基于51單片機數(shù)字溫度計畢業(yè)設計

1、基于51單片機數(shù)字溫度計畢業(yè)設計數(shù)字測溫計設計摘要：隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個領域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術。在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是常用的被控參數(shù)，而采用單片機來對這些被控參數(shù)進行控制已成為當今的主流。本文介紹了基于AT89S51單片機的測溫系統(tǒng)，描述了利用DS18B2肝發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，對傳感器在單片機下的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進行了詳實的分析，對各部分的電路也逐一進行了介紹,該系統(tǒng)靈活的實現(xiàn)了溫度采集和顯示，且可設定上下限報警溫度，使用起來十分方便，適合于我們日常生活和生產(chǎn)中的溫度測量，該系統(tǒng)結構相對簡單，抗干擾能力較強，適合于不同環(huán)境

2、下溫度測量，有著廣闊的應用前景。附錄336附錄437第1章緒論1.1選題的目的和意義1.1.1選題的目的使用單片機AT89S51和DS18B2股計一個溫度計，能夠測量2599c之間的溫度值，顯示在LCD夜晶屏上。溫度計的測量精度為0.1。通過這次設計能夠更加了解數(shù)字溫度計的工作原理和熟悉單片機的發(fā)展和應用，鞏固所學的知識。1.1.2選題的意義隨著單片機技術的不斷發(fā)展，單片機在日用電子產(chǎn)品中的應用越來越廣泛，溫度傳感器DS18B2暝有性能穩(wěn)定、靈敏度高、抗干擾能力強、使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于冰箱、空調器、糧倉等日常生活中溫度的測量和控制。又隨著電子技術的發(fā)展，人們的生活日趨數(shù)字化，多功能的數(shù)字

3、溫度計可以給我們的生活帶來很大的方便；支持“一線總線”接口的溫度傳感器簡化了數(shù)字溫度計的設計，降低了成本。本課題研究的重要意義在于生產(chǎn)過程中隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會對各種信息參數(shù)的準確度和精確度的要求都有了幾何級的增長，而如何準確而又迅速的獲得這些參數(shù)，就需要受制于現(xiàn)代信息基礎的發(fā)展水平。在三大信息信息采集(即傳感器技術)、信息傳輸(通信技術)和信息處理(計算機技術)中，傳感器屬于信息技術的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是數(shù)字溫度傳感器技術，在我國各領域已經(jīng)應用的非常廣泛可以說是滲透到社會的每一個領域，與人民的生活和環(huán)境的溫度息息相關。第2章數(shù)字溫度計的設計方案2.1設計方案的確立及論證基本功能要求：

4、(1)溫度測量范圍：20100度(2)測量精度：0.5度(3)顯示方式：四位顯示(4)能夠運用Protues仿真擴展功能要求：(1) 做出實物并調試成功(2)多點測試(3)多點溫度同時顯示1.1.1 溫度傳感器DS18B20勺選擇方案一：水銀溫度計在生活中我們經(jīng)常看到水銀溫度計，它只能作為就地監(jiān)督的儀表，用它來測量溫度時，由于讀數(shù)時用眼睛觀察，主觀因素大，容易造成誤差大，而且不同是水銀溫度計量程不同，在讀數(shù)前需要看清它的最小分度值，還有它有熱慣性，需要等到溫度計達到穩(wěn)定狀態(tài)后才能讀數(shù)，比較麻煩，并且水銀有毒，不小心打破后接觸到水銀，對人體傷害大，所以危險性較高。方案二：傳統(tǒng)測溫元件傳統(tǒng)的測溫元

5、件有熱電偶和熱電阻。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉換成對應的溫度，需要比較多的外部硬件支持，其缺點有：硬件電路復雜；軟件調試復雜；制作成本高。方案三：DS18B2強感器測溫本設計采用DS18B20乍為檢測元件DS18B2A1以直接讀出被測溫度值，特點是成本低，結構簡單，便于使用。所以本設計采用方案三，用DS18B20乍為溫度傳感器。1.1.2 顯示器的選擇數(shù)碼管足以實現(xiàn)溫度的顯示，所以在本設計中采用數(shù)碼管顯示。1.1.3 單片機AT89S51的選擇對于單片機的選擇，可以考慮使用8031與8051系列，由于8031沒有內部RAM系統(tǒng)又需要大量內存存儲數(shù)據(jù)，因而不適用。單片機AT89S5

6、1具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電，因此選用AT89S51更適合。按照系統(tǒng)設計功能的要求，確定系統(tǒng)由4個模塊組成；主控制器、測溫電路、顯示電路。數(shù)字溫度計總體設計電路結構框圖如圖2-1所示：AT89S51復位電路顯示電路溫度傳感器時鐘電路圖2-1系統(tǒng)框圖第3章系統(tǒng)硬件電路的設計3.1主控制器單片機AT89S51是低功耗,高性能CMOS說單片機，片內含4kbytes的可編程的Flash只讀程序存儲器,兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP）,也可用傳統(tǒng)方法進行編程

7、。3.1.1AT89S51的介紹AT89S51主要特性及引腳如下與MCS-51兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲器全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級程序存儲器鎖定128*8位內部RAI>32可編程I/O線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路圖3-2AT89S51單片機引腳圖AT89S51單片機為40引腳雙列直插式封裝。其引腳排列和邏輯符號如圖3-2所示。各引腳功能簡單介紹如下： VCC供電電壓GND接地P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每個管腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳寫“1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存

8、儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASHY程時，P0口作為原碼輸入口，當FLASH8行校馬時，P0輸出原碼，此時P0外部電位必須被拉高。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，電位被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH®程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳電位被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時，P

9、2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH®程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL），也是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S51的一些特殊功能

10、口：P3.0RXD（串行輸入口）lP3.1TXD（串行輸出口）lP3.2INT0（外部中斷0）lP3.3INT1（外部中斷1）lP3.4T0（記時器0外部輸入）lP3.5T1（記時器1外部輸入）lP3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）lP3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）同時P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RSTALE/PROGPSENXTAL1XTAL2等等筆者就不贅述，詳細請參照相關資料。3.1.2DS18B20的介紹DS18B2O字溫度傳感器接線方便，耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。圖3-3DS18B20的實物管腳分布圖

11、DS18B2腳及特點（1）引腳功能說明GN奧地址信號；DQ是數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，開漏單總線接口引腳，當被用在寄生電源下，也可以向器件提供電源；VDM外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）（2）DS18B2型能特點1、采用單總線技術，只需一根I/O線，在一根線上能掛接多個DS18B202、每個DS18B2QM有一個特有的64位序列號，依據(jù)序列號訪問地應的器件。3、低壓供電，電源范圍從3.05.5V,可以本地供電，也可以直接從數(shù)據(jù)線竊取電源（寄生電源方式）。4、測溫范圍為-55C+125C,在-10C+85C范圍內誤差為±0.5。用戶可自設定報警上下限溫度。5、報警搜索命令可識別

12、和尋址超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件。6、分辨率由用戶設置為912位。7、D將檢測到溫度值轉化為數(shù)字量，與主控制器進行數(shù)據(jù)通信。8、電源極性接反時，溫度計不能正常工作。DS18B20勺內部2構（1）64位激光RO唬一個DS18B2向括一個唯一個64位長的ROMe碼。64位ROM勺位結構如下圖3-5所示開始的8位是單線產(chǎn)品系列編碼（DS18B2C®碼是10h）;接著的48位是每個器件唯一的系列號；最后的8位是開始56位CRC僉驗碼。64位ROMf口ROMlt作控制部分允許DS18B20乍為一個單線器件工作并遵循“單線總線系統(tǒng)”一節(jié)中所詳述的單線協(xié)議。直到ROMt作協(xié)議被滿足，D

13、S18B20空制部分的功能是不可訪問的。8位檢驗CRC4的序歹I號8位工廠代碼（10H）MSBLSBMSBLSBMSBLSB564位ROM吉構框圖（3）運用一寸艮警信號TH或TL的最高比較位對應于16位溫度寄存器符號位。若溫度測量的結果低于TL或者高于TH器件內告警標志將置位。每次溫度測量更新此標志。只要告警標志置位，DS18B20各對告警搜索命令做出響應。這允許并聯(lián)接許多DS18B20同時進行溫度測量。(4)CRC生DS18B20t一存貯在64位ROM勺最高有效字節(jié)內的8位CRC總線上的主機可以根據(jù)64位ROM勺前56位計算機CRC的值并把它與存貯在DS18B2網(wǎng)的值進行比較以決定ROM勺數(shù)

14、據(jù)是否已被主機正確地接收。CRC勺等效多項式函數(shù)為：CRC=X8+X5+X4+修式3.1)DS18B2C&利用與上述相同的多項式函數(shù)產(chǎn)生一個8位CRC直并把此值提供給總線的主機以確認數(shù)據(jù)字節(jié)的傳送。當存貯在DS18B2吶或由DS18B2計算得到的CRC直與總線主機產(chǎn)生的值不相符合時，在DS18B2CW沒有電路來阻住命令序列的繼續(xù)執(zhí)行。(5)存貯器DS18B20勺存貯器由一個高速暫存(便箋式)RAM和一個非易失性、電可擦除EEPROM成，后者存貯高溫度和低溫度觸發(fā)器TH和TL。暫存存貯器有助于在單線通信時確保數(shù)據(jù)的完整性。數(shù)據(jù)首先寫入暫存存貯器，在那里它可以被讀回。當數(shù)據(jù)被校驗之后，復制

15、暫存存貯器的命令把數(shù)據(jù)傳送到非易失性EEPROM這一過程確保了更改存貯器時數(shù)據(jù)的完整性。DS18B20勺測溫原理如圖3-11所示，圖中低溫度系數(shù)振蕩器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送給減法計數(shù)器1；高溫度系數(shù)振蕩器隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入。預置斜率累加器低溫度系數(shù)振蕩器減法計數(shù)器1預置減到0溫度寄存器計數(shù)比較器高溫度系數(shù)振蕩器減法計數(shù)器2減到0圖3-11DS18B20M溫原理圖圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B2僦對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成溫度測量。高溫度系數(shù)振蕩器決定計數(shù)門的開啟時間，測量前

16、，將-55所對應的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器和溫度寄存器中，減法計數(shù)器和溫度寄存器被預置在-55所對應的基數(shù)值。另外，DS18B2彈線通信功能是分日t完成的，所以讀/寫時序很重要。系統(tǒng)對DS18B20H勺各種操作必須按協(xié)議進行。3.2單片機最小系統(tǒng)設計單片機最小系統(tǒng)就是指能使單片機工作的最少的器件構成的系統(tǒng)。因為單片機已經(jīng)包含了數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器，所以只要在其外部加上時鐘電路和復位電路就可以構成單片機最小系統(tǒng)。3.2.1 時鐘電路圖3-12是時鐘電路的PROTEUS真圖。圖3-12時鐘電路單片機允許的振蕩晶體可在1.224MHZ間選擇，一般為11.0592MHz電容C2,C3的取值對振蕩頻率輸

17、出的穩(wěn)定性、大小及振蕩電路起振速度有一定的影響，可在20100pF之間選擇，典型值位30pF。3.2.2 復位電路計算機每次開始工作，CPUffi系統(tǒng)中的其他部件都必須要有一個確定的初值，即復位狀態(tài)。圖3-13是單片機復位電路仿真圖。圖3-13復位電路單片機RST引腳是高電平有效。單片機在上電瞬間C1充電，RST引腳端引出正脈沖，只要RST端保持兩個機械周期以上的高電平，單片機就能復位。在單片機工作后，如果還想再次復位，只需按下開關，單片機就能重新變成復位狀態(tài)。當晶體振蕩頻率為12MHZ0寸，RC的典型值為C=10wF,R=8.2KQ3.2.3 最小系統(tǒng)圖3-14是單片機最小系統(tǒng)的完整仿真圖。

18、圖3-14單片機最小系統(tǒng)3.3DS18B20與單片機接口電路的設計DS18B2何以采用兩種供電方式：一種是電源供電方式，另一種是寄生電源供電。當DS18B2眥于寫存儲器操作和溫度A/D轉換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最長為500ms采用寄生電源供電方式時，VD于口GN湍接地。因為單線制只有一根線，所以發(fā)送接口必需是三態(tài)的。3.4顯示電路的設計.1LED數(shù)碼管主要技術參數(shù)數(shù)碼管使用條件：a、段及小數(shù)點上加限流電阻b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點：根據(jù)發(fā)光顏色決定c、使用電流：靜態(tài)：總電流80mA(每段10mA)；動態(tài)：平均電流4-5mA峰值電流100mA&

19、#177;圖是七段數(shù)碼管引腳圖，其中共陽極數(shù)碼管的引腳圖和共陰極的是一模一樣的，4位數(shù)碼管的引腳圖數(shù)碼管的使用注意說明：(1)數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角；(2)焊接溫度：260度；焊接時間：5s(3)表面有保護膜的產(chǎn)品，可以在使用前撕下來。2.6.2LED數(shù)碼管的引腳說明分為共陽極與共陰極兩種，對于單個數(shù)碼管，從正面看進去，以左下角那個腳為1腳，逆時針方向為110腳，左上角那個腳便是10腳了，上兩個圖的數(shù)字分別與這10個管腳對應。注意，3腳和8腳是連通的，這兩個都是公共腳。另外常用的是四位數(shù)碼管，內部的數(shù)碼管共用adp這幾根數(shù)據(jù)線，由于里面有4個數(shù)碼管，加上adp,一共有12個引

20、腳，下圖是一個共陰四位數(shù)碼管內部結構圖(。引腳排列依然是從左下角的那個腳(1腳)開始，以逆時針方向依次為112腳，下圖中的數(shù)字與之一一對應。圖2-18位共陽數(shù)碼管內部結構2.6.3數(shù)碼管編碼說明4位數(shù)碼管編碼說明，如4.5表所示：表4.5控制命令表P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0eddpcgbfa00010100028H111101011EBH20011001032H310100010A2H411100001E1H510100100A4H60010010024H711101010EAH80010000020H910100000A0HH0110000161HL00

21、1100013DH-11110111F7HC001111003CH4章系統(tǒng)程序的設計4.1系統(tǒng)設計內容系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉換命令子程序、計算溫度子程序、測量序列號子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。4.1.1主程序主程序主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出處理DS18B20勺測量溫度值。主程序流程圖如圖4-1所示：開始調用顯示子程序顯示當前四路溫度初始化讀取并顯示序列號圖4-1主程序流程圖4.1.2讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAMfr的9字節(jié)。在讀出時須進行CRO驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。讀出溫度子程序流程圖如圖4-2所示：開始復位DS18B20g

22、跳過RO嘛令發(fā)出溫度轉換命令轉換完畢復位DS18B20匹配RO嘛令發(fā)1個DS18B2(ff列號讀溫度值存入儲存器指向下一個延時NY圖4-2讀出溫度子程序流程圖4.1.3溫度轉換命令子程序溫度轉換命令子程序主要是發(fā)溫度轉換開始命令，當采用12位分辨率時，轉換時間約為750ms在本程序設計中，采用1s顯示程序延時法等待轉換的完成。溫度轉換命令子程序流程圖如圖4-3所示：發(fā)DS18B2CM位命令發(fā)跳過RO僚令發(fā)溫度轉換開始命令結束圖4-3溫度轉換命令子程序流程圖4.1.4計算溫度子程序計算溫度子程序將RAMfr讀取彳1進行BCDm的轉換運算，并進行溫度值正負的判定。計算溫度子程序流程圖如圖4-4所示

23、：開始溫度零下？溫度值取補碼置“-”標志位計算小數(shù)位溫度BCD直計算小數(shù)位溫計算小數(shù)位溫度BCD直度BCD直結束置“+”標志NY圖4-4計算溫度子程序流程圖4.1.5溫度數(shù)據(jù)的計算處理方法從DS18B20賣取出的二進制值必須轉換成十進制值，才能用于字符的顯示。DS18B2期轉換精度為912位，為了提高精度采用12位在采用12位轉換精度時，溫度寄存器里的值是以0.0625為步進的，即溫度值為寄存器里的二進制值乘以0.0625，就是實際的十進制溫度值。通過觀察表4-1可以發(fā)現(xiàn)，一個十進制與二進制間有很明顯的關系，就是把二進制的高字節(jié)的低半字節(jié)和低字節(jié)的高半字節(jié)組成一字節(jié)，這個字節(jié)的二進制化為十進制

24、后，就是溫度值的百、十、個位字節(jié)，所以二進制值范圍是。F,轉換成十進制小數(shù)就是0.0625的倍數(shù)(015倍)。這樣需要4位的數(shù)碼管來表示小數(shù)部分。實際應用不必這么高的精度，采用1位數(shù)碼管來顯示小數(shù)，可以精確到0.1。表4.5二進制與十進制的近似對應關系表小數(shù)部分二進制值0123456789ABCDEF進制值00112334556678894.2源程序4.2.1DS18B20的各條ROIW令(1)ReadROM33H這條命令允許總線控制器獨到DS18B20勺8位系列編碼、唯一的序列號和8位CR照。只要在總線上存在單只DS18B20寸，才能使用該命令。如果總線上有不止一個從機，則當所有從機試圖同時

25、傳送信號時就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突(漏極開路連在一起形成相“與”的效果)。 2） MatchROM55H這是一條匹配RO端令，后跟64位ROMf列，讓總線控制器在多點總線上定位一只特定的DS18B20只有與64位RO昉列完全匹配的DS18B2時能響應隨后白存儲器操作.所有與64位RO昉列不匹配的從機都將等待復位脈沖.這條命令在總線上有單個或多個器件時都可以使用.(3)SkipROM0CCH.這條命令允許總線控制器不用提供64位ROM®碼就使用存儲器操作命令，在單點總線情況下,可以節(jié)省時間.如果總線上不止一個從機,則在SkipROM命令之后跟著發(fā)一條讀命令.由于多個從機同時傳送信號,所以總線上

26、就會發(fā)生數(shù)據(jù)沖突(漏極開路下拉效果相當于相“與”)。 4） SearchROM0F0H當一個系統(tǒng)初次啟動時，總線控制器可能并不知道單線總線上有多少個器件或它們的64位ROM®碼。搜索ROMT令允許總線控制器用排除法識別總線上的所有從機的64位編碼。 5） AlarmSearch0ECH。這條命令的流程與SearchROMf同。然而，只有在最近一次測溫后遇到符合報警條件的情況下，DS18B20才會響應這條命令。報警條件定義為溫度高于TH或低于TL。只要DS18B2壞掉電，報警狀態(tài)將一直保持，直到再一次測得的溫度值達不到報警條件。 6） WHteScratchpad4EH。這條命令向DS

27、18B20勺暫存器TH和TL中寫入數(shù)據(jù)?？梢栽谌魏螘r刻發(fā)出復位命令來中止寫入。 7） 7）ReadScratchapad0BEH。這條命令讀取暫存器的內容。讀取將從第一字節(jié)開始，一直進行下去，直到第九字節(jié)（CRC讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，則控制器可以在任何時間發(fā)出復位命令來中止讀取。 8） 8）CopyScratchpad48H。這條命令把暫存器的內容拷貝到DS18B20勺E2PRO臍儲器里，即把溫度報警觸發(fā)字節(jié)存入非易失性存儲器里。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時間隙，而DS18B2QZ忙于把暫存器拷貝到E2PRO臍儲器，則DS18B2CM會輸出一個0；如果拷貝結束，則DS18B2

28、喻出1。如果使用寄生電源，則總線控制器必須在這條命令發(fā)出后立即啟動強上拉，并最少保持10ms。 9） 9）ConvertT44H。這條命令啟動一次溫度轉換而無需其他數(shù)據(jù)。溫度轉換命令被執(zhí)行后DS18B20呆持等待狀態(tài)。如果總線控制器在這條命令之后跟著發(fā)出讀時間隙，而DS18B2CR忙于做時間轉換，則DS18B20存在總線上輸出0;如果溫度轉換成功，則輸出1。如果使用寄生電源，則總線控制器必須在發(fā)出這條命令后立即啟動強上拉，并保持500ms以上時間。 10） RecallE20B8H。這條命令把報警觸發(fā)器里的值拷貝回暫存器。這種拷貝操作在DS18B2吐電時自動執(zhí)行，這樣器件一上電暫存器里馬上就存

29、在有效的數(shù)據(jù)了。若在這條命令發(fā)出之后發(fā)出讀數(shù)據(jù)隙，器件會輸出溫度轉換忙的標識：0表示忙；1表示完成。 11） ReadPowerSupply0B4H。若把這條命令發(fā)給DS18B20W發(fā)出讀時間隙，器件會返回它的電源模式0:0表示寄生電源；1表示外部電源。第5章調試及性能分析5.1系統(tǒng)的調試硬件調試比較簡單，首先檢查電路的焊接是否正確，然后可以用萬用表測試或通電檢測。軟件測試本文利用Proteus與KEILC51對單片機多點溫度測量系統(tǒng)進行了仿真設計從本文結果可以看出，利用Proteus進行單片機系統(tǒng)的仿真設計可以極大地簡化單片機程序在目標硬件上的調試工作，大幅度節(jié)省制作電路板的時間，對于提高產(chǎn)

30、品的開發(fā)效率、降低開發(fā)成本等有重要作用硬件電路的簡單是以軟件的復雜為代價的，所以在程序編寫和調試的過程中稍一粗心就會出現(xiàn)錯誤，包括時間延時不夠，設置參數(shù)的類型有誤等錯誤。本課題通過分析對比各種不同的溫度傳感器，選定DS18B20這種單總線數(shù)字溫度傳感器的通信方式比較獨特，軟件編寫要求的比較新穎，特點突出。用其構建的系統(tǒng)有很多優(yōu)點：硬件連線簡單，省去了使用模擬傳感器要進行放大、A/D轉換等工作，由于它的級聯(lián)功能，一條總線可掛接多個傳感器測量不同位置的溫度，根據(jù)DS18B20隹一的序號識別不同傳感器在各自位置的溫度。需要注意的是,在系統(tǒng)安裝及工作之前應將主機逐個與DS18B20掛接，以讀出其序列號

31、。另外，由于DS18B2彈線通信功能是分時完成的，遵循嚴格的時隙概念，因此，系統(tǒng)對DS18B2解口各種操作必須按協(xié)議進行，即：初始化DS18B20侵復位脈沖）一發(fā)ROM命能命令一發(fā)存儲器操作命令處理數(shù)據(jù)。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，每一個自帶地址，大大減少了系統(tǒng)的電纜數(shù)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。通過調試成型系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了DS18B2O了上述優(yōu)點外，還有一些缺點，如：簡單的硬件連接的代價是復雜的軟件時序，DS18B2駐測量溫度的時候，靈敏度不夠高，溫度快速變化時無法迅速顯示出其變化。通過一系列的實驗發(fā)現(xiàn)：由DS18B20勾建的測溫小系統(tǒng)適用于環(huán)境溫度監(jiān)控，對溫度小變化較敏感；不適

32、合應用于要求實時性強、溫度跨度大的測溫方式。5.2性能分析性能測試可用制作的溫度計和已有的成品溫度計同時進行測量比較。由于DS18B20I勺精度很高，所以誤差指標可以限制在±0.1以內。另外，0100c的測量范圍使得該溫度計完全適合一般的應用場合，其低壓供電特性可以做成電池供電的手持電子溫度計。DS18B20a度計還可以在高低溫報警、遠距離多點測溫控制等方面進行應用開發(fā)，但在實際設計中應注意一下問題：DS18B20X作時電流高達1.5mA,總線上掛接點數(shù)較多且同時進行轉換時要考慮增加總線驅動，可用單片機端口在溫度轉換時導通一個MOSFET電。連接DS18B20勺總線電纜是有長度FM制

33、的，因此在用DS18B20進行長距離測溫系統(tǒng)設計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配等問題。在DS18B20M溫程序設計中，向DS18B20出溫度轉換命令后，程序總要等待DS18B203勺返回信號。一旦某個DS18B2漏觸不好或短線，當程序讀該DS18B20時，將沒有返回信號，程序進入死循環(huán)。這一點在進行DS18B2硬件連接和軟件設計時要給予一定的重視。結論該基于DS18B20勺多點溫度測量系統(tǒng)具有硬件結構簡單、易于制作、價格低廉、測量值精確和易于操作等許多優(yōu)點，但由于實驗室條件所限，暫時只做四點的溫度測量。但在實際應用中可根據(jù)具體情況進行更多點的擴展和對多點進行控制。隨著現(xiàn)代信息技術的飛速發(fā)展

34、和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)，基于DS18B20勺多點溫度測量系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于控制、化工等諸多領域?？傊?，本次畢業(yè)設計順利完成，基本達到了畢業(yè)設計的要求。本文在深入分析多點智能測溫系統(tǒng)的工作原理基礎上，完成了該系統(tǒng)設計和調試任務，并且系統(tǒng)的性能誤差達到了任務書的要求，使之能達到現(xiàn)場運行水平。2 .以單總線為基本結構，采用ATME公司的AT89S51單片機為總線命令，實現(xiàn)與DSl8B20的總線接口，并提供具體電路設計。3 .軟件編程采用模塊化、結構化設計，易于修改和維護。由于時間和精力的限制，對后續(xù)的研究還應在以下方面逐步完善:1.應用軟件的完善。溫度采集方面，一次命令全部單總線上的DS18B20

35、f行溫度轉換，減少系統(tǒng)所需時間。2 .進一步完善系統(tǒng)的可靠性。由于實際經(jīng)驗的欠缺，設計上難免有考慮不周之處。當某一個傳感器出現(xiàn)故障時，雖然系統(tǒng)能發(fā)現(xiàn)該測溫點故障，但是更換傳感器時涉及到其序列號的修改和應用程序的修改，這些還需要在今后應用時加以完善。3 .可以增加控制部分，以后在該部分進行PID算法控制，以提高控制精度。總之，本論文在新型數(shù)字溫度測控系統(tǒng)方面做了一定的研究工作。該系統(tǒng)初步完成了溫度測控方案的預定目標，為今后實現(xiàn)數(shù)字化與網(wǎng)絡化的溫度測控系統(tǒng)工程提供了一種參考。社會經(jīng)濟效益分析本溫度測控系統(tǒng)可以產(chǎn)生的社會經(jīng)濟效益是顯而易見的。在工農(nóng)業(yè)許多場合，溫度測量和控制對生產(chǎn)起著非常重要的作用，

36、通過溫度測控，可以更好的提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和效率。本設計利用數(shù)字化的溫度傳感器作為載體，以AT89S5憚片機為控制核心，通過對所測量的溫度值進行控制和數(shù)據(jù)上傳，將數(shù)字信息上傳給上位機進行進一步的處理，從而可以實現(xiàn)這套系統(tǒng)的商品化和技術服務的穩(wěn)定性。本設計所用的DS18B2豳度傳感器價格在每個二十元左右，AT89S51單片機的價格也不過十元，再加上其它的元器件和外圍的芯片及端口，總成本完全可以控制在一百元人民幣以內。這套系統(tǒng)可以產(chǎn)生的功能強大，擴展溫度傳感器端口后，可以同時對多個傳感器進行測量和控制，并且只需添加DS18B20勺初始化程序和與本設計兩點測控類似的程序即可以實現(xiàn)，所以程序修改上也

37、比較方便。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)產(chǎn)品的專業(yè)化和工廠化大生產(chǎn)，應用領域廣泛，例如，可以對小區(qū)內的供暖系統(tǒng)進行多點溫度監(jiān)控，實時處理DS18B2豳度傳感器上傳的數(shù)據(jù)；可以在對溫度要求比較嚴格的車間內進行多點溫度測控，以保持室內的精準溫度；可以在化學反應爐內安裝本系統(tǒng)，使化學反應可以在精確的溫度條件下進行等等。參考文獻1沙占友.集成溫度傳感器原理與應用.北京：機械工業(yè)出版社，2002，8495.2劉君華.智能傳感器系統(tǒng).西安：西安電子科技大學出版社，1999，83105.3沙占友.智能化傳感器原理與應用.北京：電子工業(yè)出版社，2004，99108.4趙負圖.傳感器集成電路手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2002

38、，692703.5張毅剛.MCS-51單片機原理及應用.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004,81946李玉峰，倪虹霞MCS-51系列單片機原理與接口技術.北京：人民郵電出版社，2004，187216.7胡漢才.單片機原理及其接口技術（第2版）M.北京：清華大學出版社，2004:49-75.8樓然苗，胡佳文，李光飛，劉玉良，俞紅杰，李良兒.單片機實驗與課程設計M.杭州：浙江大學出版社，2010:127-1489劉雨剛，洪炳林，郝文慧.基于DS18B20勺高精度礦用溫度計傳感器設計J.國外電子元器件，2006（12）:35-37.10黃亞，張益維.溫度傳感器DS75LXW單片機的接口技術J.國

39、外電子元器件，2007（10）:47-49.11胡雪海.單片機原理及應用系統(tǒng)設計M.北京：電子工業(yè)出版社，2004:59-75.12談根林，李慧文，汪慶寶，李禮賢.微型計算機及其在測量中的應用M.北京：計量出版社，1983:89-105.13樓然苗，李光飛14胡翔駿.電路分.單片機課程設計指導M.北京：北京航空航天大學出版社，2007:46-55.析（第2版）M.北京：高等教育出版社，2007:68-80.15MAXIMNEWReleasesDataBook.volum199816omasC.Bartee.ComputerArchitectureandLogicDesignJ.McGraw-H

40、illInc.1991.917GJiangMZhang,XXie,SLi.ApplicationontemperaturecontrolofDS18B2J.ControlEngineeringofChina,2003附錄1電路原理圖數(shù)字溫度計原理圖測附錄2溫度計實物圖附錄3測量序列號實物圖附錄4溫度計程序#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDQ=P1A0;/數(shù)據(jù)傳輸線接單片機的相應的引腳sbitsmg1=P2八3;/第一位數(shù)碼管sbitsmg2=P2八2;/第二位數(shù)碼管sbitsmg3=P2八1;/第三位數(shù)碼管sb

41、itsmg4=P2八0;/符號位第四位數(shù)碼管，當為負溫時候顯示負號。unsignedchartempL=0;/臨時變量低位（無符號字符變量）unsignedchartempH=0;/臨時變量高位unsignedinttempa;/溫度值（整型變量）ucharTH=60;/設置初始高溫度ucharTL=8;/設置初始低溫度ucharnum;ucharflag=0;/符號位標志，0為正溫度，1為負溫度ucharxianshi=0;unsignedinttemp,temp1;unsignedcharcodesmg_du=0x3f,0x24,0x5d,0x75,0x66,0x73,0x7b,0x25,

42、0x7f,0x77,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00;unsignedinttt=0;voiddelay_50us(uintt)ucharj;for(;t>0;t-)for(j=19;j>0;j-);/DS18B20voidDS18_delay(intuseconds)/延時函數(shù)ints;for(s=0;s480ms)DQ=1;/拉高數(shù)據(jù)線DS18_delay(3);/等待(1560ms痔待存在脈沖x=DQ;獲得存在信號(用于判斷是否有器件)DS18_delay(25);/等待時間隙結束return(x);/返回存在信號,0=器件存在,1=無器件ReadOneChar(void)/讀一個字節(jié)unsignedchari=0;unsignedchardat=0;for(i=8;i>0;i-)DQ=1;DS18_delay(1);DQ=0;dat>>=1;/復合賦值運算，等效dat=dat>>1(dat=dat右移一位后的值)DQ=1;if(DQ)dat|=0x80;DS18_delay(4);retu