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1、摘 要 本设计系统地介绍了基于单片机和DS18B20的巡回温度测量系统的论证、设计、电路原理、程序设计以及系统仿真过程。基于单片机和DS18B20的巡回温度测量系统是以AT89C52单片机为控制核心、智能温度传感器DS18B20为温度测量元件、LCD1602为显示模块，结合C语言实现多路检测功能。该系统具有智能、高精度、实用性强和多点温度测量等诸多优点，广泛应用于仓库测温、空调控制和煤矿火灾等领域，具有非常重要的实际价值。关键字：单片机, DS18B20, 多点, 巡回, 温度检测ABSTRACTThis design introduces on the SCM and DS18B20 rov
2、ing temperature measurement system demonstration, design, circuit theory, program design and system simulation in detail. SCM and DS18B20 roving temperature measurement system is based on AT89C52 microcontroller as the control core, intelligent temperature sensor DS18B20 for the temperature measurem
3、ent device, LCD1602 for the display module, combined with C language multi-detection. The system has intelligence, precision, practical and multi-point temperature measurements, and many other advantages. It is widely used in storage temperature, air-conditioning control, and mine fields of fire, ha
4、s a very important practical value.Keywords：SCM, DS18B20, multi-point, circuit, temperature measurement目 录1 方案论证11.1 基于模拟温度传感器的方案11.2 基于数字温度传感器的方案21.3 方案选择32 系统工作原理43 电路设计53.1 DS18B20与单片机接口设计53.1.1 DS18B20简介53.1.2 DS18B20的引脚功能53.1.3 DS18B20的内部结构63.1.4 DS18B20与单片机接口电路93.1.5单片机对DS18B20的控制93.2 复位电路设计12
5、3.3 时钟电路设计133.4 键盘电路设计133.5 声光报警电路设计143.6显示电路设计 143.6.1 引脚指令 143.6.2 控制指令153.6.3 LCD与单片机接口 173.7 串口通讯电路设计 174 程序设计 194.1 DS18B20程序流程设计 194.2 LCD显示程序流程设计 225 系统仿真 235.1 Proteus仿真简介 235.2 原理图绘制 235.3 仿真原理图 245.4 系统仿真 25总结 29参考文献 30附录 311 方案论证1.1 基于模拟温度传感器的方案该方案由单片机、模拟温度传感器AD590、运算放大器、AD转换器、44键盘、LCD显示电
6、路、集成功率放大器、报警器组成,如图1-1所示。本方案采用模拟温度传感器AD590作为测温元件，传感器将测量的温度变换转换成电流的变化，再通过电路转换成电压的变化，使用运算放大器交将信号进行适当的放大，最后通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，传给给单片机，单片机将温度值进行处理之后用LCD显示 ，当温度值超过设置值时，系统开始报警。 图1-1 基于模拟温度传感器的测量系统方案本方案使用的测温元件的性能指标如下：（1）AD590的测温范围为55+150。（2）AD590的电源电压范围为4V30V，电源电压可在4V6V范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电
7、压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。（3）输出电阻为710MW。 （4）精度高，AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在55+150范围内，非线性误差为0.3。 集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便，温度测量范围广等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度0时输出为0，温度25时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1mA/K。1.2 基于数字温度传感器设计方案该方案使用了AT89C52单片机作为控制核心,以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，采用多个温度
8、传感器对各点温度进行检测，通过键盘模块对正常温度进行设置显示电路采用12864 LCD模块，使用扬声器和LED作为声光报警电路主要单元。 具体框架图如图1-2. 图1-2 基于数字温度传感器测量系统方案本课题采用数字温度传感器DS18B20作为测为测温元件,它具有如下特点:（1）只要求一个端口即可实现通信。（2）在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。（3）实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。（4）测量温度范围在55C到125C之间。（5）数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。（6）内部有温度上、下限告警设置。1.3 方案选择本设计要求测量的点数为8，采用液晶显示，
9、巡回显示路数和温度，每秒刷新1次显示数据。综合模拟温度传感器和数字温度传感器的性能指标，以上两个方案都能达到设计的要求。方案一采用模拟温度传感器AD590，转换结果需要经过运算放大器和AD转换器传送给处理器。它控制虽然简单，成本低，但是后续电路复杂，且需要进行温度标定，集成温度传感器AD590输出为电流信号,且输出信号较弱，所以需要后续放大及A/D转换电路，如采用普通运放则精度难以保证，而测量放大器价格较高，这样会使系统成本升高。方案二采用了数字温度传感器DS18B20，改变了传统温度测试方法。它能在现场采集温度数据，直接将温度物理量变换为数字信号并以总线方式传送到单片机进行数据处理，并且可根
10、据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字式读数方式，因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高，大大提高系统的抗干扰能力。DS18B20体积小、经济、使用方便灵活，测试精度高，较高的性能价格比，有CRC校验，系统简明直观。适合于恶劣环境的现场温度测试，如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。综上所述，本课题采用方案二对系统进行设计。2 系统工作原理本系统由一台单片AT89C52、DS18B20温度传感器、声光报警电路、串口通讯电路、键盘复位电路以及LCD显示电路组成多点温度巡回检测系统。该系统可以直接采RS-232串行通讯标准与电脑连接或由键盘控制，通过单片机控制下
11、位机，进行现场8路温度检测信号的采集。温度值既可以送回主控进行数据处理，LCD显示器实时显示当前温度的最高值和最低值，对于超上下限发出声光报警信号，并显示超限位置。系统框架图如图2-1.DS18B20是数字温度传感器，它的输入/输出采用数字量，以单总线技术，接收主机发送的命令，根据DS18B20内部的协议进行相应的处理，将转换的温度以串口发送给主机。主机按照通信协议用一个IO口模拟DS18B20的时序，发送命令（初始化命令、ROM命令、RAM命令）给DS18B20，转换完成之后读取温度值，在内部进行相应的数值处理，用图形液晶模块显示各点的温度。在系统启动之时，可以通过键盘设置各点温度的上限值，
12、当某点温度超过设置值时，报警器开始报警，液晶显示该传感器的路数、设置温度值、实际温度值，从而实现了对各点温度的实时监控。 图2-1 系统框架图3 电路设计3.1 DS18B20与单片机接口设计3.1.1 DS18B20简介 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能单总线数字测温芯片。它有如下特点：（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的双向通讯。（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：+3.0+5.5 V。（4）测温范围：-55 +125 。固有测温分辨率为0.5
13、。（5）通过编程可实现912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DS18B20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，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。3.1.2 DS18B20的引脚功能DS18B20体积小、经济、使用方便灵活，测试精度高，较高的性能价格比，有CRC校验，适合于恶劣环境的现场温度测试。但是需要严格的程序和协议。DS18B20的引脚功能描述见表3-1。表3-1DS18B20引脚功能描述序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数字输入输出引脚,开漏单总线接口引脚,当使用寄生电源时,可向电源提
14、供电源3VDD可选择的VDD引脚,当工作于寄生电源时,该引脚必须接地3.1.3 DS18B20的内部结构 DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图3-1所示。电子爱好者社区 L&Lv5?A&k7hU-s4N 电子爱好者社区,t9 CN)u*N1?a H k1cC 图3-1 DS18B20内部结构图(1)64b闪速ROM的结构如下（表3-2）：电子爱好者社区 1K+m#a5?5p h3g3706 表3-2 ROM结构8b检验CRC48b序列号8b工厂代码（10H）电子爱好者社区*mqOPV9G h(L开始8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8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。(2)非易市失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限。 (3)高速暂存存储器2i e/zJ8x6i3706DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM。后者用于存储TH，TL值。数据先写入RAM，经校验后再传给E2RAM。而配置寄存器为高速暂存器中的第5个字节，他的内容用于确定温度值的数字转
