ds18b20数字温度计的设计 大学学位论文.doc

题 目：DS18B20数字温度计的设计 姓 名： 学 号： 专 业：电气工程及其自动化 指导老师： 设计时间：2010年 6 月 目 录 1. 引 言 3 1.1. 设计意义 3 1.2. 系统功能要求 3 1.3. 本组成员所做的工作 3 2. 方案设计 3 3. 硬件设计 4 3.1. 主控制器 5 3.2. 显示电路 5 3.3. 数字温度传感器DS18B20 5 4. 软件设计 8 4.1. 主程序 9 4.2. 读出温度子程序 9 4.3. 温度转换命令子程序 10 4.4. 计算温度子程序 10 4.5. 显示数据刷新子程序 11 5. 系统调试 12 6. 设计总结 12 7. 附 录A；源程序 13 8. 附 录B；作品实物图片 17 9. 参考文献 17 DS18B20数字温度计的设计 引 言 设计意义 单片机原理及应用是自动化专业的专业实践课程。本课程的任务是使学生通过“简易数字电压表的设计”的设计过程，综合所学课程，掌握目前自动化仪表的一般设计要求，工程设计方法，开发及设计工具的使用方法，通过这一设计实践过程，锻炼自己的动手能力和分析解决问题的能力；积累经验，培养一丝不苟的学习精神和对所学知识的综合应用能力。 系统功能要求 采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。用数码管直接显示温度值，微机系统作为数字温度计的控制系统。 １．基本要求： (1)检测的温度范围：0℃～100℃，检测分辨率0.5℃。 (2)用位数码管显示 (3)超过警戒值（自己定义）要报警提示。 ２．提高要求 (1)扩展温度范围。 (2)增加检测点的个数，实现多点温度检测。 本组成员所做的工作 XX ：焊接实验总体电路板以及修改错误； XX ：实验线路布局以及撰写实验报告； XX ：调试与排除故障。 方案设计 在日常生活及工农业生产中，经常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成相对应的温度，需要比较多的外部硬件支持。其缺点如下： 硬件电路复杂； 软件调试复杂； 制作成本高。 本数字温度计设计采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55~125℃，最高分辨率可达0.0625℃。 DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本易使用的特点。 按照系统功能设计的要求，确定系统有三个模块组成：主控制器，测温电路和显示电路。 数字温度计总体电路结构框图如图所示。 硬件设计 温度及电路设计原理图如图4.2所示，控制器使用单片机AT89C2051，温度传感器使用DS18B20,用四位共阴极LED数码管以动态扫描法实现温度显示。 主控制器 单片机AT89C2051具有低电压供电和小体积等特点，两个端口刚好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。系统可用两节电池供电。 显示电路 显示电路采用四位共阴极LED数码管，从P1口输出断码，列扫描用P3.0~P3.3口来实现，列驱动用9012三极管。 数字温度传感器DS18B20 由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。 DS18B20性能特点 DS18B20的性能特点：①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位），②测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃,③内含64位经过激光修正的只读存储器ROM，④适配各种单片机或系统机，⑤用户可分别设定各路温度的上、下限，⑥内含寄生电源。 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。64位ROM结构图如图2所示。不同的器件地址序列号不同。?DS18B20的管脚排列如图1所示。 图1?DS18B20引脚分布图 图2 64位ROM结构图 DS18B20高速暂存器共9个存储单元，如表所示： 序号 寄存器名称 作??? 用 序号 寄存器名称 作??? 用 0 温度低字节 以16位补码形式存放 4