目錄一概述.1二AT89C52的介紹.22.1簡(jiǎn)介.22.2內(nèi)部結(jié)構(gòu).22.3引腳.2三DS18B20介紹.43.1DS18B20簡(jiǎn)介.43.2DS18B20的性能特點(diǎn).43.3DS18B20工作原理.5四系統(tǒng)設(shè)計(jì).64.1設(shè)計(jì)要求.64.2設(shè)計(jì)原理.64.3系統(tǒng)組成.64.4系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì).74.4.1主程序.74.4.2讀溫度子程序.84.4.3溫度轉(zhuǎn)換子程序.94.4.4計(jì)算溫度子程序.94.4.5顯示數(shù)據(jù)刷新子程序.10五硬件電路分析.115.1系統(tǒng)電路分析.115.2時(shí)鐘振蕩電路.115.3測(cè)溫電路.125.4復(fù)位電路.125.5報(bào)警電路.125.6顯示電路.13六總結(jié)與體會(huì).14七參考文獻(xiàn).15附錄（源代碼）.16課程設(shè)計(jì)說明書-1-一概述隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各種信息參數(shù)的準(zhǔn)確度和精確度的要求也在不斷增長(zhǎng)，而如何準(zhǔn)確而又迅速的獲得這些參數(shù)就取決于現(xiàn)代信息基礎(chǔ)的發(fā)展水平。在現(xiàn)代信息采集技術(shù)中，傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器技術(shù)，在我國(guó)各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，可以說是滲透到社會(huì)的每一個(gè)領(lǐng)域，與人的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，因此研究溫度的測(cè)量方法和裝置具有重要的意義。測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器模擬集成溫度傳感器智能集成溫度傳感器。目前的智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問世的，它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶，特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。本文將介紹智能集成溫度傳感器DS18B20的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，并對(duì)以此傳感器和AT89C52單片機(jī)控制器構(gòu)成的數(shù)字溫度測(cè)量裝置的工作原理及程序設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，其具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確，輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫要求比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所。本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字溫度測(cè)量及控制系統(tǒng)，能測(cè)量前的溫度，并能在超限的情況下進(jìn)行控制、調(diào)整，并報(bào)警。保證環(huán)境保持在限定的溫度中，控制芯片使用AT89C52單片機(jī)，測(cè)溫傳感器使用DS18B20，用LED數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)溫度顯示。本設(shè)計(jì)采用了新型單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，以其測(cè)量精度高，操作簡(jiǎn)單，可運(yùn)行性強(qiáng)，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，適用于生活，醫(yī)療，工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測(cè)量及控制。課程設(shè)計(jì)說明書-2-二AT89C52的介紹2.1簡(jiǎn)介AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)帶有4K字節(jié)的可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器（PENROM）和128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），這種器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丟失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與MCS-51系列的單片機(jī)兼容。片內(nèi)含有8位中央處理器和閃爍存儲(chǔ)單元，有較強(qiáng)的功能的AT89C52單片機(jī)能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。2.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)AT89C52的片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖1所示，它把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本功能部件都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上，其功能部件包括微處理器（CPU），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），程序存儲(chǔ)器(4KBFlashROM)，4個(gè)8位可編程并行I/O口(P0口、P1口、P2口、P3口)，1個(gè)全雙工串行口，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)，特殊功能寄存器（SFR）。這些功能部件通過片內(nèi)單一總線連接而成，如圖1所示，其基本結(jié)構(gòu)是CPU加上外圍芯片的傳統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)模式。2.3引腳89C52系列及89C52系列中各種型號(hào)芯片的引腳是互相兼容的。目前89C52單片機(jī)多采用40只引腳的雙列直插封裝（DIP）方式，如圖2所示。CPU（運(yùn)算器）（控制器）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM程序存儲(chǔ)器4KBFlashROMP0P2P3P1串行口定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)特殊功能寄存器（SFR）XTAL1XTAL2ALEPSENEARESET888889C52圖189C52單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)說明書-3-40只引腳按其功能可分為如下3類:(1)電源及時(shí)鐘引腳Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。(2)控制引腳PSEN、ALE、EA、RESEET。(3)I/O引腳P0、P1、P2、P3，為4個(gè)8位I/O口得外部引腳。圖289C52的外部引腳課程設(shè)計(jì)說明書-4-三DS18B20介紹3.1DS18B20簡(jiǎn)介DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。3.2DS18B20的性能特點(diǎn)獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；無須外部器件；可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.05.5；測(cè)量溫度范圍為-55至+125，精度為0.5零待機(jī)功耗；溫度以9或12位數(shù)字；用戶可定義報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖為:64位ROM和單線接口高速緩存存儲(chǔ)器與控制邏輯溫度傳感器低溫觸發(fā)器TL8位CRC發(fā)生器高溫觸發(fā)器TH配置寄存器Vdd圖3DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖課程設(shè)計(jì)說明書-5-3.3DS18B20工作原理DS18B20的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。DS18B20測(cè)溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。斜率累加器預(yù)置比較低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)器2預(yù)置溫度寄存器為0不為0加1停止LSB置位/清除圖4DS18B20測(cè)溫原理課程設(shè)計(jì)說明書-6-四系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)要求數(shù)字式溫度計(jì)要求測(cè)溫范圍為55C125C，精度誤差在0.5C以內(nèi)，LED數(shù)碼管顯示溫度，超過溫度上下限報(bào)警。但是考慮實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)硬件下載顯示為室溫，超過34C報(bào)警。4.2設(shè)計(jì)原理利用溫度傳感器DS18B20可以直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換的特性，模擬溫度值經(jīng)過DS18B20處理后轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后送到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并與設(shè)置的溫度報(bào)警限比較，超過范圍后通過揚(yáng)聲器報(bào)警，同時(shí)將處理后的數(shù)據(jù)送到LED中顯示。4.3系統(tǒng)組成本設(shè)計(jì)是以AT89C5