1、畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)學(xué)生姓：名：學(xué)號(hào)：編號(hào)：專業(yè)行業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)研究所：系：電子工程設(shè)計(jì)學(xué)院(論文)題目：基于AT89S51的溫度報(bào)警器是指指導(dǎo)教師和教師2013年6月、6月、3月和3月：摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)在我們的生活、工作、科研和各個(gè)領(lǐng)域普及，并成為一項(xiàng)相對(duì)成熟的技術(shù)。本文將介紹一種基于單片機(jī)控制的數(shù)字溫度計(jì)。這種溫度計(jì)是一種多功能溫度計(jì)，可以設(shè)置和降低報(bào)警溫度。當(dāng)溫度不在設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度計(jì)溫度計(jì)ds18b 20 s18 b20 at89c 51 at89c 51目錄前言.2 1總體設(shè)計(jì)方案.3 1.1設(shè)計(jì)要求.3 1.2數(shù)字溫度計(jì)

2、設(shè)計(jì)方案演示。的總體設(shè)計(jì)框圖.3 1.3.3 2系統(tǒng)組成和工作原理.之間的接口電路.4 2.1 DS18B20溫度傳感器和單片機(jī).4 2.2 7發(fā)光二極管數(shù)碼管電路及原理.8 2.3系統(tǒng)整體硬件電路.9 3軟件部分.11 3.1主程序.12 3.2讀出溫度子程序.13 3.3溫度轉(zhuǎn)換命令子程序.13 3.4計(jì)算溫度子程序.14 3.5顯示數(shù)據(jù)刷新新子程序.15 PROTEUS 3.6軟件和KEIL軟件聯(lián)合仿真建立.15 . 4實(shí)驗(yàn)、調(diào)試和測(cè)試結(jié)果分析總結(jié)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié).16 4.1硬件調(diào)試.16 5 .17參考文本報(bào)價(jià).18附錄一程序代碼.19附錄二部件清單.25之前說(shuō)過(guò)，隨著人們生活水平的不斷提

3、高，單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它給人們帶來(lái)的便利是不可否認(rèn)的。數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，但是人們對(duì)它的要求越來(lái)越高。為了給現(xiàn)代人的工作、研究和生活提供更好、更方便的設(shè)施，我們需要從單片機(jī)技術(shù)開始，一切都朝著數(shù)字控制和智能控制的方向發(fā)展。目前，甲型H1N1流感正在進(jìn)入我國(guó)，為了保證流動(dòng)人口的安全，有必要對(duì)其進(jìn)行體溫測(cè)量。由于溫度傳感器DS18B20具有獨(dú)特的單線接口，只需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信，因此可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能，待機(jī)功耗為零，具有讀數(shù)方便、測(cè)溫范圍寬、測(cè)溫準(zhǔn)確的特點(diǎn)。最重要的是用戶可以定義報(bào)警設(shè)置，報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)記溫度超過(guò)程序限制(溫度報(bào)警欄)，所以只要溫度超過(guò)設(shè)定的

4、正常人體溫度，就會(huì)發(fā)出報(bào)警，這樣會(huì)更有效。為了探索這個(gè)問(wèn)題，我們通過(guò)在互聯(lián)網(wǎng)上搜索和收集相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)溫度計(jì)相比，本設(shè)計(jì)引入的數(shù)字溫度計(jì)具有讀數(shù)方便、測(cè)溫范圍寬、測(cè)溫準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，其輸出溫度以數(shù)字方式顯示，主要用于測(cè)溫相對(duì)準(zhǔn)確的地方。設(shè)計(jì)控制器采用單片機(jī)AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20，4位普通陽(yáng)極LED數(shù)碼管通過(guò)串口傳輸數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示，能夠準(zhǔn)確滿足上述要求。1 1總體設(shè)計(jì)方案1.1設(shè)計(jì)要求(1)基本量程低于-20或高于70 (2)精度誤差小于0.5 (3)LED數(shù)字直讀顯示器(4)可隨意設(shè)定溫度的上限和下限報(bào)警功能1.2數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)方案1演示方案。由于這種設(shè)計(jì)是一種

5、溫度測(cè)量電路，它可以使用熱敏電阻和其他器件來(lái)利用其溫度傳感效應(yīng)。采集隨測(cè)量溫度變化的電壓或電流并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，數(shù)據(jù)可由單片機(jī)處理，測(cè)量溫度可顯示在顯示電路上。這種設(shè)計(jì)需要模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，溫度傳感電路比較麻煩。方案2進(jìn)一步考慮了溫度傳感器的使用。在單片機(jī)的電路設(shè)計(jì)中，大多數(shù)都使用傳感器，所以這很容易想到。因此，可以使用溫度傳感器DS18B20。該傳感器可以方便地直接讀取測(cè)量的溫度值，并將其轉(zhuǎn)換為符合設(shè)計(jì)要求的溫度值。從以上兩種方案中，很容易看出電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，所以采用了這種方案。1.3總體設(shè)計(jì)框圖溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示?？刂破鞑捎脝纹瑱C(jī)STC89S52，溫度傳感

6、器采用DS18B20，4位發(fā)光二極管數(shù)碼管通過(guò)串口傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。圖1.1總體設(shè)計(jì)框圖主控制器LE D顯示溫度傳感器單片機(jī)復(fù)位時(shí)鐘振蕩報(bào)警點(diǎn)按鈕調(diào)節(jié)2 2系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成及工作原理2.1 DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)DS18B 20溫度傳感器之間的接口電路是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的改進(jìn)型智能溫度度傳感器，與熱敏電阻等傳統(tǒng)溫度測(cè)量元件相比，可以直接讀取被測(cè)溫度，并可以根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)簡(jiǎn)單編程實(shí)現(xiàn)912位數(shù)字值讀取。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：獨(dú)特的單線接口只需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；多個(gè)DS18B20只能在三條線路上并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能。不需要外部設(shè)備；可由

7、數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3 . 05 . 5；零待機(jī)功耗；溫度是9或12位數(shù)；用戶可以定義報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)記超過(guò)程序定義溫度的設(shè)備(溫度報(bào)警條件)；負(fù)電壓特性，當(dāng)電源極性反轉(zhuǎn)時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒壞，但不能正常工作；DS18B20采用3引腳PR35或8引腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。圖2.1 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)64位只讀存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)前8位是產(chǎn)品型號(hào)，后面是每個(gè)設(shè)備的唯一序列號(hào)，總共48位，最后8位是第一個(gè)56位循環(huán)冗余校驗(yàn)校驗(yàn)碼，這也是為什么多個(gè)DS18B20可以使用一條線路進(jìn)行通信的原因。TO92封裝的溫度報(bào)警觸發(fā)器和DS18B20可以通過(guò)軟件寫入家用報(bào)警器。

8、引腳排列見下圖2.2，引腳功能描述如下：1GND接地信號(hào)I/O C 64位只讀存儲(chǔ)器、單線接口高速緩沖存儲(chǔ)器和控制邏輯溫度傳感器高溫觸發(fā)器th低溫觸發(fā)器TL配置寄存器8位循環(huán)冗余校驗(yàn)發(fā)生器Vdd 2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)在寄生電源下使用時(shí)，它還可以為設(shè)備提供電源。3VDD可選VDD引腳。在寄生電源下工作時(shí)，該引腳必須接地。圖2.2 18B 20的引腳圖DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)暫存區(qū)和一個(gè)非易失性電可擦除EERAM。暫存內(nèi)存的結(jié)構(gòu)是一個(gè)8字節(jié)的內(nèi)存，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。前2個(gè)字節(jié)第五個(gè)字節(jié)是配置寄存器，其內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。當(dāng)DS18B

9、20工作時(shí)，寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度值。這個(gè)字節(jié)的每個(gè)位的定義如圖2.3所示。低位總是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20是處于工作模式還是測(cè)試模式。當(dāng)DS18B20出廠時(shí)，該位置0，用戶需要更改。R1和0確定溫度轉(zhuǎn)換的精確數(shù)字，以設(shè)置分辨率。Tmr11r0111 圖2.3 DS18B20字節(jié)定義表2.1r0r100010119 10 11 12分辨率/位溫度最大翻轉(zhuǎn)時(shí)間/ms 93.75 187.5 375 750 從表2.1可以看出，DS18B20的溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，分辨率越高，所需的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)考慮分辨率和轉(zhuǎn)換時(shí)間。暫存區(qū)的第6、7和8個(gè)字節(jié)未

10、使用，顯示完整的邏輯。第9個(gè)字節(jié)讀出前8個(gè)字節(jié)的所有循環(huán)冗余碼，可用于檢查數(shù)據(jù)，從而確保通信數(shù)據(jù)的正確性。當(dāng)DS18B20收到溫度轉(zhuǎn)換命令時(shí)，開始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換后，溫度值以16位帶符號(hào)擴(kuò)展二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)在暫存存儲(chǔ)器的第一個(gè)和第二個(gè)字節(jié)中。單片機(jī)可以通過(guò)單線接口讀取數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)時(shí)，低位在前，高位在后。數(shù)據(jù)格式以0.0625LSB的形式表示，當(dāng)符號(hào)位為0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正，二進(jìn)制位可以直接轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號(hào)位表示測(cè)得的溫度值為負(fù)時(shí)，在計(jì)算十進(jìn)制值之前，有必要將補(bǔ)碼改為原始代碼。表2.2是一些溫度值對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制溫度數(shù)據(jù)。DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，將測(cè)得的溫度值與內(nèi)存中th和T字節(jié)的內(nèi)

11、容進(jìn)行比較。如果是TH或TTL，在設(shè)備中設(shè)置報(bào)警標(biāo)志，并響應(yīng)主機(jī)發(fā)送的報(bào)警搜索命令。因此，多個(gè)DS18B20可用于同時(shí)測(cè)量溫度和搜索報(bào)警。根據(jù)DS18B20的測(cè)溫原理，該裝置中的低溫系數(shù)晶體振蕩器的振蕩頻率受溫度影響很小，用來(lái)產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)，并將其送到減法計(jì)數(shù)器；具有高溫度系數(shù)的晶體振蕩器的振蕩頻率隨著溫度的變化而明顯變化，并且所產(chǎn)生的信號(hào)被用作減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。設(shè)備中還有一個(gè)計(jì)數(shù)門。當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20對(duì)低溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫系數(shù)振蕩器決定。在每次測(cè)量之前，將對(duì)應(yīng)于55的基數(shù)分別放入減法計(jì)數(shù)器和溫度寄存器，并將計(jì)數(shù)器

12、和溫度寄存器預(yù)設(shè)為對(duì)應(yīng)于55的基數(shù)。減法器1減去由低溫系數(shù)晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)。當(dāng)減法器1的預(yù)設(shè)值減小到0時(shí)，溫度寄存器的值將增加1，減法器1的預(yù)設(shè)值將被重新加載。減法器1重新開始對(duì)低溫系數(shù)晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且該周期停止溫度寄存器的累積，直到減法器計(jì)數(shù)到0。此時(shí)，溫度寄存器中的值是測(cè)量的溫度值。其輸出用于校正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)設(shè)值，只要計(jì)數(shù)器門沒有關(guān)閉，上述過(guò)程就重復(fù)進(jìn)行，直到溫度寄存器值接近測(cè)量溫度值。二進(jìn)制表示十六進(jìn)制表示1250000 0111 1101 0000 07d 0h 850000 0101 0101 0000 0550h 25.06250000 0001 1001 0000 0191h 10.1250000 0000 1010 0001 0000。0 0000 0010 0008H 00000 0000 0000 1000 0000H-0.51111 1111 0000 FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110 FF5EH-25.06251111 1110 0110 11111 FE6FH-551111 100 111系統(tǒng)根據(jù)pr運(yùn)行DS18B20DS18B20有兩種供電方式，一種是電