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1、 题题 目：目：基于 51 单片机的巡回测温系统院院 系：系：电气信息工程系专专 业：业：电气工程及其自动化班班 级：级：2007 级 2 班姓姓 名：名：苑军涛学学 号：号：20071502056指导教师：指导教师：刘振永2011年4月17日毕 业 设 计（论 文）I基于基于 51 单片机的巡回测温系统单片机的巡回测温系统 【摘要摘要】随着电子技术的发展，有无液晶显示功能成为消费者购买现代电子产品时的衡量标准，温度显示作为液晶显示的基本技术在电子设计中显得更加举足轻重。本系统的设计电路以 51 单片机作为控制器，主要有液晶显示电路、功能控制电路、传感器电路和键盘电路 4 部分。吸收了硬件软件
2、化的思想，大部分功能通过软件来实现，既保证了电路简单化，也使得系统的稳定性得到了很大提高。【关键词关键词】51 单片机、温度、液晶屏IIThe circuit temperature measured system based on 51 Single-chip【Abstract】【Abstract】With the development of electronic technology,the availability of liquid crystal display functions becomes a standard of buying electronic production
3、,temperature display as the basic liquid crystal display technology in the electronic design appears to be more important.The circuit designs of system with 51 Single-chip as a controller,including liquid crystal display circuit,function controlling circuit,sensor circuit and keyboard circuit.To abs
4、orb the ideas of hardw are transforming software,most of the functions achieved through software,notonly to guarantee the circuit simplistic,but also to improve the stability of the system. 【Key Words】51 Single-chip、temperature、LCD screenIII目目 录录1 引言 .1 2 温度的测量 .1 2.1 DS18B20 相关特性.1 2.2 DS1820 的详细应用
5、说明2 2.3 测温操作5 3 控制器 .9 3.1 主要性能参数： .9 3.2 功能特性概述： 10 3.3 功能引脚说明 10 4 显示器 12 4.1 显示器基本特性:12 4.2 串口接口管脚信号.13 4.3 透射电子显微镜(TEM) .13 4.4 模块主要硬件构成说明.14 4.5 指令说明.15 5 系统总原理图及各小图 17 结论 20 参考文献 21 致谢 21- 1 -1 1 引言引言温度用液晶显示是非常必要的，很多人在选购电子产品时会选择带有液晶显示功能的，液晶显示给人一种清晰、美观的感觉，并具有不易造成视疲劳、亮度可调节等众多优点，一款电子产品带有液晶在一定程度上使
6、人觉得此产品比较先进，所以本设计采用了 12864 液晶作为显示器。本文简单介绍了单片机巡回测温系统的设计方法，并介绍了本系统的测温原理、显示原理等。2 2 温度的测量温度的测量在温度采集部分传感器的选取是很重要的，本系统选择的是 DS18B20 单线数字温度传感器，其价格比较便宜，仅在 8 元左右，而且精度也比较高，最高可达0.5。DS18B20 的输出信号为数字信号，省去了一般传感器输出模拟信号后在转换为数字信号的麻烦，所以不需要 AD 转换就可以由单片机直接读取数据。2.12.1 DS18B20DS18B20 相关特性相关特性Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820 是世
7、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，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的“DS18B20”体积更小、更经济、更灵活。使您可以充分发挥“一线总线”的长处。同 DS1820 一样，DS18B20 也 支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55C+125C，在-10+85C 范围内,精度为0.5C。DS1822 的精度较差为 2C 。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。与前一代产品不同，新的产品支持 3V5.5
8、V 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20 可以程序设定 912 位的分辨率，精度为0.5C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在 EEPROM 中，掉电后依然保存。DS18B20 的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常- 2 -出色！DS1822 与 DS18B20 软件兼容，是 DS18B20 的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的 EEPROM，精度降低为2C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。继“一线总线”的早期产品后，DS1820 开辟了温度传感器技术的新概
9、念。DS18B20 和 DS1822 使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。新特点:适用电压为 3V5V与 DS1820 软件略有不同912 位分辨率可调TO-92、SOIC 及 CSP 封装可选，经济型版本无 EEPROM 合自己的经济的测温系统。传统特性： 测温范围-55C +125C -10C to +85C 范围内0.5C ， （DS1822 除外） 用户可定义的EEPROM，设定的报警温度存在非易失存储器中（DS1822 除外） 无需外部元件 “一线总线”特征: 独特的电源和信号复合在一起 仅使用一条口线 每个芯片唯一编码，支持联网寻址 简单的网络化
10、的温度感知 零功耗等待2.22.2 DS1820DS1820 的详细应用说明的详细应用说明特性 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行 通讯 简单的多点分布应用 无需外部器件 可通过数据线供电- 3 - 零待机功耗 测温范围-55+125，以0.5递增。华氏器件-67+2570F，以0.90F 递增 温度以9 位数字量读出 温度数字量转换时间200ms（典型值） 用户可定义的非易失性温度报警设置 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 应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统说明 DS1820 数字温度计以9 位数字量的形式反映器件的温度值。 DS1820
11、通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央微处理器和DS1820 之 间仅需一条连接线（加上地线） 。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获 得，无需外部电源。 因为每个DS1820 都有一个独特的片序列号，所以多只DS1820 可以同时连在一 根单线总线上，这样就可以把温度传感器放在许多不同的地方。这一特性在HVAC 环境控制、探测建筑物、仪器或机器的温度以及过程监测和控制等方面非常有用。引脚说明概览 图1 的方框图示出了DS1820 的主要部件。DS1820 有三个主要数字部件：1） 64 位激光ROM，2）温度传感器，3）非易失性温度报警触发器TH 和TL。器件用如 下方式从单线通讯
12、线上汲取能量：在信号线处于高电平期间把能量储存在内部电容 里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电 源（电容）充电。DS1820 也可用外部5V 电源供电。DS1820 依靠一个单线端口通讯。在单线端口条件下，必须先建立 ROM 操作协- 4 -议，才能进行存储器和控制操作。因此，控制器必须首先提供下面 5 个 ROM 操作命令之一：1）读 ROM，2）匹配 ROM，3）搜索 ROM，4）跳过 ROM，5）报警搜索。这些命令对每个器件的激光 ROM 部分进行操作，在单线总线上挂有多个器件时，可以区分出单个器件，同时可以向总线控制器指明有多少器件或是什么型号的器件
13、。成功执行完一条 ROM 操作序列后，即可进行存储器和控制操作，控制器可以提供 6 条存储器和控制操作指令中的任一条。一条控制操作命令指示 DS1820 完成一次温度测量。测量结果放在 DS1820 的暂存器里，用一条读暂存器内容的存储器操作命令可以把暂存器中数据读出。温度报警触发器 TH 和 TL 各由一个 EEPROM 字节构成。如果没有对 DS1820 使用报警搜索命令，这些寄存器可以做为一般用途的用户存储器使用。可以用一条存储器操作命令对 TH 和 TL 进行写入，对这些寄存器的读出需要通过暂存器。所有数据都是以最低有效位在前的方式进行读写。寄生电源寄生电源的方框图见图 1。这个电路会
14、在 I/O 或 VDD 引脚处于高电平时“偷”能量。当有特定的时间和电压需求时（见节标题“单线总线系统” ） ，I/O 要提供足够的能量。寄生电源有两个好处：1）进行远距离测温时，无需本地电源，2）可以在没有常规电源的条件下读 ROM。要想使 DS1820 能够进行精确的温度转换，I/O 线必须在转换期间保证供电。由于 DS1820 的工作电流达到 1mA，所以仅靠 5K 上拉电阻提供电源是不行的，当几只 DS1820 挂在同一根 I/O 线上并同时想进行温度转换时，这个问题变得更加尖锐。有两种方法能够使 DS1820 在动态转换周期中获得足够的电流供应。第一种方法，当进行温度转换或拷贝到 E
15、2 存储器操作时，给 I/O 线提供一个强上拉。用MOSFET 把 I/O 线直接拉到电源上就可以实现，见图 2。在发出任何涉及拷贝到 E2 存储器或启动温度转换的协议之后，必须在最多 10s 之内把 I/O 线转换到强上拉。使用寄生电源方式时，VDD 引脚必须接地。- 5 -另一种给 DS1820 供电的方法是从 VDD 引脚接入一个外部电源，见图 3。这样做的好处是 I/O 线上不需要加强上拉，而且总线控制器不用在温度转换期间总保持高电平。这样在转换期间可以允许在单线总线上进行其他数据往来。另外，在单线总线上可以挂任意多片 DS1820，而且如果它们都使用外部电源的话，就可以先发一个 Sk
16、ip ROM 命令，再接一个 Convert T 命令，让它们同时进行温度转换。注意当加上外部电源时，GND 引脚不能悬空。温度高于 100时，不使用寄生电源，因为 DS1820 在这种温度下表现出的漏电流比较大，通讯可能无法进行。在类似这种温度的情况下，应使用 DS1820 的VDD 引脚。对于总线控制器不知道总线上的 DS1820 是用寄生电源还是用外部电源的情况，DS1820 预备了一种信号指示电源的使用意图。总线控制器发出一个 Skip ROM 协议，然后发出读电源命令，这条命令发出后，控制器发出读时间隙，如果是寄生电源，DS1820 在单线总线上发回“0” ，如果是从 VDD 供电，则发回“1” ，这样总线控制器就能够决定总线上是否有 DS1820 需要强上拉。如果控制器接收到一个“0” ，它就知道必须
