基于AT89S52和DS18B20的数字温度计设计.doc

题目：基于AT89S52和DS18B20的数字温度计设计 一 、设计要求 数字式温度计要求测温范围为－55～125°C，精度误差在±0.5°C以内，液晶显示。 二 、方案确定 根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89S52为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示功能。选用数字温度传感器DS18B20，省却了采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。 该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度信号发送到AT89S52单片机上，经过单片机处理，然后在1602LCD上进行显示。其温度测量及显示电路原理图如下： 220V转5V电路原理图如下： 2.1 元器件的介绍 2.1.1 单片机的选择 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52单片机结构见图2.1： 图2.1 AT89S52结构图 2.2.2 传感器的选择 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、配置寄存器。DS18B20DQ 为数据输入/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GND为地信号VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。LCD的选择 此设计中采用1602LCD对温度进行显示。 图2.2 1602LCD实物示意图 2.2 温度检测电路 DS18B20 最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20 的数据I/O 均由同一条线来完成。DS18B20 的电源供电方式有2 种: 外部供电方式和寄生电源方式。工作于寄生电源方式时, VDD 和GND 均接地, 他在需要远程温度探测和空间受限的场合特别有用, 原理是当1 W ire 总线的信号线DQ 为高电平时, 窃取信号能量给DS18B20 供电, 同时一部分能量给内部电容充电, 当DQ为低电平时释放能量为DS18B20 供电。但寄生电源方式需要强上拉电路, 软件控制变得复杂(特别是在完成温度转换和拷贝数据到E2PROM 时) , 同时芯片的性能也有所降低。因此, 在条件允许的场合, 尽量采用外供电方式。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5KΩ左右的上拉电。 外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。在开发中使用外部电源供电方式，毕竟比寄生电源方式只多接一根VCC引线。在外接电源方式下，可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点，即使电源电压VCC 降到3V 时，依然能够保证温度量精度。 由于DS18B20 只有一根数据线，因此它和主机（单片机）通信是需要串行通信，而AT89S51 有两个串行端口，所以可以不用软件来模拟实现。经过单线接口访问DC18B20 必须遵循如下协议：初始化、ROM 操作命令、存储器操作命令和控制操作。要使传感器工作，一切处理均严格按照时序。 三 、软件设计 3.1 概述 整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。 3.2 程序模块 主程序需要调用2子程序，各模块程序功能如下： ●LCD显示程序：向LCD的显示送数，控制系统的显示部分。 ●温度测试及处理程序：对温度芯片送过来的数据进行处理和显示。 主程序流程见图3.1。 图3.1主程序流程图