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1、-*工程学院 课程设计说明书(论文)课 程 名 称 单片机原理及应用题 目 DS18B20数字温度计设计 1课程设计应到达的目的 在学习?单片机原理及应用A?课程的根底上，进一步深入理解MCS-51单片机的构造、工作原理和应用技术，提高单片机控制系统设计、研发的能力；按照教学方案的要求，利用一周时间，综合应用所学知识，设计具有一定功能的小型单片机控制系统，培养学生一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力，要求学生能通过独立思考、查阅工具书、参考文献，提出自己的设计方案，找出设计中遇到问题的解决途径。2课程设计题目及要求l 设计课题：DS18B20数字温度计设计说明：学生既可以从“?单片机原
2、理及应用实验与课程设计指导书?*工程学院，2014年 第二局部 课程设计所列出的十个选题中根据自己的情况选择一个课题进展设计，也可以自拟课题进展设计，但选择后者时，必须首先征得指导教师的认可。课题的起评分参见实验与课程设计指导书1整个课程设计的各个环节都要自己动手。2可以选择采用汇编语言或C语言编程实现；3其他要求参见“?单片机原理及应用实验与课程设计指导书?；3课程设计任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求设计任务：1 根本任务：利用nKDE-51单片机实验教学系统上的硬件资源，实现所选课题要求的功能。2. 附加任务：在完成?单片机原理及应用实验与课程设计指导书?所列
3、要求的根底上，学生可以发挥自主创新能力，拓展设计功能。工作量要求：1 设计的硬件电路图与程序流程图；2 源程序代码；3系统运行结果符合课程设计要求。4根本任务为必做工程，附加任务为选做工程；5对课程设计进展总结，撰写课程设计说明书。4主要参考文献1、 ?单片机原理及应用实验与课程设计指导书?*工程学院，2014年2、 ?nKDE51单片机实验教学系统实验指导书?*邮电大学，2011年3、 ?单片机原理与应用及C51程序设计?第3版，谢维成等编著，清华大学，2014年4、?单片机原理及应用?第2版，李建忠，*电子科技大学，2008年5、其他参考资料自选5课程设计进度安排起 止 日 期工 作 内
4、容2014年 12月 22/29日 12月 23/30日 12月 24/31日 12月 25/1月2 日 6月 26/1月3 日收集资料，完成总体设计，画出系统的硬件电路图；画出程序流程图，编制源程序，拟定调试步骤；实验室调试，修改、完善设计方案及内容；实验室调试，设计结果验收；撰写设计报告。6成绩考核方法1、 设计和调试总分值为 25分、辩论验收总分值为30分，视以下情况计分：完成根本任务，可获得根本分35分；完成拓展功能，可最多加20分；2、 课程设计说明书：根本分20分，总分值为30分；3、 考勤15分：缺勤一次扣5分，缺勤三次及以上不及格。教研室审查意见：教研室主任签字：年月日院系、部
5、、中心意见：主管领导签字：年月日. z-目 录第一章引言0第二章设计12.1设计方案12.2设计框图12.3主控制器12.4 显示电路12.5 温度传感器设计1第三章 系统整体硬件电路53.1 主板电路53.2 显示电路5第四章 系统软件算法分析64.1 主程序74.2 读出温度子程序74.3 温度转换命令子程序74.4 计算温度子程序84.5 显示数据刷新子程序9第五章 课程设计程序9第六章实验结果图166.1显示*电路图166.2显示温度电路图16第七章总结与体会17. z-第一章引言随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否认的，其中数字
6、温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向开展。在这个信息技术的飞速开展和传统工业改造的逐步实现的时代。能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的本钱低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比，这里设计的数字温度计具有读数方便，测温*围广，测温准确，数字显示，适用*围宽等特点。选用AT89C51型单片机作为主控制器件，DSl8B20作为测温传感器通过液晶显示屏1
7、602串口传送数据，实现温度显示。通过DSl8B20直接读取被测温度值，进展数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温*围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比拟准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用液晶显示屏1602以串口传送数据,实现温度显示，能准确到达以上要求。第二章设计2.1设计方案在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，
8、所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进展转换，就可以满足设计要求。2.2设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图2.1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感DS18B20，用液晶显示屏1602以串口传送数据实现温度显示。主 控 制 器显 示温 度 传 感 器单片机复位时钟振荡按键控制*号号图2.1总体设计方框图2.3主控制器AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就满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二节电池供电。2.4 显示电路显示电路液晶显示屏1602，从P2口R*D,T*D串口输出显示
9、。2.5 温度传感器设计DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改良型智能温度传感器，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，并且可根据实际要求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展通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压*围为3.05.5；零待机功耗；温度以9或12位数字；用户可定义报警设置；报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件的器件；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 D
10、S18B20采用脚PR35封装或脚SOIC封装，其内部构造框图如图2.2所示。C64位ROM和单线接口高速缓存存储器与控制逻辑温度传感器高温触发器TH低温触发器TL配置存放器8位CRC发生器VddI/O图2.2 DS18B20内部构造64位ROM的构造开场位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进展通信的原因。温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的构造为8字节的存储器，构造如图
11、2.3所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置存放器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时存放器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图2.3所示。低5位一直为，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。温度 LSB温度 MSBTH用户字节1TL用户字节2配置存放器保存保存保存CRC图2.3DS18B20字节定义由表2.1可见，DS18B20温度转换的时间比拟
12、长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。表2.1 DS18B20温度转换时间表R1R0分辨率/位温度最大转向时间00993.750110187.510113751112750高速暂存的第、字节保存未用，表现为全逻辑。第字节读出前面所有字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。当DS18B20接收到温度转换命令后，开场启动转换。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存储在高速暂存存储器的第、字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625LSB形式表示。当符号位时，
13、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；当符号位时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2.2是一局部温度值对应的二进制温度数据。表2.2一局部温度对应值表温度/二进制表示十六进制表示+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00000191H+10.1250000 0000 1010 000100A2H+0.50000 0000 0000 00100008H00000 0000 0000 10000000H-0.51111 1111 1
14、111 0000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1110 0110 1111FE6FH-551111 1100 1001 0000FC90HDS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、T字节内容作比拟。假设TH或TTL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进展报警搜索。在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码CRC。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比拟，以判断主机收到的ROM数据是否正确。DS18B20的测温原理是这这样的,器件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
