基于DS18B20的温度采集系统(数码管显示)的设计

基于DS18B20的温度采集系统设计1课程设计任务书题目基于DS18B20的温度采集系统（数码管显示）的设计系(部)信息科学与电气工程学院专业电子信息工程班级电信091学生姓名学号12月26日至12月30日共1周指导教师(签字)系主任(签字)年月日目录基于DS18B20的温度采集系统设计2摘要..................................................................................................................2一、设计任务和要求.......................................................错误!未定义书签。二、芯片资料...................................................................错误!未定义书签。1、DS18B20...............................................................错误!未定义书签。1.1DS18B20的工作原理....................................错误!未定义书签。1.2DS18B20的使用方法....................................................................62、AT89C51................................................................................................82.1AT89C51简介................................................................................82.2AT89C51功能.................................................错误!未定义书签。2.3AT89C51引脚................................................................................9三、系统流程...................................................................错误!未定义书签。1、读转换温度子程序..................................................错误!未定义书签。2、读、写DS18B20的子程序.......................................错误!未定义书签。四、电路与程序设计.......................................................错误!未定义书签。1、程序........................................................................错误!未定义书签。2、电路图.................................................................................................17五、系统调试与分析..................................................................................19六、设计体会及参考文献............................................................................19摘要基于DS18B20的温度采集系统设计3随着人们生活水平的不断提高,单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研等各个领域。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是不可否定的，其中数字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，智能化控制方向发展。本文利用单片机结合传感器技术开发设计，把传感器理论与单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用温度传感器DS18B20测量环境温度，设置上下报警温度，当温度不在设置范围内是，可以报警。同时51单片机在现代电子产品中广泛应用以及其技术已经非常成熟，DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用一线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点关键词:单片机控制、温度检测、温度传感器、温度报警、低成本、易使用Abstract基于DS18B20的温度采集系统设计4Withthecontinuousimprovementoflivingstandard,singlechiptechnologyhasspreadtoourlives,work,researchandotherfields.SCMisundoubtedlyoneofthegoalspeoplepursue,theconvenienceitbringsisnotnegative,inwhichdigitalthermometerisatypicalexample,butitrequiresmoreandmorepeopletoworkforthemodernman,research,provideabetterlife,moreconvenientfacilitiesneedtostartfromafewmicrocontrollertechnology,alltowardthedigitalcontrol,intelligentcontroldirection.Inthispaper,combinedwithsensortechnologydevelopmentanddesignofsinglechip,thesensorapplicationoftheoryandpracticalcombinationofSCMindetailabouttheuseoftemperaturesensorsmeasuretheambienttemperatureDS18B20,settheupperandloweralarmtemperaturerangewhenthetemperatureisnotsetisforthepolice.51Microalsowidelyusedinmodernelectronicproductsanditstechnologyiswellestablished.DS18B20candirectlyreadthemeasuredtemperature,andtheuseoffront-linesystemisconnectedwiththemicrocontroller,reducingtheexternalhardwarecircuit,thecharacteristicsoflowcostandeaseofuse.Keywards:SCMcontrol、temperaturemeasure、temperaturesensorstemperaturealarming、lowcost、easeofuse一、设计内容及要求基于DS18B20的温度采集系统设计5利用DS18B20实现温度采集，并用数码管显示（用proteus实现）。二、芯片资料1、DS18B201.1DS18B20的工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，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3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。DS18B20有4个主要的数据部件：（1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。（2）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。表1:DS18B20温度值格式表这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测基于DS18B20的温度采集系统设计6到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。表2:DS18B20温度数据表（3）DS18B20温度传感器的存储器DS18B20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EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。（4）配置寄存器该字节各位的意义如下：TMR1R011111表3：配置寄存器结构低五位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）R1R0分辨率温度最大转换时间009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms基于DS18B20的温度采集系统设计7表4：温度分辨率设置表序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。1.2DS18B20的使用方法由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。DS18B20的初始化（1）先将数据线置高电平“1”。（2）延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）（3