基于C51单片机的DS18B20简易测温系统.doc

1设计要求 1.1具体要求 本次课程设计采用的是基于C51单片机的DS18B20简易测温系统，电路图中主要包含51单片机，DS18B20和数码管显示。 1.2技术指标 实验要求测温显示精度为:1℃ 测量范围为:-55℃－+125℃ 2设计方案与论证 2.1方案选择 方案一：采用热敏电阻可满足测温要求，但热敏电阻精度低，重复性和可靠性较差，对于精度要求较高的测温不适用，而且采用热敏电阻要求复杂的电路和算法，增加了设计复杂度。 方案二：采用专用的集成温度传感器（如AD590、LM35/LM45）和数字化温度传感器（DS18B20、DS1620）测温，数字化温度传感器具有接口简单、直接数字量输出、精确度高等优点。DS18B20是DALLAS公司的必威体育精装版单线数字温度传感器，它是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，它的测量温度范围为－55～＋125℃，在－10～＋85℃范围内，精度为±0.5℃，现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等，DS18B20支持3～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、更方便、更便宜、体积更小。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.0625℃，分辨率设定及用户设定的报警温度存储在E2PROM中，掉电后依然保存。因此，本方案选用DS18B20作为温度测量传感器。 2.2总体设计 2.2.1单片机系统 目前比较流行51系列单片机和凌阳单片机。 AT89C51单片机需要用仿真器来实现软硬件的调试，较为繁琐； AT89S52八位单片机除具有AT89C51单片机所有的优点外，具有更大的程序存储空间，可在线仿真的功能，方便调试。凌阳十六位单片机虽然可以更好的完成控制功能，但较AT89S52八位单片机价格昂贵，而且编程以及外围功能电路的设计都不及AT89S52成熟。因此，选用AT89S52八位单片机作为温度采集的控部分。 2.2.2电源模块 采用普通的直流电源实现电路简单，而且采用集成电源芯片设计的直流电源电压比较稳定，完全满足系统各模块的供电要求。 2.2.3显示模块 由于系统设计初衷就是以简单方便抗干扰性为主，而且在恶劣的环境下也能很好的完成任务，本实验只需显示出温度，因此液晶显示器还是不够廉价的，而数码管就具备了以上功能，因此选用数码管座位显示工具。 2.2.4确定方案 为了不失通用性和智能性，本方案采用AT89S52单片机作为控制器，单总线温度传感器DS18B20进行温度采集。电源部分采用普通的直流电源，完全满足AT89S52和DS18B20等各模块的工作电压范围。温度显示采用数码管，实用性高。 2.3总体框图 3设计原理及电路图 3.1温度传感器模块 3.1.1DS18B20工作原理 DS18B20 采用3 脚PR-35 封装或8 脚SOIC 封装，管脚排列如图3所示。图中GND 为地，DQ 为数据输入/输出端（即单线总线），该脚为漏极开路输出，常态下呈高电平，Vcc 是外部+5V 电源端，不用时应接地，NC 为空脚。 图3 DS18B20的外部结构 DS18B20内部主要包括寄生电源、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，内部结构如图4。 图4 DS18B20内部结构 寄生电源由二极管VD1、VD2 和寄生电容C 组成，电源检测电路用于判定供电方式，寄生电源供电时，VDD 端接地，器件从单线总线上获取电源，在DQ 线呈低电平时，改由C上的电压Vc继续向器件供电。该寄生电源有两个优点：第一，检测远程温度时无需本地电源；第二，缺少正常电源时也能读ROM。若采用外部电源VDD，则通过VD2 向器件供电。 光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。ROM 的命令有五种，如表1 所示。 图5 64 位ROM 的结构 表1 DS18B20的ROM命令 指令 说明 读ROM（33H） 读DS1820的序列号 匹配ROM（55H） 继读完64位序列号的一个命令，用于多个DS1820时定位 跳过ROM（CCH） 此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有DS1820 搜R