DS18B2089C52数字温度计的设计

DS18B20数字温度计的设计指导老师：王新勇班级：电信本052答辩学生：张霞DS18B20数字温度计的设计前言设计任务及方案分析系统硬件电路的设计软件编程调试及性能分析芯片功能简介结论设计任务具体要求方案分析主控制电路和测温控制电路模块驱动电路模块显示电路模块主程序流程图测温流程图报警电路流程图AT89C52DS18B20按键显示流程图设计简述人们生活与环境温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在工业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和控制具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了3个阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、从集成化向智能化、网络化的方向发展。在此以智能集成温度传感器DS18B20为例，介绍DS18B20数字温度计的设计。设计任务及具体要求一、设计任务：设计一个以单片机为核心的温度测量系统。二、具体要求：（1）测量温度值精度为±1℃。（2）系统允许的误差范围为1℃以内。（3）系统可由用户预设温度值，测温范围为－55℃～＋125℃。（4）超出预置值时系统会自动报警，即发光二极管亮。（5）系统具有数码显示功能，能实时显示设定温度值和测得的实际温度值。设计方案分析分析：在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热点阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。而采用智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为－55℃～125℃，最大分辨率可达0.0625℃。DS18B20可以直接读出被测温度值，采用3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。按照系统设计功能的要求，确定系统由5个模块组成：主控器AT89C52，测温电路DS18B20，报警电路，按键电路及驱动显示电路。总体电路框图如右图1所示。图1总体电路框图AT89C52驱动显示电路按键电路报警电路DS18B201.主控制电路和测温控制电路的设计主控制电路由AT89C52及外围元件构成，测温电路由DS18B20、预置数电路和报警电路组成。AT89C52是此硬件电路设计的核心，通过AT89C52的管脚P3.7与DS18B20相连，控制温度的读出和显示。预置数电路由两个按键和两个数码管组成，两个按键分别与AT89C52的管脚P3.2和P3.6相连。报警电路很简单，只有一个发光二极管，与AT89C52的P3.0管脚相连，若实际测量的温度值大于预置温度值，则发光二极管亮，即为报警标志。硬件电路的功能都是与软件编程相结合而实现的。具体电路原理图如右图2所示。图2具体电路原理图2.驱动电路模块原理图驱动电路由ULN2803A组成，通过网络标号P20-P27与单片机P2口相连，通过网络标号C0-C7与显示电路八个共阴极数码管相连，实现位控制功能。具体驱动电路原理图如右图3所示。图6驱动电路原理图3.显示电路模块原理图（1）采用动态显示方案，设计中使用八个共阴极数码管作为显示载体，通过八路并口传输，共使用了十六个I/O口，具体连接如表1所示。表1段名称I/0口名称位名称I/O口名称aP1.0C0P2.0bP1.1C1P2.1cP1.2C2P2.2dP1.3C3P2.3eP1.4C4P2.4fP1.5C5P2.5gP1.6C6P2.6dpP1.7C7P2.73.显示电路模块原理图（2）显示电路由八位共阴极的数码管组成，通过网络标号A、B、C、D、E、F、G、DP等与AT89C52的P1口相连，由八个136欧的电阻驱动，实现段控制功能。通过网络标号C0-C7与驱动芯片ULN2803A相连，以此为桥梁与AT89C52相连，实现位控制功能。具体电路图如图4所示。图7显示电路原理图4.整体原理图5.1主程序流程图开始调复位子程序发SKIPROM命令CCH调WRITEDS18B20子程序发出温度转换命令调WRITEDS18B20子程序调复位子程序调READDS18B20子程序调WRITEDS18B20子程序发命令BEH读暂存器内容调WRITEDS18B20子程序发SKIPROM命令CCH对读出的温度值进行转换转换后的数存于缓冲区调用比较报警子程序调显示子程序调按键子程序5.2测温流程图由于DS18B20单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。系统对DS18B20的各种操作按时序进行。DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。图4测温流程图初始化跳过ROM匹配数码管显示温度变换读暂存器转换成显示码延时1S跳过ROM匹配5.3报警电路流程图NY图5比较报警子程序流程图开始返回把实际测量的温度值存在DISBUF8中把预置温度值存在DISBUF9中实际值与预置值相比较报警（P3.0=1）不报警（P3.0=0）实际值大于预置值？6.1DS18B20简介DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。6.2DS18B20的外形序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ数据输入/输出引脚3VDD外接供电电源输入端(在寄生电源接线方式时接地)DS18B20的管脚排列图：6.3DS18B20的内部结构图DS18B20内部结构如下图所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的内部结构:I/OCVDD64位ROM和单线接口高速缓存存储器存储器和控制器8位CRC生成器温度传感器低温触发器TL高温触发器TH配置寄存器电源检测6.4DS18B20与单片机的接口设计以MC51系列单片机为例，画出了DS18B20与微处理器的典型连接。如右图（a）中DS18B20采用寄生电源方式，其VDD和GND端均接地。图（b）中DS18B20采用外接电源方式，其VDD端用3V～5.5V电源供电。（a）寄生电源工作方式（b）外接电源工作方式7.结论本设计以智能集成温度传感DS18B20为例，介绍了基DS18B20传感器的数字温度计的设计，该设计适用于人们的日常生活及环境温度不高于125℃的温度的检测与控制。以DS18B20温度传感器设计的数字温度计线路简单、硬件少、成本低廉、软件设计简单等优点,有着广阔的应用前景。尤其是其具有完善的单总线通信协议,无需复杂、繁琐的布线,只需3根连线就能很容易地组成多点测温系统,因此在工农业生产和科学研究中有着广阔的应用前景。8.谢辞衷心地感谢王新勇老师对我的耐心指导，在王老师的帮助下，我顺利地完成了这次毕业设计，在专业知识和office办公软件及幻灯片制作等方面也得到了很大的提高！最后，向所有关心支持指导帮助过我完成毕业设计的老师和同学表示最诚挚的谢意！