溫度傳感器——課設論文

1、 課程設計論文題 目： 溫度傳感器 院 （系）： 信息與通信學院 專 業(yè)： 電子科學與技術 學生姓名： 周三弟 學 號： 0800230236 指導教師： 陳明 職 稱： 教授 2010年 12 月 16 日摘 要 DALLA公司的單總線數(shù)字溫度傳感器DSI8B20以其線路 簡單、硬件開銷少、成本低廉等一系列優(yōu)點，有著無可比擬的應用前景。文章首先介紹DS18B20的特性及工作原理。接著提出了一種基于AT89S52單片機與DSl8B20的溫度測量報警系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)的硬件結構及軟件設計。其中，詳細介紹了AT89S52對DSl8B20的操作流程，及使用DS18B20時候的注意事項。該溫度測量系 統(tǒng)

2、具有結構 簡單、價格低廉、擴展方便和應用廣泛等一系列優(yōu)點。1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊 它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。關鍵詞：AT89S52；DS18B20 ；1602；溫度測量A Temperature Measue Syste m based on AT89C52 and DS18B20 YILi - hua HUANG J u n ( Hunan Vocational college of Science and Technolog y ， Chang sha 410004 ，

3、 China ) Abstract：DALLAS CorporationS 1-wire bus digital temp era ture sens or has incomparable application prospect because its circuit is simple ， and with fewer hardware expensesThis paper introduces the structure and principle ofthe 1-wire bus digital temperature sensor，presents the hardware and

4、 compile program design oftemperatllre me asure and alar msystem which based on AT89C52 and DS18B20This paper explains trans action sequence of DS18B20 and points for attention This device has some advanmges such as ： simple structure ，low price It also can be ea sily extended and has important appl

5、ication persp ectives Keywords： AT89s52 ；DS18B20；temperaturemeasure 目 錄引言11 原理圖與pcb圖21.1 原理圖21.2 PCB圖 32 單總線數(shù)字溫度計 DS18B20 介紹32.1 18B20性能特點 32.2 18B20的功能引腳42.3 18B20的工作原理及應用52.4 18B20的初始化63 AT89S52的介紹84 1602LCD的介紹115 總結·············

6、3;···································13 引言 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要檢測溫度。傳統(tǒng)的方式是采用熱電偶或熱電阻，但是由于模擬溫度傳感器輸 出為 模擬信號，必須經(jīng)過 AI D轉(zhuǎn)換環(huán)

7、節(jié)獲得數(shù)字信號后 才能與單片機等微處理器接 口，使得硬件電路結構 復雜 ，制作成本較高。近年來，美國DALLAS公司生產(chǎn)的DSI8B20為代表的新型單總線數(shù)字式溫度傳 感器以其突出優(yōu)點廣泛使用于倉儲管理、工農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)制造 、氣象觀測 、科學研究 以及日常生活中。DSI8B20集溫度測量和 AD轉(zhuǎn)換于一體，直接輸出數(shù)字量 ，傳輸距離遠 ，可以很方便地實現(xiàn)多點測量，硬件電路結構簡單，與單片機接口幾乎不需要外圍元件。文章將介紹 DS18B2的結構特征及控制方法，給出以此傳感器和 AT89S52單片機構成的最小溫度測量報警系統(tǒng)。 1602液晶也叫1602字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號

8、等的點陣型液晶模塊 它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔 每行之間也有也有間隔 起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此 所以他不能顯示圖形.通過At89S52控制1602液晶的輸出，將所測得的溫度顯示出來 11.1 原理圖21.2 pcb圖2單總線數(shù)字溫度計DS18B20介紹2.1 DSI8B20性能特點 美國DALLAS半導體公司的DS18B20是世界上第一片支持 “ 單總線”接 口的數(shù)字式溫度傳感器 ，能夠直接讀取被測物的溫度值。它具有TO-92、TSOC、SOIC多種封裝形式，可以適應不同的環(huán)境需求。其測量范圍在-55

9、+125、-10 +85之內(nèi)的測量精度可達±0 .5,穩(wěn)定度為1。通過編程可實現(xiàn)9、10、11、12位的分辨率讀出溫度數(shù)據(jù)，以上都包括一個符號位，因此對應的溫度量化值分 別為 0.5、0.2 5 、0.25、0.0625，芯片出廠 時默認為 1 23位的轉(zhuǎn)換精度。讀取或?qū)懭隓S18B20僅需要一根總線，要求外接一個約 4.7 k Q的上拉電阻，當總線閑置時，其狀態(tài)為高電平。此9 I ' DS18B20是溫度 一電流傳感器，對于提高系統(tǒng)抗干擾能力有 很大的幫助。負壓特性 電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。掉電保護功能 DS18B20 內(nèi)部含有 EEPROM

10、 ，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報警溫度的設定值。DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構建自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)，因此也就被設計者們所青睞。2.2 DS18B20的引腳特點 DS18B20的管腳排列1. GND為電源 地； 2. DQ為數(shù)字信號輸入輸出端；3. VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地， 42.3 18B20的工作原理及應用 DS18B20的溫度檢測與數(shù)字數(shù)據(jù)輸出全集成于 一個芯片之上 ，從而抗干擾力更強。其一個工作周 期可分為兩個部分 ，即溫度檢測和數(shù)據(jù)處理。在講 解其工作流程之前我們有必要了解 1

11、8B20的內(nèi)部存 儲器資源。18B20共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們 分別是 ： ( 1 )ROM只讀存儲器，用于存放DS18B20ID編碼，其前 8位是單線系列編碼 ( DS18B20的編碼是19 H)，后面48位是芯片唯一的序列號，最后8位是以上56位的CRC碼(冗余校驗)。數(shù)據(jù)在出廠時設置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM。( 2 )R A M 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計算和數(shù)據(jù)存 取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個字節(jié)RAM，每個字節(jié)為 8 位。如圖2所示。第 1、2個字節(jié)是溫 度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3和第4字節(jié)是高溫觸發(fā)器和低溫觸發(fā)器 的易失性拷貝，第 5 個字節(jié)為 配

12、置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換 分辨率，DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為 相應精度的溫度數(shù)值。以上字節(jié)內(nèi)容每次上電復位 時被刷新。配置寄存器字節(jié)各位的定義如圖2所示。低5 位一直為 1 ，是工作模式位，用于設置DS 8B20在工作模式還是在測試模式 ，DS18B20出廠時該位 被設置為0，用戶不要去改動； 和用來設置分辨率，決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)。如表 1所示。DS18B20字節(jié)定義5表 1 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換時間表 2.4 18B20的初始化6主機首先發(fā)出一個480960微秒的低電平脈沖，然后釋放總線變?yōu)楦唠娖?，并在隨后的480微秒時間內(nèi)對總線進行檢測，如果有低電平

13、出現(xiàn)說明總線上有器件已做出應答。若無低電平出現(xiàn)一直都是電平說明總線上無器件應答。做為從器件的DS18B20在一上電后就一直在檢測總線上是否有480960微秒的低電平出現(xiàn)，如果有，在總線轉(zhuǎn)為高電平后等待1560微秒后將總線電平拉低60240微秒做出響應存在脈沖，告訴主機本器件已做好準備。若沒有檢測到就一直在檢測等待。接下來就是主機發(fā)出各種操作命令，但各種操作命令都是向DS18B20寫0和寫1組成的命令字節(jié)，接收數(shù)據(jù)時也是從DS18B20讀取0或1的過程。因此首先要搞清主機是如何進行寫0、寫1、讀0和讀1的。寫周期最少為60微秒，最長不超過120微秒。寫周期一開始做為主機先把總線拉低1微秒表示寫周

14、期開始。隨后若主機想寫0，則繼續(xù)拉低電平最少60微秒直至寫周期結束，然后釋放總線為高電平。若主機想寫1，在一開始拉低總線電平1微秒后就釋放總線為高電平，一直到寫周期結束。而做為從機的DS18B20則在檢測到總線被拉底后等待15微秒然后從15us到45us開始對總線采樣，在采樣期內(nèi)總線為高電平則為1，若采樣期內(nèi)總線為低電平則為0。對于讀數(shù)據(jù)操作時序也分為讀0時序和讀1時序兩個過程。讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在1微秒之后就得釋放單總線為高電平，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在檢測到總線被拉低1微秒后，便開始送出數(shù)據(jù)，若是要送出0就把總線拉為低電平直到讀周期結束。若要送

15、出1則釋放總線為高電平。主機在一開始拉低總線1微秒后釋放總線，然后在包括前面的拉低總線電平1微秒在內(nèi)的15微秒時間內(nèi)完成對總線進行采樣檢測，采樣期內(nèi)總線為低電平則確認為0。采樣期內(nèi)總線為高電平則確認為1。完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成3 AT89S52的介紹At89s52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得

16、AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，7支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結， 單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash

17、 AT89S52   P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。 P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被

18、外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 此外，P1.0和P1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。 在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號第二功能 P1.0 T2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用） P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用） P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能

19、驅(qū)動4 個 8 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX DPTR） 時，P2 口送出高八位地址。在這種應用中，P2 口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TT

20、L 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 端口引腳 第二功能 P3.0 RXD(串行輸入口) P3.1 TXD(串行輸出口) P3.2 INTO(外中斷0) P3.3 INT1(外中斷1) P3.4 TO(定時/計數(shù)器0) P3.5 T1(定時/計數(shù)器1) P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) 此外，P3口還接收一

21、些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。 RST復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。 ALE/PROG當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）9輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。 對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指

22、令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。 PSEN程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。 EA/VPP外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。 如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 FLASH存儲器編程時，該引腳

23、加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。3 1602的功能介紹1）1602LCD主要技術參數(shù)顯示容量為16×2個字符；芯片工作電壓為4.55.5V；工作電流為2.0mA（5.0V）；模塊最佳工作電壓為5.0V；字符尺寸為2.95×4.35（W×H）mm。（2）接口，信號說明1602LCD采用標準的14引腳（無背光）或16引腳（帶背光）接口，各引腳接口說明見表10 1602液晶接口引腳定義編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Date I/O2VDD電源正極10D3Date I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4D

24、ate I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（V/L）12D5Date I/O5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6Date I/OE使能信號14D7Date I/O7D0Date I/O15BLA背光源正極8D1Date I/O16BLK背光源負極 1、2組電源 一組是模塊的電源 一組是背光板的電源 均為5V供電。2、VL是調(diào)節(jié)對比度的引腳調(diào)節(jié)此腳上的電壓可以改變黑白對比度3、RS是很多液晶上都有的引腳 是命令/數(shù)據(jù)選擇引腳 該腳電平為高時表示將進行數(shù)據(jù)操作；為低時表示進行命令操作。4、RW也是很多液晶上都有的引腳 是讀寫選擇端 該腳電平為高是表示要對液晶進行讀操作；為低時表示要進行寫操作。5、E同

25、樣很多液晶模塊有此引腳 通常在總線上信號穩(wěn)定后給一正脈沖通知把數(shù)據(jù)讀走，在此腳為高電平的時候總線不允許變化。6、D0D7 8位雙向并行總線，用來傳送命令和數(shù)據(jù)。7、BLA是背光源正極，BLK是背光源負極。對此液晶操作主要有以下幾種方法。1寫命令（包括但不限于初始化、調(diào)節(jié)顯示位置、清除顯示）2寫數(shù)據(jù)(把一個字符的ASC碼寫入液晶使其顯示)3讀忙信號（液晶乃低速設備，每次操作前應該測試忙信號，確定其不忙時再操作）（4）1602LCD的指令碼（命令碼）此液晶上電的時候需要初始化 典型的指令碼是38H，也就是上電的時候需要 調(diào)用void write_cmd(unsigned char command)這個函數(shù)寫指令碼，用法是write_cmd(0x38);執(zhí)行完這個函數(shù)可以把液晶初始化成16x2顯示5x7的點陣8位總線接口。以下指令碼用法相同。11此液晶支持的指令碼有 指令碼功能00111000設置16×2顯示，5×7點陳，8位數(shù)據(jù)接口00001DCBD=1開顯示；D=0關顯示C=1顯示光標；C=0不顯示光標B=1光標閃爍；B=0光標不顯示000001NSN=1當讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加一，且光標加一N=0當讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減一，且光標減一S=1當寫一個字符，整屏顯示左移（N=1） 或右移（N=0），以得到光標不移動而屏幕移動的效果。S=0當寫