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1、单片机课程设计报告设计课题：DS18B20数字温度计的设计专业班级： 09 通信工程 小组成员：金双凤066谭晓平153朱传毅指导教师： 田茂 设计时间： 2011-11-202011-12-25DS18B20数字温度计的设计1、 功能要求数字温度计测温范围在-55+125，误差在0.5以内，采用四位一体七段数码显示管直接显示。2、 方案论证在日常生活及工农业生产中，经常要用到温度的检测及控制，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，需要比较多的外部硬件支持。其缺点如下：硬件电路复杂；软件调试复杂；制作成本高。 本数字温度计设计采用温度传感器DS
2、18B20作为检测元件，测温范围55125，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，具有低成本和易使用的特点。 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。数字温度计总体结构框图如图1所示。图1 数字温度计总体结构框图三、系统硬件电路的设计温度计电路的设计原理图如图2所示，控制器使用单片机AT89C2051，温度传感器使用DS18B20，用4位共阳七段数码显示管以动态扫描法实现温度显示。图2 设计原理图（1） 主控制器单片机AT89C2051具有低电压供电和小体积等特点，两个端口刚好满
3、足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用。系统可用两节电池供电。（2） 显示电路显示电路采用4位共阳七段数码显示管，从P1口输出段码，列扫描用P3.0P3.3口来实现，列驱动用9012三极管。（3） 温度传感器工作原理a.DS18B20的性能特点DS18B20温度传感器是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，并且可根据实际需要通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能；不需要外部器件；可通过数据线供电，电压范围
4、为3.05.5V；零待机功耗；温度以912位数字量读出；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的器件；负电压特性，电源电压接反时，温度计不会因发热而烧毁，只是不能正常工作。b.DS18B20的内部结构 DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图3所示。图3 DS18B20内部结构框图 64位ROM的位结构如图4所示。开始8位是产品类型的编号；接着是每个器件的唯一的序号，共有48位；最后8位的前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用单线进行通信的原因。非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限数
5、据。图4 DS18B20的64位ROM的位结构 DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂缓RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPROM。高速暂缓RAM的结构为9字节的存储器，其结构如图5所示。前2字节包含测得的温度信息。第3和第4字节是TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5字节为配置寄存器，其内容用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。图5 DS18B20高速暂缓RAM的结构图该字节各位的定义如图6所示，其中，低5位一直为1；TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，在DS18B20
6、出厂时，该位被设置成0，用户不要去改动；R1和R0决定温度转换的精度位数，即用来设置分辨率，其定义方法见下表。图6 高速暂缓RAM各位字节的定义由表可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且设定的分辨率越高，所需要的温度数据转换时间就越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存RAM是第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节是前面所以8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。当DS18B20接受到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式储存在高速暂缓RAM的第1、2字节中。单片机可以通过单线接口读出该
7、数据，读数据时，低位在先，高位在后，数据格式以0.0625/LSB形式表示。温度值格式如图7所示。图7 DS18B20温度值格式图中，S表示符号位。当S=0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变为原码，再计算十进制值。DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比较，若TTH或T0;t-);/*显示扫描函数*/scan()char k; for(k=0;k4;k+) /四位LED扫描控制 Disdata=dis_7displayk; if(k=1)Disdata=(dis_7displayk&0x7f); discan=scan_conk;delay(90);discan=0xff; /*18B20复
