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1、电信课程设计报告何先泉 作者： 日期：湖南商学院北津学院?单片机?课程设计(实习)报告题目 温度采集系统 姓 名:何先泉学 号:100912021专 业:电子信息工程班 级:电信1021指导教师:张晓峰职 称:计算机与信息工程系2021年7月课程设计(实习)评审表姓 名何先泉系 部计信学院学 号100912021专业班级电信1021题 目评审意见评审成绩指导教师签名职称评审时间 年 月 日计算机与信息工程系课程设计作品穿插验收表题目温度采集系统采用DS18B20温度传感芯片，测量实时温度参与人员姓 名何先泉班 级电信1021学 号100912021设计任务与要求：采用DS18B20温度传感芯片
2、，测量实时温度，并在LCD1602液晶显示屏，显示当前的温度值。个人作品完成情况：通过对DS18B20温度传感芯片的了解，通过仿真软件设计模拟电路并焊接硬件电路，设计温度采集程序，最终实现作品实物。能实现对温度的测量。指导教师验收情况： 指导教师签名：_ 年 月 日教师验收情况： 验收教师签名：_ 年 月 日目 录一、概述2二、内容21、课程设计题目22、课程设计目的23、设计任务和要求34、正文3一、方案选择与论证3三、系统的具体设计与实现41、系统的总体设计方案52、硬件电路设计5a、单片机控制模块5b、温度传感器模块5四、软件设计121、主程序122、读出温度子程序123、温度转换命令子
3、程序124、计算温度子程序13五、完整程序如下：13六、设计体会18七、参考文献19一、概述 2009年6月14日随着时代的进步和开展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比拟成熟的技术。本文主要介绍了一个基于89S51单片机的测温系统，详细描述了利用液晶显示器件传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进展了详尽分析，特别是数字温度传感DS18B20的数据采集过程。对各局部的电路也一一进展了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程
4、宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统构造简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进展现场温度测量，有广泛的应用前景。关键词： 单片机AT89C51、DS18B20温度传感器、液晶显示LCD1602。二、内容1、课程设计题目 基于DS18B20的温度传感器2、课程设计目的通过基于MCS-51系列单片机AT89C51和DS18B20温度传感器检测温度，熟悉芯片的使用，温度传感器的功能，数码显示管的使用，汇编语言的设计；并且把我们这一
5、年所学的数字和模拟电子技术、检测技术、单片机应用等知识，通过理论联系实际，从题目分析、电路设计调试、程序编制调试到传感器的选定等这一完整的实验过程，培养了学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以到达提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，为毕业设计和以后工作打下一个良好的根底。 3、设计任务和要求 以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个数字温度计，采用数字温度传感器DS18B20为检测器件，进展单点温度检测，检测精度为0.5摄氏度。温度显示采用LCD1602显示，两位整数，一位小数。 系统总体仿真图板上实现效果图 4、正文 一、方案选择与论证 根
6、据设计任务的总体要求，本系统可以划分为以下几个根本模块，针对各个模块的功能要求，分别有以下一些不同的设计方案：1、温度传感模块方案一：采用热敏电阻，热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的，也不能满足测量范围。在温度测量系统中，也常采用单片温度传感器，比方AD590，LM35等。但这些芯片输出的都是模拟信号，必须经过A/D转换后才能送给计算机，这样就使测温系统的硬件构造较复杂。另外，这种测温系统难以实现多点测温，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。 方案二：采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬
7、件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C51构成的温度装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。 综上分析，我们选用第二种方案。温度传感模块仿真图(2)、显示模块 方案一：采用8位段数码管，将单片机得到的数据通过数码管显示出来。该方案简单易行，但所需的元件较多，且不容易进展
8、操作，可读性差，一旦设定后很难再参加其他的功能，显示格式受限制，且大耗电量大，不宜用电池给系统供电。 方案二：采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的园艺通兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数，采用RT1602两行十六个字符的显示，能同时显示其它的信息如日期、时间、星期、温度。 综上分析，我们采用了第二个方案显示模块仿真图三、系统的具体设计与实现 1、系统的总体设计方案 采用AT89S52单片机作为控制核心对温度传感器DS18B20控制，读取温度信号并进展计算处理，并送到液晶显示器LCD1602显示。 按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块
9、组成：主控制器、测温电路和显示电路。数字温度计总体电路构造框图如图下所示。 2、硬件电路设计a、单片机控制模块 该模块由AT89C51单片机组成在设计方面，AT89C51的EA接高电平，其外围电路提供能使之工作的晶振脉冲、复位按键，四个I/O分别接8路的单列IP座方便与外围设备连接。 当AT89C51芯片接到来自温度传感器的信号时，其内部程序将根据信号的类型进展处理，并且将处理的结果送到显示模块，发送控制信号控制各模块。 b、温度传感器模块DS18B20相关资料 1、DS18B20原理与分析 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改良型智能温度传感器。与传统
10、的热敏电阻相比，它能够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912位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线单线接口读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统构造更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改良，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。 以下是DS18B20的特点： 1独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时
11、仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 2在使用中不需要任何外围元件。 3可用数据线供电，电压范围：+3.0 +5.5 V。 4测温范围：-55 - +125 。固有测温分辨率为0.5 。 5通过编程可实现9-12位的数字读数方式。 6用户可自设定非易失性的报警上下限值。 7支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。 8负压特性，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。 2、DS18B20的测温原理 DS18B20的测温原理上图所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温
12、度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门翻开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进展计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器1和温度存放器中，减法计数器1和温度存放器被预置在 -55 所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进展减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度存放器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开场对低温度系数晶振产生的脉冲信号进展计数，如此循环直到减法计数器2计数
13、到0时，停顿温度存放器值的累加，此时温度存放器中的数值即为所测温度。图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度存放器值到达被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。 另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进展。操作协议为：初始化DS18B20发复位脉冲发ROM功能命令发存储器操作命令处理数据。 DS18B20工作过程一般遵循以下协议：初始化ROM操作命令存储器操作命令处理数据 初始化 单总线上的所有处理均从初始化序列开场。初始化序列包括总线主机发出一复位脉冲，接着由附属器件送出存在脉冲。存在脉冲让总线控制器知道DS1820 在总线上且已准备好操作。 ROM操作命令 一旦总线主机检测到附属器件的存在，
