温度计设计.doc

目录 一. 设计思路分析 2 1.1实验设计方案 2 1.2温度传感器DS18B20 2 1.2.1 DS18B20的特点： 2 1.2.2 DS18B20的内部结构 3 1.2.3 DS18B20工作原理 3 1.3 单线（1-wire）技术 4 二、硬件电路设计 5 2.1芯片 DS18B20。 5 2.2 64位激光ROM 5 2.3 温度测量原理 6 2.4 电路原理图及说明 7 2.5时钟电路 7 2.6 复位电路 8 三、软件设计 10 3.1 DS18B20的单线协议和命令 10 3.2 程序流程图： 11 四 设计总结 14 附录一：原理图 15 附录二：程序及说明 16 参考文献： 23 一. 设计思路分析 设计51单片机数字温度计系统时，需要考虑下3个方面的内容。 （1）选择合适的温度传感器芯片。显然，这次设计的核心器件是单片机和温度传感器，单片机采用常用的51单片机即可，而温度传感器的选择则需慎重。 （2）单片机和温度传感器的接口电路设计。 （3）控制温度传感器实现温度信息采集及数据传输的软件计。 1.1实验设计方案 在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以可以采用温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路比较简单，软件设计也比较简单，就可以满足设计要求。 ?5.5V 不需要备份电源； 测量范围为－55～＋125，在-10～+85时精度为±0.5DS18B20的内部图所示为DS1820的内部框图，它主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器（内含便笺式RAM），用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL解发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码（CRC）发生器等七部分。1.2.3 DS18B20工作原理 ?DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。 64位激光ROM2）RAM组成，后者存储高、低温触发器TH、TL和配置存储器。暂存存储器有助于在单线通信时确保数据的完整性，数据首先写入暂存存储器，在那里，他可以被读出校验，校验之后再将数据传送到非易失性E2RAM中。这一过程确保了修改存储器时数据的完整性 2.3 温度测量原理DS1820测量温度时使用特有的温度测量技术。DS1820内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号f0，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号f。当计数门打开时，DS1820对f0计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性予以被偿。测量结果存入温度寄存器中。表给出了温度和数字量的关系。温度输出的二进制码输出的进制码+125 0000000011111010 07D0H +25 0000000000110010 0191H +1/2 0000000000000001 0008H 0 0000000000000000 0000H -1/2 1111111111111111 FFF8H -25 1111111111001110 FF6FH -55 1111111110010010 FC90H 表2 温度和数字量的关系 2.4 电路原理图及说明 附录一中，U1 为单片机AT89S52，它的P0和P2口的数码管电路连接，以控制温度的数字显示。S2、S3、S4、S5接在P1口上分别作为开始键、清零键、读出最高、低温度值键。P3.0和DS18B20的引脚DQ连接。作为单一数据线。单片机的时钟频率为12Mhz. J1为DS18B20，R3为上拉电阻。DS18B20有2种供电方式：寄生电源和外部电源。 寄生电源简单的说起来就是器件从单线数据线中“窃取”电源，在信号线为高电平的时间周期内，把能量储存在内部的电容器中，在单信号线为低电平的时间期内断开此电源，直到信号线变为高平，重新接上寄生电源为止。 寄生电源的两个优点：可实现远程