毕业论文之数字温度计的设计.doc

职业技术学院 毕业论文 (20010届） 数字温度计的设计DS18B20数字温度计的设计本论文介绍了一种以单片机为主要控制器件，以DS18B20为温度传感器的新型数字温度计。主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要包括主控制器，测温电路和显示电路等，主控制器采用单片机AT89C2051，温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20，显示电路采用4位共阳极LED数码管以动态扫描法直读显示。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。此外，还介绍了系统的调试和性能分析。由于采用了改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，与传统的温度计相比，本数字温度计减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。DS18B20温度计还可以在高温报警、远距离多点测温控制等方面进行应用开发，具有很好的发展前景。关键词：单片机，主控制器，温度传感器，DS18B20，AT89C 显示电路,数字温度计随着本课题研究的内容就是以单片机为主要控制元件，通过温度传感器实现对温度的测量，并通过数码管直接显示所测温度。由于本人所学知识有限，设计过程中难免出现错误，还请各位老师批评指正。 名称 引脚功能描述 1 GND 地信号 2 DQ 数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 3 VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 DS18B20数字温度计的硬件结构设计 2.1 总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图2所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS18B20,用LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 图2 总体设计方框图 2.1.1 主控制器 单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。 2.1.2 显示电路 显示电路采用共阳LED数码管，从P1.0—P1.7串口输出段码。 2.1.3 温度传感器 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司必威体育精装版推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9--12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： （1）、只要求一个端口即可实现通信； （2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号； （3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温； （4）、测量温度范围在－55。C到＋125。C之间； （5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择； （6）、内部有温度上、下限告警设置； DS18B20采用3脚PR--35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图3所示。 图3 DS18B20内部结构 2.2 DS18B20温度传感器与单片机的借口电路 DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚座位信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图4所示单片机端口接单线总线，为保证在有效地DS18B20时钟周期内提供足够的电源，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。 当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us.采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。 图4 DS18B20与单片机的接口电路 2.3 系统整体硬件电路 2.3.1 主板电路 系统整体硬件电路包括：传感器数据采集电路，温度显示电路，单片机主板电路等，如图5所示。 2.3.2 系统板上硬件连接 .把“单片机系统”区域中的P0.0--P0.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端子上。 .把“单片机系统”区域中的P2.0--P2.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的 S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。 .把 .把“四路单总线”区域中的对应的DQ端子连接到“单片机系统”区域中的P3.7/RD端子上。 软件 系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。 3.1 主程序 主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图6所