8字節(jié)的CRC碼，可用來保證通信正確。表3 數(shù)據(jù)分辨率和轉(zhuǎn)換時間R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時間/ms 009011010111112當DSl8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換，如表4所示。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展到二進制補碼形式儲存在高速暫存存儲器的第l，2字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到

38、該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前面，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625LSB形式表示。對應(yīng)的溫度計算：當符號位S=0時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當S=1時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。 表4 碼制轉(zhuǎn)換溫度低位溫度高位THTL配置保留保留保留8位CRC在DSl8B20完成溫度變換之后，溫度值與貯存TH和TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較因為這些寄存器僅僅是8位，所以0.5位在比較時被忽略。TH或TL的最高有較位直接對應(yīng)于l6位溫度奇存器的符號位。如果溫度測量的結(jié)果高于TH或低于TL，那么器件內(nèi)告警標志將置位。每次溫度測量更新此標志。只要告警標志置位，DSl8B20將對告警搜索命令做出響應(yīng)。這允許并聯(lián)連接許多D

39、Sl8B20，同時進行溫度測量。如果某處溫度超過極限，那么可以識別出正在告警的器件并立即將其讀出而不必讀出非告警的器件。部分溫度轉(zhuǎn)換如表5所示: 表5 部分溫度轉(zhuǎn)換值溫度輸入（2進制）輸出（16進制）+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H0000 0001 1001 00010191H0000 0000 1010 001000A2H0000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H1111 1111 1111 1000FFF8H1111 1111 0101 1110FF5EH

40、1111 1111 0101 1110EE6FH-551110 1110 0110 1111FE90H2. DSl8B20具體參數(shù)及工作方式參數(shù)特性：（1）獨特的單線接口只需l個接口引腳即可通信（2）多點綜合測溫能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化（3）不需要外部元件（4）可用數(shù)據(jù)線供電（5）需備份電源（6）測量范圍從-55至+125增量值為05（7）以9位數(shù)字值方式讀出溫度（8）在1秒(典型值)內(nèi)把溫度變換為數(shù)字（9）用戶可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置（10）告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件溫度告警情況（11）應(yīng)用范圍包括恒溫控制工業(yè)系統(tǒng)消費類產(chǎn)品溫度計或任何熱敏系統(tǒng)極限參數(shù)：（

41、1）任何引腳相對于地的電壓-0.5V至+7.0V（2）運用溫度-55至+125（3）貯存溫度-55。C至+125（4）焊接溫度260/l0秒2 DS18B20與單片機接口電路如圖6所示，為單片機與DS18B20的接口電路。DS18B20只有三個引腳，一個接地，一個接電源，一個數(shù)字輸入輸出引腳接單片機的P3.7口電源與數(shù)字輸入輸出腳間需要接一個4.7K的電阻。 VDD DS18B20 DQ GND 單P 片 機 圖6 DS18B20與單片機接口電路 DSl8B20使用中注意到事項：DSl8B20雖然具有測溫系統(tǒng)簡單，測溫精度高、連接方便、占用IO 口線少等優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下問題：（

42、1）在實際片使用中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)使電源電壓保持在5v左右，如果電壓過低，會使所測得到溫度與實際溫度出現(xiàn)偏高現(xiàn)象，使溫度輸出定格在85（2）連接DSl8B20的總線電纜是有長度限制的。當采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤，當采用雙絞線帶屏蔽電纜為總線電纜時，正常通訊距離可達l50m，當采用每米膠合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可以進一步加長。這種情況主要由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此，存進行長距離測量時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。2.4 LM016L液晶顯示器和單片機接口技術(shù) LM016L顯示器簡介LM016L字符型液晶顯示模塊是一種專門用

43、于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。顯示字符時，由于LM016L內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。2.4.2 1602LCD的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如圖7所示。 圖7 LM016L結(jié)構(gòu)圖LCD1602主要技術(shù)參數(shù)：容量:162個字符工作電流:2.0mA(5.0V)字符尺寸:2.95

44、4.35(WH)mm引腳功能說明：1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表6所示： 表6引腳接口說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對

45、比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。2.4.3 LM016L與單片機接口電路系統(tǒng)顯示電路由單片機AT89C51、字符液晶顯示器LM016L和1k8的排組構(gòu)成。單片機實現(xiàn)對LCD命令和顯示數(shù)據(jù)的讀

46、寫控制功能，P0口作數(shù)據(jù)口，與LM016L的D0D7相接，在P0口與D0D7數(shù)據(jù)線之間分別接8個上拉電阻，以確保電路能夠正常顯示。AT89C51的P1口作為LCD的控制線，P2.0P2.2分別接LM016L的RS、RW和E端；LM016L的其它三個控制端V和V、V分別接電源和地。系統(tǒng)顯示電路組成如圖8所示。 圖8 系統(tǒng)硬件電路組成2.5 鍵盤電路設(shè)計2 行列式鍵盤與單片機接口電路根據(jù)本設(shè)計需要，本系統(tǒng)采用22鍵盤實現(xiàn)對溫度值和功能鍵的設(shè)定。行列式鍵盤與單片機接口電路如圖9所示，H0-H1為行線，接單片機P2口的P2.0、P2.1口，L0-L1為列線，接單片機的P2.4、P2.5口。初始化時鍵盤

47、列線為高電平，行線為低電平。列線上需接10K的上拉電阻。 圖9 22鍵盤結(jié)構(gòu)2 Proteus中22鍵盤的制作首先在Proteus中畫出鍵盤面板，如圖10所示，并指定鍵盤的左上角為坐標圓點，用軟件中的坐標跟蹤功能檢測出面板按鍵的邊長為300mm和中心坐標，分別為：（-300,400 ）（-300,700）（-700,400）（-700，700）。 圖10 22鍵盤面板在Proteus中選中制作的面板右擊鼠標，選Make Device選項，制作步驟如下圖11所示: (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) 圖11 矩陣鍵盤制作步驟2.6 讀DS18B20溫度傳感器序列號電路

48、設(shè)計每個DS18B20溫度傳感器的序列號都不相同，在使用DS18B20溫度傳感器多點測溫時要先讀出其序列號。硬件設(shè)計如圖12所示： 在P1.0口接DS18B20溫度傳感器，在片2.0口接發(fā)光二極管顯示電路，發(fā)光二極管亮，與其相連的接口為低電平，發(fā)光二極管滅，與其相連的接口為高電平，在程序中把DS18B20的序列號讀出后以8位為單位存放在單片機的RAM中，共放8個存儲單元，依次把每個單元送到P2口顯示，即可讀出DS18B20溫度傳感器的序列號。圖12 讀DS18B20的序列號原理圖 系統(tǒng)在PROTUSE中原理圖的設(shè)計 PROTUSE簡介Proteus是英國Labcenter electronic

49、s公司研發(fā)的EDA設(shè)計軟件，是一個基于ProSPICE混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計仿真下臺。Proteus不僅可以做數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)模混合電路的仿真，還可進行多種CPU的仿真，涵蓋了51、PIC、AVR、HCll、ARM等處理器，真正實現(xiàn)了在計算機上從原理設(shè)計、電路分析、系統(tǒng)仿真、測試到PCB板完整的電子設(shè)計，實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的全過程。Proteus ISIS的工作界而是一種標準的Windows界面，如圖13所示。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。圖13

50、Protuse ISIS 工作界面.2 原理圖繪制(1)新建文件：打開Protuse，點FILE，在彈出的下拉菜單中選擇NEWDESIGN，在彈出的圖幅選擇對話框中選Landscape A4。(2)元器件選?。喊丛O(shè)計要求，在對象選擇窗口中點P，彈出PICK DEVICES對話框，在KEYWORDS中填寫要選擇的元器件，然后在右邊對話框中選中要選的元器件，則元器件列存對象選擇的窗口中。本設(shè)計所需選用的元器件如下：AT89C51：單片機LM016L：圖形液晶RES、RESPACK-8：電阻、上拉電阻CRYSTAL：晶振KEYPAD-XIAO:22矩陣鍵盤DS18B20:溫度傳感器BUTTON:按鈕

51、CERAMIC10P:電容(3)按設(shè)計連接原理圖，如圖 14所示圖14 Proutes中系統(tǒng)仿真原理圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 讀DS18B20的序列號程序設(shè)計 讀DS18B20的序列號的主程序設(shè)計流程圖如圖15所示，程序中主要對DS18B20的初始化子程序，然后讀出DS18B20的64位序列號存入到40H47H中，然后將40H內(nèi)容送入P0口，顯示出40H中的二進制數(shù)，記錄下來，然后分別把41H-47H的內(nèi)容送入P0口顯示并記錄，四個DS18B20的序列號分別為：(1)28H 30H ECH 57H 02H 00H 00H 19H(2)28H 04H C6H 57H 02H 00H 00H 6D

52、H(3)28H 75H E6H 57H 02H 00H 00H 3AH(4)28H 95H E5H 57H 02H 00H 00H 5DH3.2 主程序設(shè)計系統(tǒng)主流程圖如圖16所示，主要完成LCD初始化、DB塊內(nèi)容顯示、對CGRAM的讀寫和對DS18B20的初始化和精度設(shè)置、多個DS18B20的匹配、溫度值BCD碼的轉(zhuǎn)換、報警判斷子程序。 圖15 讀DS18B20的序列號主程序流程圖 圖16 主程序流程圖 在主程序流程圖中，判斷累加器中的數(shù)據(jù)為1時，把第一個DB塊中的字符顯示在LM016L的第一行，否則把第二個DB塊中的字符顯示在LM016L的第二行。顯示完DB塊內(nèi)容后，向CGRAM中寫入用戶

53、自義字符，并把該字符顯示在LCD首行末位。3.3 子程序設(shè)計3 DS18B20的子程序設(shè)計DS18B20的初始化如圖17所示。先將數(shù)據(jù)總線置高電平“1”，延時（該時間要求的不是很嚴格，但是盡可能的短一些），數(shù)據(jù)線拉倒低電平“0”，延時428微秒，數(shù)據(jù)線拉高到高電平“1”，延時等待，如果初始化成功則在15到60毫秒時間之內(nèi)產(chǎn)生一個由DS18B20所返回的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定他的存在， 但是不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環(huán)，所以要進行超時控制，若CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時，其延時的時間最少要480微秒，最后將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。DS18B

54、20的讀操作如圖18所示。將數(shù)據(jù)線拉高“1”，之后再將數(shù)據(jù)線拉低 ，延時18微秒，將數(shù)據(jù)線拉高“1”，同時端口應(yīng)為輸入狀態(tài)， 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到一個狀態(tài)位，并進行數(shù)據(jù)處理，延時100微秒，按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位），分別把讀出的數(shù)據(jù)存放在兩個單元中，最后返回。 圖17 DS18B20的初始化流程圖 圖18 DS18B20讀操作流程圖 圖19 DS18B20的寫操作流程圖 圖20 DS18B20的匹配操作流程圖 DS18B20的寫操作如圖19所示。數(shù)據(jù)線先置低電平“0”延時7微秒，按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位），延時時間為62微秒。重復(fù)上述的操作直到所有的字節(jié)

55、全部發(fā)送完為止，延時100微秒，最后將數(shù)據(jù)線拉高。DS18B20的匹配操作如圖20所示。先對DS18B20初始化，然后跳過所有的DS18B20，對所有的DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換，延時1s，初始化DS18B20，此后發(fā)出匹配命令，寫入64位的ROM序列號，總線上只有與此序列號相同的DS18B20才會作出反應(yīng)，選中次DS18B20，然后對該DS18B20進行讀操作，把溫度值存放在指定的兩個地址中，接下來寫入第二個、第三個、第四個DS18B20的序列號，把其溫度值發(fā)在指定的地址。溫度報警子程序流程圖如圖21所示。先將設(shè)定溫度報警上限值與當前溫度帶借位相減，如果借位標志位為1，調(diào)高溫度報警程序，溫度

56、值后面顯示“H”否則順序執(zhí)行，把當前溫度值與下限報警溫度值相減，如果借位標志位為1，調(diào)低溫報警程序，溫度值后面顯示“New Protuse,在彈出的對話框中輸入工程的名字，點擊保存；選擇ATMEL公司的AT89C51單片機。（2）在Source Group 1上點擊右鍵，選擇“Add files to Group Source Group 1”，把所有的源文件加進來。（3） 點擊Project-Build target或者使用快捷鍵F9，編譯工程。當Output Windows中提示“0 Error”時，則程序編譯成功，生成可執(zhí)行文件lHEX。4.2.2 程序加載在編輯環(huán)境中雙擊AT89C51

57、，在彈出的對話框中將編譯生成可執(zhí)行文件1.HEX .加載進芯片中，設(shè)單片機的時鐘工作頻率為12MHZ。 系統(tǒng)仿真開始是LM016L顯示器的仿真調(diào)試，接著是單個DS18B20的測溫顯示調(diào)試，讀出DS18B20溫度傳感器的序列號后，先調(diào)試兩個DS18B20的測溫仿真系統(tǒng)，之后調(diào)試四個DS18B20測溫的仿真系統(tǒng)，最后加上報警顯示及優(yōu)化程序。點擊全速運行按鈕，將出現(xiàn)如下仿真結(jié)果：在系統(tǒng)的啟動過程之中，液晶第一行將會顯示“XIAO JUN FENG”,第二行將會顯示“JI DIAN XI”。按下按鍵1，顯示屏第二行顯示第一個DS18B20的溫度值，并判斷溫度值是否超出設(shè)定的報警范圍。按下其他按鍵，將顯

58、示其對應(yīng)的DS18B20的溫度值。顯示結(jié)果如圖28所示。 (a) (b) (c) (d) (e) 圖28 Protuse仿真效果圖 實物電路調(diào)試 STC89C52開發(fā)板實物接線時使用STC89C52單片機開發(fā)板，接線原理圖如圖29所示：圖29 單片機開發(fā)板實物圖開發(fā)板主要器件清單：(1)STC89C52RC CPU (2)24C02 I2C 總線接口E2PROM，容量256 字節(jié)。(3)74LS138 三八譯碼器(4)74LS47 BCD 碼到七段數(shù)碼管轉(zhuǎn)換器(5)PL2303 USB 轉(zhuǎn)串口芯片(6)DS1302 時鐘發(fā)生芯片(7)74HC573 鎖存器使用單片機的P0口作為顯示器接口，上拉

59、電阻在開發(fā)板上已接好，P3.7擴展口連接DS18B20溫度傳感器的單總線，分別從12864擴展口和JTAG接口引出DS18B20的電源正極和負極。 焊接DS18B20的電路板圖DS18B20有三個引腳，在焊接電路板時，分別將四個DS18B20的正極引腳并到一起，負極引腳并在一起，信號引腳并在一起，各引出一個引腳與開發(fā)板相連。焊接電路板如圖是30所示。圖30 焊接電路版 實物的連線及調(diào)試編好的程序需要通過USB 轉(zhuǎn)串口線驅(qū)動軟件才能下載到單片機開發(fā)板中，在使用之前需要到設(shè)備管理器看一下，記住USB 轉(zhuǎn)串口線的端口號為COM3,選擇STC89C52單片機，找到需要下載的程序即可下載到單片機中。把L

60、M016L插到1602擴展口上，LM016L的三個控制端分別為P1.0P1.2。分別從12864擴展口和JTAG接口引出DS18B20的電源正極和負極接到DS18B20焊接板的正極和負極擴展口，P3.7接到DS18B20的擴展口。上電調(diào)試，結(jié)果如圖31所示。圖31 實物調(diào)試圖5 結(jié)束語本文介紹了用DSl8B20采集溫度，用單片機AT89C51控制LM016L顯示屏顯示。系統(tǒng)分析各單元電路的設(shè)計，以及各電路與單片機的接口技術(shù)。著重分析系統(tǒng)軟件的設(shè)計過程，使用匯編語言進行程序沒計。本文是采用模塊化的方式進行敘述，對各模塊的設(shè)計進行了比較詳細地闡述。本次設(shè)計的基于DSl8B20的多點溫度測量系統(tǒng)是一