毕业设计（论文）-基于DS18B20的多点温度检测系统的设计精选.doc

前 言 3 1 系统方案设计 4 1.1 方案设计 4 1.2 方案论证 5 2 系统设计 6 2.1工作原理 6 2.2 单元电路设计 7 2.1.1 DS18B20与单片机接口电路设计 7 2.1.2 键盘电路设计 13 2.1.3显示电路设计 14 2.1.4 报警电路设计 19 3 程序设计 21 3.1 程序流程设计 21 3.2 程序设计 26 4 系统仿真 27 4.1 原理图绘制 27 4.2 程序加载 27 4.3系统仿真 27 5 产品制作 28 5.1 PCB板设计 28 5.1.1 PCB板面规划 28 5.1.2 PCB网络表导入 28 5.1.3 PCB元件布局 28 5.1.4 布线 29 5.2 PCB板制作 30 5.2.1 PCB打印 30 5.2.2 PCB转印 30 5.2.3 PCB蚀刻 31 5.2.4 PCB钻孔 31 5.2.5 PCB板表面处理 32 5.3 元器件安装与产品调试 32 5.3.1 元器件安装 32 5.3.2 产品调试 34 总 结 35 参考资料 36 前 言 21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。 温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。其测量控制一般用各式各样形态的温度传感器。随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。美国 Dallas 半导体公司的新一代数字式温度传感器,它具有独特的单总线接口方式 ,即允许在一条信号线上挂接数十甚至上百个数字式传感器 ,从而使测温装置与各传感器的接口变得十分简单 ,克服了模拟式传感器与微机接口时需要的A/D转换器及其它复杂外围电路的缺点 图1.1 方案一温度测量系统方案框图 方案二：该方案使用了AT89C51单片机作为控制核心,以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，采用多个温度传感器对各点温度进行检测，通过4×4键盘模块对正常温度进行设置显示电路采用128×64 LCD模块，使用LM386作为报警电路中的功率放大器。 图1.2 方案二温度测量系统方案框 1.2 方案论证 方案一采用模拟温度传感器，转换结果需要经过运算放大器和AD转换器传送给处理器。它控制虽然简单，但电路复杂，不容易实现对多点温度进行测量和监控。由于采用了多个分立元件和模数转换器，容易出现误差，测量结果不是很准确，因此本方案并不可取。 方案二采用智能温度传感器DS18B20，它直接输出数字量，精度高，电路简单，只需要模拟DS18B20的读写时序，根据DS18B20的协议读取转换的温度。 此方案硬件电路简单，程序设计复杂一些，但是电子竞赛培训期间我编写过DS18B20、图形液晶、键盘的程序，而且设计过电路并成功地通过调试，并且我已经使用开发工具KEIL用C语言对系统进行了程序设计，用仿真软件PROTEUS对系统进行了仿真，达到了预期的结果。由此可见，该方案完成具有可行性，体现了技术的先进性，经济上也没有问题。 综上所述，本课题采用方案二对系统进行设计。 2 系统设计 2.1工作原理 基于DS18B20多点温度测量系统以AT89C51为中心器件，以KEIL为系统开发平台，用C语言进行程序设计，以PROTEUS作为仿真软件设计而成的。系统主要由传感器电路、液晶显示电路、键盘电路、报警电路组成，电路原理图2.1所示。 DS18B20是智能温度传感器，它的输入/输出采用数字量，以单总线技术，接收主机发送的命令，根据DS18B20内部的协议进行相应的处理，将转换的温度以串口发送给主机。主机按照通信协议用一个IO口模拟DS18B20的时序，发送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）给DS18B20，并读取温度值，在内部进行相应的数值处理，用图形液晶模块显示各点的温度。在系统启动之时，可以通过4×4键盘设置各点温度的上限值，当某点温度超过设置值时，报警器开始报警，从而实现了对各点温度的实时监控。 每个DS18B20有自己的序列号，因此本系统可以在一根总线上挂接了4个DS18B20，通过CRC校验，对各个DS18B20的ROM进行寻址，地址符合的DS18B20才作出响应，接收主机的命令，向主机发送转换的温度。采用这种DS18B20寻址技术，使系统硬件电路更加简单。