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1、单片机课程设计报告设计题目：DS18B20温度传感器班 级：09电信（2）班姓名: XXX学号： XXX指导教师：XXX调试地点：XXX目录一、概述2009年 6月14日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行了详尽分析，特别是数字温度传感DS18B20的数据采集过程。对各部分的电路也一一进行了介绍 , 该系统可以方便的实现实现温度采集和显
2、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，该系统结构简单，抗干扰能力强，适 合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。关键词： 单片机AT89C51 DS18B2C温度传感器、液晶显示 LCD1602二、内容1 、课程设计题目基于DS18B20勺温度传感器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
3、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，以达到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基础。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，进行单点温度检测，检测精度为土摄氏度。温度显示采用 LCD
4、1602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 根据设计任务的总体要求，本系统可以划分为以下几个基本模块，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，比如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结构较复杂。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
5、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DS18B2C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 DS18B2C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专感器，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
6、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，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后很难再加入 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
7、心对温度传感器 DS18B20空制，读取温度信号并进 行计算处理，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 个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。数字温度计总体电路结构框图如 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 类型进行处理，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
8、传感器模块DS18B2C相目关资料1、DS18B2C原理与分析DS18B2是美国DALLAS导体公司继DS182C之后最新推出的一种改进型智能温度传感 器。与传统的热敏电阻相比，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 ms和750 ms内完成9位和12 位的数字量，并且从DS18B20卖出的信息或写入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 DS18B2C可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他 在测温精度、转换时间、传输距离
9、、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，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与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处 理器与DS18B20勺双向通讯。( 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： + + V。(4) 测温范围：-55 - +125 C。固有测温分辨率为 C。(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 DS18B2C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
10、计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。2、DS18B20勺测温原理DS18B20勺测温原理上图所示，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 计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，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，每次测量前，首先将 -55 C所对应的基数分别置入减法计数器 1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄 存器被预置在-55 C所对应的一个基数值。减法计数器1对
11、低温度系数晶振产生的 脉冲信号进行减法计数，当减法计数器 1 的预置值减到 0时温度寄存器的值将加 1， 减法计数器 1 的预置将重新被装入， 减法计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的 脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器 2计数到 0时，停止温度寄存器值的累 加，此时温度寄存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，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。另外，由于DS18B2C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DS
12、18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化 DS18B20(发 复位脉冲)一发ROM功能命令一发存储器操作命令一处理数据。DS18B20工作过程一般遵循以下协议：初始化一一ROM操作命令一一存储器操作命令一一处理数据 初始化单总线上的所有处理均从初始化序列开始。 初始化序列包括总线主机发出一复位脉冲， 接着由从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从属器件的存在，它便可以发出器件ROM操作命令之一。所有ROM操作命令均为8位长。这些命令如下：Read ROM读 ROM)33h此命令允许总线主机读DS1
13、8B20勺8位产品系列编码，唯一的48位序列号，以及8 位的CRC此命令只能在总线上仅有一个 DS18B20勺情况下可以使用。如果总线上存在 多于一个的从属器件，那么当所有从片企图同时发送时将发生数据冲突的现象（漏极 开路会产生线与的结果）。Match ROM（ 符合 ROM）55h此命令后继以64位的R0嗷据序列，允许总线主机对多点总线上特定的 DS1寻址。只 有与64位ROM序列严格相符的DS18B2C才能对后继的存贮器操作命令作出响应。所有与64位ROM?列不符的从片将等待复位脉冲。此命令在总线上有单个或多个器件的情 况下均可使用。Skip ROM（ 跳过 ROM ）CCh在单点总线系统
14、中，此命令通过允许总线主机不提供64位ROM编码而访问存储器操作来节省时间。如果在总线上存在多于一个的从属器件而且在Skip ROM命令之后发出读命令，那么由于多个从片同时发送数据，会在总线上发生数据冲突（漏极开 路下拉会产生线与的效果）。Search ROM（ 搜索 ROM）F0h当系统开始工作时，总线主机可能不知道单线总线上的器件个数或者不知道其 64 位ROM码。搜索ROM命令允许总线控制器用排除法识别总线上的所有从机的64位编码。Alarm Search（ 告警搜索 ）ECh此命令的流程与搜索ROM命令相同。但是，仅在最近一次温度测量出现告警的情况 下，DS18B20才对此命令作出响应
15、。告警的条件定义为温度高于TH或低于TL。只要DS18B2C一上电，告警条件就保持在设置状态，直到另一次温度测量显示出非告警值或 者改变TH或TL的设置，使得测量值再一次位于允许的范围之内。贮存在EEPROI内的触发器值用于告警。 存储器操作命令Write Scratchpad （写暂存存储器） 4Eh这个命令向DS18B20勺暂存器中写入数据，开始位置在地址 2。接下来写入的两个 字节将被存到暂存器中的地址位置 2和 3。可以在任何时刻发出复位命令来中止写入。Read Scratchpad （读暂存存储器） BEh 这个命令读取暂存器的内容。读取将从字节 0开始，一直进行下去，直到第 9（字 节8, CRC字节读完。如果不想读完所有字节，控制器可以在任何时间发出复位命令 来中止读取。Copy Scratchpad （复制暂存存储器） 48h这条命令把暂存器的内容拷贝到 DS18B20的E2存储器里，即把温度报警触发字节 存入非易失性存储器里。如果总线控制器在这条命令之后跟着发出读时间隙，而 DS18B20又正在忙于把暂存器拷贝到 E2存储器，DS18B20就会输出一个“ 0”如果拷 贝结束的话，DS18B20则输出“ 1”如果使用寄生电源，总线控制器必须在这条命令 发出后立即起动强上拉并最少保持 10ms。Convert T （温度变换）
