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1、中文摘要DS18B20为主要元器件，该器件能对温度信号进行A/D变换，直接形成数字式温度数 据输出。DS18B20的测温范围为：-55C+125C，其分辨率可达0.0625C。通过单片机技术 可将DS18B20的温度数据读取出来，同时利用外部EEPROM将大量温度数据存储起来（EEPROM 采用AT24C512, AT24C512串行存储器可存储32700个温度数据）。这作品与目前市售的温度 测试记录仪相比具有体积小、精度高、测量范围宽、记录数据量大、使用方便且成本低等优 点。关键词：DS18B20、单片机、外部存储器、RS232串行通信、PC机AbstractThe DS18 B20 is
2、main dollar spare part, that spare part can carry on A/D transformation to the temperature signal, becoming a numerical type temperature data to outputted directly.The DS18 B20s measuring scope is:-55 C 125 C , its resolution can reach to 0.0625 C .Pass a single slice machine technique can the DS18
3、B20 of the temperature data read, making use of exterior EEPROM to save a great deal of temperature data in the meantime.(the EEPROM adoption AT24 C512, the AT24 saving machine in C512 string line can save 32700 temperature datas)This work sells currently with city of temperature test record the ins
4、trument compare to have a physical volume small, the accuracy is high, the diagraph scope breadth, record data have great capacity, usage convenience and the cost low etc. advantage.Keyword:The DS18 B20, single slice machine, exterior saves a machine, the correspondence, PC machine of RS232 string l
5、ine目录中文摘要1Abstract1目录21引言32总体设计概述32.1作品产生背景32.2硬件方面设计42.3软件设计方面43 DS1820产品的原理及应用设计53.1 DS1820型单线智能温度传感器的原理53.2单线总线系统的电路接法及通讯协议73.2.1 电路接法73.2.2主CPU访问DS1820的工作流程83.3 DS18B20型单线可编程智能温度传感器113.3.1 DS18B20的性能特点113.3.2 DS18B20的使用注意事项124 AT24C512存储器的功能及应用124.1 24C512存储器简介124.2 AT24C512存储器的功能134.3 读存储器的部分程序
6、说明145调试过程175.1硬件部分调试175.2软件部分调试186结束语18致谢19参考文献19附录（一）汇编语言程序设计201弓|言温度采集记录在生活领域、医疗领域、科学研究、生产实践中均有着广泛应用，如测量 病人体温、分析气温变化、控制某生产加工车间的温度等。所以温度的采集记录仪便成为现 代生产、生活中不可缺少的设备之一。目前市场上已有的温度采集记录仪为需经常换纸的跟纸式记录仪和采用热敏电阻传感 器的普通温度仪，如常州热工仪表厂生产的XRZ-Cu50和XRZ-CU100采用的就是采用热电阻 传感器，XRZ-CU50的温度测量范围为：0C150C, XRZCu100的测量范围为十0C100
7、C, 这种温度记录仪精确度为1C，价格为200元左右，体积约为200mm*200mm*180mm,只能 显示即时温度，不可存储温度数据，体积较大；与欧陆公司合资的常州宏基仪器仪表厂生产 的纸记录式温度计，该温度记录议采用在纸上绘制曲线的方法来记录温度数据，虽能把温度 记录下来，但需要人工定时更换记录纸张，且价格较高，在30004000元之间。市场上 也有部分无纸记录仪，采用液晶显示屏作为数据输出，但存在测试精度低、不便于存放大量 温度数据、成本高的缺点。随着人们对产品质量要求的不断提高，生产加工设备机械化水平的不断完善，传统的温度测 试仪在现代化生产中已不能满足要求了。针对以上情况我们设计开发
8、了一种融数字温度传感 器、单片机、PC机、外部存储器和串行通信于一体的掌上型温度采集、记录仪，从而达到 体积小、重量轻、测试精度高、存储容量大、成本低、便于随身携带、随时可进行温度数据 分析的掌上型温度采集记录仪，目前尚无与本作品同档次的温度采集、记录仪，具有较好的 推广应用价值，属国内外首创。2总体设计概述2.1作品产生背景由于温度采集记录在生活领域、医疗领域、科学研究、生产实践中均有着广泛应用，如 测量病人体温、分析气温变化、控制某生产加工车间的温度等。目前市场上已有的温度采集 记录仪为需经常换纸的跟纸式记录仪和采用热敏电阻传感器的普通温度仪，价格高、体积较 大，而且精度低，也有部分无纸记
9、录仪，采用液晶显示屏作为数据输出，但存在测试精度低、 不便于存放大量温度数据、成本高的缺点，我们设计开发了一种融数字温度传感器、单片机、 外部存储器于一体的掌上型温度采集记录仪，从而达到体积小、重量轻、测试精度高、存储 容量大、成本低、便于随身携带、随时可进行温度数据分析的掌上型温度采集记录仪，具有 较好的推广应用价值。本作品是利用智能数字温度传感器DS18B20进行温度采集，DS18B20是美国DALLAS半 导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进产品。DS18B20采集到的温度数据按采样间隔 存入外部存储器24C512中（24C512的容量为64KB，也可根据实际需要选取合适容量的外
10、 部存储器）。2.2硬件方面设计该作品具有极高的可靠性和稳定性，可工作于任何环境底下。电路原理图分为三部分： 温度数据采集部分，即时温度显示驱动部分，温度数据存储部分。（一）温度数据采集部分DS18B20是智能型的数字温度传感器，通信方式为串行通信方式。其数据线与单片机 的P1.1相连接。（二）即时温度显示驱动部分显示驱动方式按常规设计实施，选用高亮度发光LED器件显示。（三）存储部分基于便携式的目的，存储数据设计采用了 AT24C512串行EEPROM器件，该器件体积小、 功耗低，通信采用IIC串行通信协议，AT89C51的P1.3、P1.4和AT24C512的SCL和SDA相 连实现存储功
11、能的。图1硬件原理图2.3软件设计方面软件设计部分按功能主要分三大部分，具体如下所述：（一）主监控程序单片机的主监控程序为：当监测到ONTIME1和ONTIME2时作相应温度的存储、转换、 发送处理，并负责即时温度的显示。（二）定时中断程序采用定时中断是为了隔一定时间让DS18B20采样一次，并把采样到的数据保存到EEPROM 中。（三）串行通信当需要用EEPROM中的数据画出温度变化曲线进行分析时，就运用串行通信子程序完成 数据发送任务。设计部分流程图如下：图2程序流程框图3 DS1820产品的原理及应用设计3.1 DS1820型单线智能温度传感器的原理DS1820采用3脚PR-35封装或8
12、脚SOIC封装，I / O为数据输入/输出端（单线总线） 它属于漏极开路输出，外接上拉电阻后，常态下呈高电平。UDD可供选用的外部+5V电源端， 不用时需接地。GND为地，NC为空脚。主要包括7部分：寄生电源；温度传感器；64 位激光（laser） ROM与单线接口；高速暂存器，即便笺式RAM，用于存放中间数据；H 触发寄存器和TL触发寄存器，分别用来存储用户设定的温度的上、下限tH、tL值； /存储与控制逻辑；/8位循环冗余码（CRC）发生器。下面分别介绍各部分的工作原理。1. 寄生电源寄生电源由二极管VD1、VD2和寄生电容C所组成。电源检测电路用于判定供电方式并 输出相应的逻辑电平“0”
13、表示用寄生电源供电，“1”表示用外部电源供电），以便高速暂 存器能够读出数据和电平。采用寄生电源供电时UDD端需接地，DS1820就从单线总线上获 取电源。当I/O线为高电平时VD1导通，VD2截止，除向DS1820供电外，还把部分电能储 存在C中。当I/O线为低电平时，VD1截止，改由C上的电压UC继续向DS1820供电。该寄 生电源有两个显著优点：第一，检测远程温度时无须本地电源；第二，在缺少正常电源时也 能读ROM。使用寄生电源时应注意，在温度转换期间CPU应使I/O线保持高电平。若使用外 部电源UDD，就通过VD2向器件供电，此时VD1截止。N片DS182 0与单片机的接线，R为上拉电
14、阻，典型值可取5.1kQ或4.7kQ。主CPU和DS1820所用的电源电压，分别用UCC、 UDD表示，下同。现将单片机的P1.0端接单线总线，加总线驱动电源后，理论上总线最多 可挂248片DS1820。单片机依次发出操作指令，各片DS1820即可在200500ms之内完成温 度转换。2. 原理在DS1820内部测温电路中温度系数振荡器用于产生稳定的频率f0，高温度系数振荡器则相 当于T/f转换器，能将被测温度t转换成频率信号f0图中还隐含着计数门，当计数门打开 时，DS 1820就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲f0进行计数，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
15、测量前，首先将-55C所对应的基数分别 置入减法计数器、温度寄存器中。在计数门关闭之前若计数器已减至零，温度寄存器中的数 值就增加0.5C。然后，计数器依斜率累加器的状态置入新的数值，再对时钟计数，然后减 至零，温度寄存器值又增加0.5C。只要计数门仍未关闭，就重复上述过程，直至温度寄存 器达到被测温度值。这就是DS1820的测温原理。斜率累加器能对振荡器的非线性予以补偿， 提高测量精度。需要指出，温度值本应为9位（其中，符号占一位）但因符号位又被扩展成高8位，故 实际以16位补码的形式读出。其中高8位代表符号，“0”表示t0C，1”表示tV0C； 低8位则以0.5C/ LSB （最低有效位）的形式表示温度值。 测量华氏温度（0F）需进行 下述换算：t （0F）=9/5t （C）+32（2-1-1）DS1820型单线智能温度传感器典型的测温误差在070C范围内，DS 2 0的上、下限测 温误差分别为+0.5C、-0.5C，而典型产品的误差仅为0.2 5C。3. 64位激光ROM芯片内部有经过激光修正的ROM，内含64位ROM编码，包括系列产品（高8位）、产品 序号（中间48位）和CRC编码（低8位）。编码格式如下：8位产品系例号制位产品序号8位CRCMSBLSB MSB LSB MSB
