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1、 目录1 设计概述 .21.1 设计目标和要求 .21.2 设计思路 .22 系统方案及硬件设计 .32.1 设计方案 .32.2 方案的硬件总体方框图 .32.3 温度传感器 DS18B20 测温原理 .42.4 硬件设计 .82.4.1 主控制器 ATmega16.82.4.2 复位电路 .82.4.3 时钟振荡电.82.4.4 报警点调节电路.9 2.4.5 显示电路 .103 软件设计 .103.1 系统分析 .103.2 各子程序及其流程图设计 .113.2.1 初始化子程序 .113.2.2 DS1820 的读写字节子程序 .123.2.3 温度读取及转换子程序 .133.2.4
2、计算温度子程序 .143.2.5 温度显示子程序 .153.2.6 报警子程序 .164 proteus 软件仿真 .184.1 系统仿真设计 .184.2 仿真结果分析 .185 系统原理图 .196 心得体会 .20- 1 -1 设计概述1.1 设计目标和要求1.用所学的单片机知识设计制作数字温度计；2.测温范围是-20-70 ；3.误差小于 0.5；4.所测的温度值可以由 LCD 数码管直接显示；5.可以任意设置上下限温度的报警功能；6.进一步熟悉 proteus,protel,word 软件的功能和使用方法；1.2 设计思路首先确定我们所设计的是一个数字温度计，由单片机、温度传感器以及
3、其他电路共同实现。根据所要实现的功能，先在 proteus 软件上仿真。根据所选用的硬件可以将整个软件设计分为若干子程序，有初始化、查询时间、发送指令、读取数据、显示温度等构成，可将以上子程序分别设计，实现各自的功能，再在子程序中调用，就可以实现预期的目标。在 proteus 软件里画出相应的电路图，将编写好的程序的编译后的文件下载到 proteus 电路图的单片机里，进行仿真，对温度传感器设置不同的参数，看是否达到了我们设计所要求的目标，如果不符合要求，需要检查程序算法和硬件连接是否有误。若仿真成功，就按照电路图焊接硬件。- 2 -2 系统方案及硬件设计2.1 设计方案采用数字温度芯片DS1
4、8B20 测量温度，输出信号全数字化。采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和ATmega16单片机构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,也可直接与计算机连接。采用ATmega16单片机控制，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。该系统利用ATmega16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温度。该系统扩展性非常强。该测温系统电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单。2.2 方案的硬件总体方框图基于增强的 AVR RISC 结构的低功
5、耗 8 位 CMOS 微控制器 ATmega16，温度传感器采用的 DS18B20，用四位数码管显示温度。图 1- 3 -2.3 温度传感器 DS18B20 测温原理DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新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 的性能特点如下：（1）独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）DS18B20 支持多点组网功能，多个 D
6、S18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网测温；（3）无须外部器件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；（4）可通过数据线供电，电压范围为 3.0-5.5；（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）报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；（9）负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；（10）测量结果直接输出数字温度信号，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DS
7、18B20 采用 3 脚 PR35 封装或 8 脚 SOIC 封装，其引脚排列及内部结构框图如图 2 及图 3 以及图 4 的测温原理图如下所示：- 4 -图 2 引脚排列图 3 内部结构框图预置 斜率累加器比较低温度系数振荡器 计数器 1温度寄存器Tx 预置=0高温度系数振荡器-0计数器 2T1加 1停止T2图4 DS18B20 测温原理图- 5 -64 位 ROM 的结构开始 8 位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有 48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 检验码，这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器 TH 和 TL，可通过软件写
8、入户报警上下限。DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电擦除的 EERAM。高速暂存 RAM 的结构为 8 字节的存储器，结构如图 4 所示。头 2 个字节包含测得的温度信息，第 3 和第 4 字节 TH 和 TL 的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第 5 个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20 工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图 5 所示。低 5 位一直为 1，TM 是工作模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式，DS18B20 出厂时该位被设置为 0，用户不要去改动，R1 和 R0 决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。TM R1 R0 1 1 1 1 1图
