基于 DS18B20 数字温度计设计

测控技术与仪器 专业

《测控系统原理与设计》

课程设计任务书

淮阴工学院 电子与电气工程学院

2014年6月

《测控系统原理与设计》课程设计

课题:基于 DS18B20 数字温度计设计

班级 学号 学生姓名 专业 测控技术与仪器 系别 测控系 指导教师杨银贤 李 华

淮阴工学院 电子与电气工程学院

2014年6月

目录

1 概述

1.1 课程设计的意义 1.2 设计的任务和要求 2 系统总体方案及硬件设计 2.1 数字温度计设计方案论证 2.2 系统总体设计 2.3 系统模块 2.3.1 主控制器 2.3.2 显示电路 2.3.3 温度传感器 2.3.4 报警温度调整按键 3 系统软件算法分析 3.1 主程序流程图 3.2 读出温度子程序 3.3 温度转换命令子程序 3.4 计算温度子程序 3.5 显示数据刷新子程序 3.6 按键扫描处理子程序 4 实验仿真 5 总结与体会 查考文献 附 1 源程序代码

1 概述

1.1 课程设计的意义

单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军 事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品 的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本设计主要利用单片机和LCD液晶显示屏设计一个数字显示的温度计。选题的意义在于通过这次设计可以将平时在课堂上学到的关于单片机的知识应用与实践中，而且更加深入的认识到单片机在现代生活和生产中的重要性。 1.2 设计的任务和要求 1、基本范围0℃-100℃ 2、精度误差小于 0.5℃ 3、LED 数码直读显示

2 系统总体方案及硬件设计

2.1 数字温度计设计方案论证

考虑到用温度传感器， 在单片机电路设计中， 大多都是使用传感器， 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， 进行转换， 电路简单， 精度高， 软硬件都以实现， 而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。 2.2 系统总体设计

温度计电路设计总体设计方框图如图 1 所示， 控制器采用单片机 AT89S51， 温度传感器采用 DS18B20，用 3 位 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。

图 2.2—1 总体设计方框图

图 2.2 —2 系统仿真图

2.3 系统模块

系统由单片机最小系统、显示电路、按键、温度传感器等组成。 2.3.1 主控制器

单片机 AT89S51 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能满足电

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。 晶振采用 12MHZ。复位电路采用上电加按钮复位。

图 2.3.1—1 晶振电路

图 2.3.1—2 复位电路

显示电路采用 4 位共阴极 LED 数码管， P0 口由上拉电阻提高驱动能力，

作为段码输出并作为数码管的驱动。P2 口的低四位作为数码管的位选端。采用动态扫描的方式显示。

图 2.3.2 数码管显示电路

2.3.3 温度传感器

DS18B20 的性能特点如下：

1、独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；

2、多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能 3、无须外部器件；

4、可通过数据线供电，电压范围为 3.0~5.5Ｖ； 5、零待机功耗；

6、温度以９或１２位数字； 7、用户可定义报警设置；

8、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；

9、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；DS18B20 可以采用两种方式供电， 一种是采用电源供电方式， 此时 DS18B20 的 1 脚接地，2 脚作为信号线，3 脚接电源。 另一种是寄生电源供电方式，如图 4 所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个 MOSFET 管来完成对总线的上拉。当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A/D 转换操作时， 总线上必须有强的上拉， 上拉开启时间最大为 10us。采用寄生电源供电方式时 VDD 端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。

图 2.3.3 温度传感器与单片机的连接

3 系统软件算法分析

系统程序主要包括主程序， 读出温度子程序，温度转换命令子程序， 计算温度子程序，显示数据刷新子程序，按键扫描处理子程序等。

3.1 主程序流程图

主程序的主要功能是负责温度的实时显示、 读出并处理 DS18B20 的测量的当前温度值，温度测量每 1s 进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图 3.1 所示。

3.2 读出温度子程序

读出温度子程序的主要功能是读出 RAM 中的 9 字节，在读出时需进行 CRC 校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图 3.2 示 3.3 温度转换命令子程序

温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令， 当采用 12 位分辨率时转换时间约为750ms， 在本程序设计中采用 1s 显示程序延时法等待转换的完成。 温度转换命令子程序流程图如上图，图 3.3 所示

3.4 计算温度子程序

计算温度子程序将 …… 此处隐藏：5520字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……