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1、 湖南机电职业技术学院 湖南机电职业技术学院 毕业设计 课题名称 基于DS18B20的多路温度采集系统设计 院 系 电气工程学院 学生姓名 禹涛 专 业 机电一体化 班 级 机电1202 指导老师 朱光耀 评阅老师 2014年10月23日目 录毕业设计（论文）任务书- 2 -毕业设计（论文）进度计划表- 3 -摘 要- 4 -1 绪论- 5 -1.1 课题研究的背景和意义- 5 -1.2 本设计的主要要求- 5 -2 系统方案设计与选型- 6 -3 主要硬件介绍- 6 -3.1 DS18B20- 6 -3.2 AT89C51- 10 -3.3 LCD1602- 10 -3.4 DS1302-1
2、1 - 3.5 24C02C- 11 -4 软件介绍-12 -4.1 Proteus- 12 -4.2 Keil- 12 -5 硬件设计- 12 -5.1温度采集电路- 13 -5.2 单片机最小系统- 13 -5.3 按键输入电路- 14 -5.4 报警电路- 15 -5.5 LCD显示电路- 14 -5.6 24C02存储电路- 16 -5.7 DS1302时钟电路- 17 -5.8 串行通讯电路- 18 -6 软件设计- 18 -6.1 功能概述- 18 - 6.2 系统软件流程图- 19 -7 实验结果- 19 -7.1 温度显示仿真- 19 -7.2 温度存储与串行通讯- 20 -总
3、 结- 21 -参 考 文 献- 22 -致 谢- 23 -附录A 电路原理图- 24 -附录B 主要程序- 25 - 1 -毕业设计（论文）任务书题目：基于DS18B20的多路温度采集系统设计任务与要求：以MCS-51系列单片机为处理器，利用数字式测温仪DS18B20实现对4路温度检测；利用显示装置显示4路温度，并能实现温度超限报警，便于送到计算机处理系统，进行必要的控制，主要技术指标有：1、采集路数，4路；2、测温精度较高，达0.10C；3、采样时间，每隔一秒采样一次；4、可以通过键盘设置系统参数，用四行汉字显示温度；5、温度可存储。基本要求1、硬件系统设计：包括MCS-51的I/O接口，
4、LED显示电路，信号输入处理和输出驱动电路的设计。2、软件部分设计：包括系统流程图，系统初始化编程和功能软件编程3、系统调试：在硬、软件设计好的前提下，进行系统安装、调试并改进，直到达到控制要求为止毕业设计（论文）进度计划表 日期工作内容执行情况指导教师签 字9月25号9月27号论述毕业设计的实施方案。9月28号9月30号查找DS18B20的多路温度采集系统方面知识，完成初稿。10月7号10月14号向导师提出可行想法，与导师共同确定设计。通过实验和文献获取所需数据。11月6号11月16号通过反复验证，确定设计可行性，完善论文。11月17号 11月20号完成论文的最后作者声明部分，申请答辩交由导
5、师打分。 指导教 师对进 度计划 实施情 况总评签名 年 月 日 摘 要本文基于DS18B20设计了一种多路温度数据采集系统，系统主要由单片机电路和一组DS18B20 数字传感器构成，同时具有温度显示、数据存储和串行通讯模块。软件方面，我们采用keil软件对程序进行编写以及调试，硬件方面，我们通过Proteus软件对硬件电路进行仿真以及测试，该系统结构简单，功耗较低，测温范围为- 55 + 125，通过LCD1602显示所测温度。同时，可以实现高低温报警，若所测温度超出设定范围，相关器件就会自动报警。我们也可以通过对按键的处理来改变显示不同通道的温度。我们还可以把测得的温度存储到24C02芯片
6、中，并且可以实现串行通讯，把温度传送到上位机。该系统硬件分为3部分：DS18B20 温度测量模块、单片机模块、温度显示模块、数据存储模块、上位机与单片机通讯接口电路。系统的测温精度可以达到0.5 ，并且能稳定的与单片机和上位机通讯。关键词：DS18B20、多路温度测控、高低温报警、串行通讯1 绪论1.1 课题研究的背景和意义在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点，而且可以
7、大幅度提高被控温度的技术指标，从而大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是工业生产中经常会遇到的控制问题。目前应用的温度检测系统大多采用由模拟温度传感器、多路模拟开关、AD转换器及单片机等组成的传输系统。这种温度采集系统需要大量的测温电缆，才能把现场传感器的信号送到采集卡上安装和拆卸繁杂，成本也高。同时线路上传送的是模拟信号，易受干扰和损耗，测量误差也比较大，不利于控制者根据温度变化及时做出决定。针对这种情况，本文提出一种采用数字化单总线技术的温度采集系统，并利用Proteus和Keil软件对设计电路进行综合虚拟仿真，实现了温度实时测量和显示。1.2 本设计的主要要求 设计一多
8、路温度测控系统，能实现8路及以上的温度点测量和实时显示，可根据设定的上下限输出报警及显示，具有RS485或RS232总线接口。设计完整的电路原理图和编写相关程序。 用MCS-51系列单片机或其它CPU作为控制器设计一完整测控仪器,包括以下内容： 温度可采用标准系列热电耦或标准热电阻或DS18B20； 用LCD1602显示或用LED显示； 用输入按键可以暂停、转换、通道的显示； 日历时钟显示； 数据记录存贮功能 RS485或RS232通讯 PROTEUS仿真以上一种功能2 系统方案设计与选型 系统主要由硬件和软件两大部分构成，当接收到系统发出的温度转换命令后， DS18B20开始进行温度转换操作
9、并把转化后的结果放到16 位暂存寄存器中的温度寄存器内， 然后与系统进行数据通信，系统将温度读出并驱动LCD显示。如果温度值低于设定下限值或高于设定上限值，则自动启动报警装置。 同时，基于本设计的设计要求，存储芯片选用了24C02C，时钟芯片选用了DS1302，显示模块选择的是LCD显示。 由于DS18B20 单总线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。该系统结构图单 片 机 按键输入电路测温电路时钟电路显示电路串行通讯报警电路图1、系统结构图3 主要硬件介绍3.1 DS18B20 DSl820数字温度计是美国Dallas公司生产的数字温度计，它提供9位(二进制)温度读
10、数，指示器件的温度。信息经过单线接口送入DSl8B20或从DSl8B20送出，因此从主机CPU到DSl8B20仅需一条线。DSl820的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。因为每一个DSl820在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多DSl820可以存放在同一条单线总线上。这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DSl820的测量范围从-55到+125，增量值为0.5，可在l s(典型值)内把温度变换成数字。每一个DSl820包括一个唯一的64位长的序号，该序号值存放在DSl820内部ROM(只读存贮器)中。开始8位是产品类型编码(DSl820编码均为10H)。接着的48位是每个器件唯一的序号，最后8位是前面56位的CRC（CRC=X8+X5+X4+1）码。下图为DS18B20的实物图。 图2、DS18B20
