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1、基于 DS18B20 的数字温度计设计学生姓名： 学 号： 所在院系： 工学院机械系 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导老师： 2011 年 10 月 17 日2011 年 10 月 28 日黄河科技学院i目 录第 1 章 绪论 .11.1 课题意义及发展前景 .11.2 设计内容及性能指标 .1第 2 章 系统方案论证 .2第 3 章 系统器件选择 .33.1 主控芯片介绍 .33.2 温度传感器的选择 .33.3 显示元件的选择 .7第 4 章 硬件设计 .84.1 复位电路 .84.2 时钟电路 .84.3 显示电路 .94.4 测温电路 .94.5 控制电路 .94.6 报警电路
2、.104.7 整机电路及工作原理 .10第 5 章 软件设计 .125.1 主程序模块 .125.2 温度相关模块 .135.3 时间相关模块 .195.4 中断相关程序 .205.5 其他相关程序 .216.PROTEUS 进 行仿真 .226.1 PROTEUS简介 .226.2 PROTEUS仿真图 .22总结 .25参考文献 .26附录 A：源程序 .27附录 B：元件清单 .35黄河科技学院1第1章 绪论1.1 课题意义及发展前景随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在信
3、息采集、信息传输和信息处理中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器模拟集成温度传感器智能集成温度传感器计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU).社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基
4、础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，基于单片机的数字温度计设计与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。本设计为基于DS18B20和AT89C51单片机的温度测量及控制系统的硬件结构以及C 语言程序设计
5、，系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。1.2 设计内容及性能指标本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下：1、利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度2、用数码管进行实际温度值显示和时间显示3、能够根据需要方便设定上下限报警温度黄河科技学院2第2章 系统方案论证本次设计采用如图所示系统原理结构框图图2-1 系统原理结构框图通过数字温度芯片对外界温度进行读取，并通过单片机进行转换，再由数码管进
6、行直观的数字显示.同时设定温度比较程序，由单片机进行测量温度与设定温度的比较，若不在设定温度范围内，则令蜂鸣器报警。单片机选用AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。它是具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS51 的CMOS产品.不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，而且继承和扩展了MCS 48单片机的体系结构和指令系统。数字温度芯片采用DS18B20测量温度，输出信号全数字化.便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好.在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度.采用51单片机控制
7、，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便，既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC机通信上传数据.利用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度.利用按键来进行调时和温度查询。可以看出此方案测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单。黄河科技学院3第3章 系统器件选择3.1 主控芯片介绍主控芯片选择单片机 AT89C51，该单片机具有低电压供电和体积小等特点，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。AT89C51
8、 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，内置功能强大的微型计算机的 AT89C51 提供了高性价比的解决方案。AT89C51 是一个低功耗高性能单片机，40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O ）端口，同时内含 2 个外中断口，2 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，AT89C51 可以按照常规方
9、法进行编程，也可以在线编程.其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。AT89C51主要功能特性：与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 3.2 温度传感器的选择由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部元件支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高.这里采用 DALLAS 公司的数字温度传感器 DS18B20 作为测温元件。3.2.1 DS18B20 性能特点: 独特的单线接口方式，DS18B20 在与微处理器连接时仅需要
