基于单片机的温度计设计_secret01.doc

目录 摘要 1 基于单片机的温度计设计 2 1 温度计的总体设计 2 1.1 总体论述 2 1.2 设计思路 2 2 硬件说明 3 2.1 测量输入模块 3 2.1.1 传感器选择 3 2.1.2 DS18B20的介绍 3 2.2 键盘输入模块 8 2.3 显示模块 8 2.3.1 1602外观及尺寸 8 2.3.2 管脚功能 9 2.3.3 操作控制 9 2.3.4 指令说明 10 2.4 报警模块 11 2.5 低功耗设计 11 2.5.1 设计思路 11 2.5.2 80C51的低功耗措施 12 2.5.3 分块间断供电 13 3 软件和功能说明 14 3.1 人为读取 14 3.2 自动读取 15 3.3 DS18B20的软件设计 16 心得体会 17 参考文献 18 摘要 现代测温应用中，温度计向数字化方向发展。传统的机遇物理方法的温度计功能单一，而数字温度计以其便携，检测精度高，功能多等优点应用的越来越广泛。随着技术的发展，一些环境比较恶劣的场合中也能觅得数字温度计的踪迹。在本文中，主要从功能组合，硬件组合，软件算法和降低功耗等几个方面探讨温度计的设计。 关键词：数字传感器，低功耗，单总线 基于单片机的温度计设计 1 温度计的总体设计 1.1 总体论述 此次所讨论的数字温度计，除了完成基本的温度测量外，还能够满足最高最低温度设置及报警，在不同的环境中，所要求的最高温度和最低温度是不同的，因此最高温度和最低温度应能够根据环境不同而设置成不同的数值。还有些场合要求每隔一定得时间段进行读取一次数值，当相隔的时间比较长而所需要读取的数据又比较多时，认为的读取就比较麻烦，因此应具备自动读取和存储若干组温度值的功能。另外，在野外工作时能够选择其工作模式以降低功耗。 1.2 设计思路 由论述可知，所设计的这种温度计的功能是传统的物理温度计无法完成的。在分析之后决定采用以单片机AT89C51为核心的系统进行设计。主要有以下几个模块：测量输入模块，键盘设置模块，运算处理模块，显示模块和报警模块。有这几个模块组成的系统框图如图一所示： 2 硬件说明 2.1 测量输入模块 2.1.1 传感器选择 设计单片机数字温度计需要考虑以下3个方面 ·温度传感器芯片的选择； ·单片机和温度传感器的接口电路； ·控制温度传感器实现温度信息采集以及数据传输的软件。 单片机的接口信号是数字信号。要想用单片机获取温度这类非电信号的信息,必须使用温度传感器,将温度信息转换为电流或电压输出。如果转换后的电流或电压输出是模拟信号,还必须进行A/D转换,以满足单片机接口的需要。传统的温度检测大多以热敏电阻作为温度传感器。但是,热敏电阻的可靠性较差、测量温度准确率低,而且还必须经专门的接口电路转换成数字信号后才能由单片机进行处理。20世纪90年代中期出现了智能温度传感器(亦称数字温度传感器)。智能温度传感器的内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路,其特点是能直接输出数字化的温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU)。其中DS18B20就是一种应用相当广泛的单总线数字温度传感器,它结构简单、不需外接元件,采用一根I/O数据线既可供电又可传输数据、并可设置温度报警界限等特点,广泛用于工业、民用等领域的温度测量中。 2.1.2 DS18B20的介绍 1 DS18B20芯片简介 DS18B20是美国DALLAS半导体器件公司推出的单总线数字化智能集成温度传感器。单总线(1-Wire)是DALLAS公司的一项专有技术,它采用单根信号线,既传输时钟又传输数据,而且数据传输是双向的,具有节省I/O口线资源、结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点。与其它温度传感器相比,DS18B20具有以下特性:①独特的单线接口方式,在与微处理器连接时仅需要一条接口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。②DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的信号线上,实现多点测温。③DS18B20在使用中不需要任何外围元件。④测温范围-55℃~+125℃,固有测温分辨率0·625℃。⑤测量结果以9~12位数字量方式串行传送。 2 DS18B20内部结构 DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。?DS18B20的管脚排列如图2所示。 引脚功能如下： NC:空引脚,悬空不使用; VDD:可选电源脚,电源电压范围3~5.5V。工作于寄生电源时,此引脚应接地; DQ:数据输入/输出脚,漏极开路,常态下高电平。 DSl8820的核心功能部件是它的数字温度传感器,其分辨率