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1、北京交通大学机械与电子控制工程学院数字温度传感器测温显示系统说明书学院：机械与电子控制工程学院班级：组长：组员：时间：2011-7-1目录任务书-3摘要-4正文-4总体设计方案第1章 主控制器1.1AT89C51 特点及特性-41.2管脚功能说明-51.3振荡器特性-71.4芯片擦除-7第2章 温度采集部分设计2.1.DS18B20 技术性能描述-72.2.DS18B20 管脚排列及内部结构-82.3.DS18B20 工作原理-82.4.DS18B20 控制原理-112.5.DS18B20 与单片机地接口电路-12第3章 硬件电路与系统软件的设计及分析3.1.主板电路-133.2.软件程序分析
2、（流程图）-14第4章 总结与体会-19参考文献-20附录-21任务书扩展数字温度传感器DS18B20进行温度检测，显示器采用六位共阴极数码管显示，设计按键4个。控制系统能够实现：1、系统实时检测室内温度并在数码管上显示；2、采用按键对温度控制的上下限进行设定（用4个按键分别对最低限、最高限温度值进行增一减一操作）；3、当超过温度上限时，蜂鸣器报警（或绿色发光二极管亮）；低于下限时，红色发光二极管亮。任务分配：工作分配表软硬件设计及仿真，协调工作焊接电路板，上机调试课程设计论文的编写PPT制作在设计过程中随时需要查找资料摘要随着现代社会的发展，单片机在我们的日常生活中扮演了越来越重要的角色。它
3、已逐渐深入到我们生活，工作等各个领域。其中，数字温度传感器就是一个很好的例子。与传统温度计相比，数字温度传感器具有读数方便，测量范围广，测量准确等特点。本次课程设计就为大家详细介绍基于单片机控制的数字温度传感器控制系统。它可以设置温度控制的上下限，当温度高于上限时，蜂鸣器报警，当低于下限时，发光二极管发光。本文介绍了数字温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器和89C51单片机为控制器构成的温度控制系统的工作原理及程序设计进行了相关介绍。正文关键词：蜂鸣器、发光二极管、数字温度传感器DS18B20、AT89C51单片机第1章 主控制器1.1.AT89C51 特点及特性4K字
4、节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。它是带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多统嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚排列如图所示：主要特性：与MCS-51 兼容4K字节可编程FLASH存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0H
5、z-24MHz三级程序存储器锁定1288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1.2.管脚功能说明VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流
6、。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
7、P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器
8、写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才
9、起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振
10、荡器的输出。1.3.振荡器特性: XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。1.4.芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持
11、两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 第2章 温度采集部分设计2.1.DS18B20 技术性能描述独特的单线接口方式，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。测温范围为55+125，固有测温分辨率0.5。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。工作电源: 35V/DC。 在使用中不需要任何外围元件；测量结果以912位数字量方式串行传送；不锈钢保护管直径 6 。适用于DN1525, DN40DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温。PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁， 但不能正常工作。独特的一线接口，只需要一条口线通信 多点能力，简化了分布式温度传感应用 无需外部元件 可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源 测量温度范围为-55 C至+125 。华氏相当于是-67 F到257华氏度 -10 C至+85 C
