《基于AT89C52单片机的DS18B20温度传感器设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于AT89C52单片机的DS18B20温度传感器设计报告（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于AT89C52单片机的DS18B20温度传感器设计报告设计时间：12月22日12月26日班 级： 应用电子4班 姓 名： 梁 志 勇 报告页数： 25页 广东工业大学课程设计报告设计题目：基于AT89C52单片机的DS18B20温度传感器 学院：信息工程学院 专业：应用电子技术 班：4班 学号：3111002702 姓名：梁志勇 (合作者_号_) 成绩评定_教师签名_摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本次课程设计主要设计一个基于89C51单片机的数字温度传感器DS18B20开发测温系统，重点学习掌握对传感器在单片机
2、下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程的详尽分析，提高电路设计的技巧。该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、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AT89C52结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，有广泛的应用前景。关键词：单片机；温度采集；AT89C52；DS18B20；目 录1 设计任务12 总体方案设计12.1 方案论证121.1 方案一12.1.2 方案二12.2 总体设计框图及电路23 硬件设计33.1
3、单片机系统33.2 数字温度传感器模块43.2.1 DS18B20性能43.2.2 DS18B20外形及引脚说明43.2.3 DS18B20接线原理图53.2.4 DS18B20时序图53.2.5 数据处理63.3 1602液晶显示电路74 软件设计84.1 主程序模块84.2 读温度值模块94.3 中断模块104.4 温度报警模块104.5程序开发10 4.6 PCB电路板的制作.195 程序的仿真及产品调试206 总结与讨论23参考文献：24附录：元器件清单1 设计任务采用方案一（温度传感器LM35，3位半A/D转换器）或者方案二（52单片机，温度传感器DS18B20），数码管或者液晶显示
4、，设计一个日常温度数字计。 产品指标及技术要求： 温度显示范围：045摄氏度 数字显示分辨率：0.1摄氏度 精度误差：小于等于0.5摄氏度 电路工作电源可在59V范围内工作2总体方案设计 2.1方案论证 2.1.1方案一采用温度传感器LM35，3位半A/D转换器，数码管或者液晶显示，设计一个日常温度数字计。本方案主要利用硬件电路连接，通过更改电路器件参数，显示出3位半温度，并没有利用软件编程。本方案设计简单，但电路复杂，这种设计需要用到A/D转换电路，增大了电路的复杂性，而且要做到高精度也比较困难。并且基本电路中所需要的器件和芯片成本不便宜。 2.1.2方案二采用AT89C52单片机，温度传感
5、器DS18B20，数码管或者液晶显示，设计一个日常温度数字计。本方案主要利用硬件电路连接，通过软件编程，显示出3位半温度。本方案设计比较难，要同时考虑硬件的连接和软件编程，但电路简单，另外DS18B20具有3引脚的小体积封装，测温范围为-55+125摄氏度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，其测量范围与精度都能符合设计要求。并且基本电路中所需要的器件和芯片成本便宜。以上两种方案相比较，第二种方案的电路、软件设计更简单，成本便宜，此方案设计的系统在功耗、测量精度、范围等方面都能很好地达到要求，故本设计采用方案二。 12.2总体设计框图及电路本方案设计的系统由单片机系统、数字温度传感器、液晶160
6、2显示模块、时钟模块组成，其总体架构如下图1。AT89C52单片机1602液晶显示电路温度传感器时钟，复位电路 电路设计:AT89C52单片机最小系统+DS18B20数字温度传感器模块+液晶1602驱动显示模块 图1单片机最小系统 图2 DS18B20数字温度传感器模块 2 图3液晶1602驱动显示模块 3硬件设计3.1 单片机系统 AT89C52单片机引脚介绍 AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的89C52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚
7、测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接11.0592MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件编程定义。 图4 晶振电路图 图5 复位电路图 3 图6 单片机管脚图3.2 数字温度传感器模块 3.2.1 DS18B20性能l 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通信l 简单的多点分布应用l 无需外部器件l 可通过数据线供电l 零
8、待机功耗l 测温范围-55+125，以0.5递增l 可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625l 温度数字量转换时间200ms，12位分辨率时最多在750ms内把温度转换为数字l 应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计和任何热感测系统l 负压特性：电源极性接反时，传感器不会因发热而烧毁，但不能正常工作 3.2.2 DS18B20外形及引脚说明l GND：地l DQ：单线运用的数据输入/输出引脚l VD：可选的电源引脚 4图7 DS18B20外形及引脚 3.2.3 DS18B20接线原理图单总线通常要求接一个约4.7K左右的上拉电阻，这样，当总
9、线空闲时，其状态为高电平。图8 DS18B20接线原理图 3.2.4 DS18B20时序图主机使用时间隙来读写DS18B20的数据位和写命令字的位。1.初始化时序 5图9 DS18B20初始化时序2.DS18B20读写时序图10 DS18B20读写时序 3.2.5 数据处理高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如表5所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在 高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后。 6图11 字节分配下表为12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位
10、，如果测得的温度大于0， 这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际 温度。 例如+125的数字输出为07D0H，实际温度=07D0H*0.0625=2000*0.0625=125。例如-55的数字输出为FC90H，则应先将11位数据位取反加1得370H（符号位不变，也不作运算），实际温度=370H*0.0625=880*0.0625=55。可见其中低四位为小数位。图12 DS18B20温度数据表 3.3 1602液晶显示电路 LCD1602引脚功能说明第1脚：VSS为电源地 第2脚：VDD接5
11、V电源正极 7第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。 第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。 第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端。 第714脚：D0D7为8位双向数据端。 第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极 图13 1602液晶显示电路及实物图4 软件设计 4.1 主程序模块 主程序需要调用3个子程序，分别为：l 实时温
12、度显示子程序：驱动液晶1602把实时温度值送出在液晶屏显示l 中断定时及显示子程序：驱动液晶1602把定时时钟送出在液晶屏显示l 温度设定、报警子程序：设定报警温度值，当温度超过或者低于该值时产生报警，即驱动液晶屏显示不同的界面主程序流程图：显示温度时钟，温度报警对温度传感器进行设置，读取温度，对中断定时数据处理转化返回开始开始 8 4.2 读温度值模块 读温度值模块需要调用4个子程序，分别为：l DS18B20初始化子程序：让单片机知道DS18B20在总线上且已准备好操作l DS18B20写字节子程序：对DS18B20发出命令l DS18B20读字节子程序：读取DS18B20存储器的数据l 延时子程序：对DS18B20操作时
