基于单片机的数字温度计设计报告.doc

数字温度计设计报告 湖 南 理 工 学 院 姓名： 赵灿灿 班 级： 1202班 院 别： 物 电 专 业：电子科学与技术 学 号： 指导老师：梅孝安 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一、引言 2 二、设计任务与要求 3 三、设计方案 3 1、设计方案选择 3 2、温度传感器DS18B20介绍及其测温原理 4 四、系统硬件电路的设计 6 1、主控制器 6 2、显示电路 7 3、DS18B20与单片机的接口电路 8 五、系统的软件设计 9 1、主程序 9 2、读出温度子程序 9 3、温度转换命令子程序 10 4、计算温度子程序 11 六、测试与仿真 11 七、心得体会 12 参考文献 13 附录： 14 引言 在日常生活及工农业生产中，经常要用到温度检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻，而热电偶和热电阻输出的一般都是电压，需要信号调理电路、A/D转换及相应的接口电路，才能把电压信号转换成数字信号送到计算机去处理，硬件电路复杂，制作本钱高。数字温度计的出现，使得这些问题迎刃而解，它不仅拓宽了温度计的应用范围，而且具有实时性、准确性、高效性等特点。 本次设计采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20作为检测元件，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，具有低本钱和易使用的特点。 设计任务与要求 应用所学知识设计一个数字温度计，要求： 1、测温范围在-55 ~ +125℃； 2、误差在±0.5℃以内； 3、采用液晶屏显示测量温度值； 设计方案 设计方案选择 本次设计采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20作为检测元件，测量范围为-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，具有低本钱和易使用的特点。 按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。总体电路结构框图如图1所示。 DS18B20 DS18B20 主 控 制 器 显示电路 扫描驱动 图1 数字温度计总体电路结构框图 温度传感器DS18B20介绍及其测温原理 〔1〕DS18B20的性能特点 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式温度传感器，采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，如图2所示。DQ(2脚)为数字信号输入/输出端，GND〔1脚〕为电源地，VDD〔3脚〕为外接供电电源输入端〔在寄生电源接线方式时接地〕。DS18B20的性能特点如下： ① 单线接口，只有一根信号线与CPU连接； ②DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网测温； ③传送串行数据，不需要外部元件。 ④可通过数据线供电，电压范围为3.0-5.5Ｖ； ⑤零待机功耗； ⑥温度以9或12位数字，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温； ⑦用户可定义报警设置； ⑧ 报警有哪些信誉好的足球投注网站命令识别并标志超过程序限定温度的器件； ⑨ 现场温度以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。 图2 DS18B20引脚排列图 〔2〕DS18B20的内部结构 图3 DS18B20内部结构图 DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。完成后的温度值用16位符号扩展的二进制补码读数形式存储在高速暂存RAM的第0、1字节中。单片机可以通过单线接口读出该数据。读数据时，低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃ S S S S S 26 25 24 23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4 符号位 整数局部 小数局部 〔3〕DS18B20的测温原理 DS18B20的测温原理如图4所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号给计数器1 。高温度系数晶振随温度变化其振动频率明显改变，所产生的信号作为计数器2 的脉冲输入。 系统硬件电路的设计 主控制器 主控制器选用Atmel公司89系列单片机中AT89C51。AT89C51单片机片内有4KB的Flash存储器，可以在线下载程序，方便在系统的开发过程中进行程序的调试。晶振采用12MHZ。 图5 AT89C51外部芯片及引脚排列图 显示电路 采用液晶显示屏LCD1602显示，第一行显示“Current temp〞,第二行显示实时温度。用P0口进行LCD1602的数据写操作，P2.0 ~P2.2口进行LCD1602的命令控制端口。电路图如下： 图6 温度显示电路 DS18B20与单片机的接口电路 DS18B20与单片机的连接有两种方法，一