課程設(shè)計實驗報告溫度計的設(shè)計

1、課程設(shè)計報告課題名稱：鑒于DS18B20的溫度計的設(shè)計姓名：常艷昭學(xué)號：1128401073班級：11級通訊工程時間：2014年6月10日1綱領(lǐng)本實驗介紹了一種鑒于單片機控制的數(shù)字溫度計，就是用單片機AT89C51實現(xiàn)溫度測量和報警，采用DS18B20溫度傳感器來作為溫度監(jiān)測元件，測溫范圍是-30度120度，使用LCD顯示模塊，能經(jīng)過按鍵調(diào)整報警的上下限溫度。該電路設(shè)計構(gòu)造簡單，可靠性高，功能富強。重點詞：單片機，溫度計，AT89C51，DS18B20，LCD顯示AbstractThedesignoftheDigitalThermometer，usingAT89C51MCDasthecoret

2、ocontrolthetemperaturemeasurementandalarm，usesDS18B20temperaturesensorfortemperaturemonitoringdevice，whichcanmeasuretemperaturesfrom-30to120degrees.ThisstudyusesLCDtoshowthecurrenttemperature.Itcanadjusttheupperandlowertemperatureofthealarmbythethreebuttons.Thiscircuitdesignhassimplestructure,highre

3、liabilityandpowerfulfunctions.Keywords:MCD,Thermometer,AT89C51,DS18B20,LCD2目錄1.設(shè)計目標41.1設(shè)計要求41.2設(shè)計背景42.設(shè)計方案2.1設(shè)計思路42.2設(shè)計框圖42.3所需器材53.硬件設(shè)計53.1主控制器AT89C5153.2溫度傳感器DS18B2053.3各部分電路說明73.3.1晶振電路73.3.2復(fù)位電路83.3.3蜂鳴器和指示燈電路83.3.4DS18B20溫度采集電路及按鍵控制電路83.3.5LCD顯示電路84.電路測試及剖析94.1實物圖94.2實測結(jié)果94.2.1溫度顯示及報警94.2.2掉電儲藏

4、105.總結(jié)11附錄一、proteus仿真電路圖11附錄二、總程序113設(shè)計目標1.1設(shè)計要求1、使用DS18B20溫度傳感器設(shè)計溫度測量電路，溫度范圍設(shè)置為-30度到150度。2、能進行溫度顯示3、溫度報警設(shè)定，掉電后數(shù)據(jù)儲藏。4、溫度超限報警功能。1.2設(shè)計背景在一些傳統(tǒng)溫控系統(tǒng)電路中，寬泛采用的是經(jīng)過熱電偶、熱電阻或PN結(jié)測溫電路經(jīng)過相應(yīng)的信號調(diào)治電路，變換成AD變換器能接收的模擬量，再經(jīng)過采樣保持電路進行AD變換，最后送入單片機及其相應(yīng)的外面電路，達成監(jiān)控。可是由于傳統(tǒng)的信號調(diào)治電路實現(xiàn)復(fù)雜、易受擾亂、不易控制且精度不高。本實驗介紹單片機聯(lián)合DS18B20進行溫度控制系統(tǒng)設(shè)計，因此，本

5、系統(tǒng)用一種新式的可編程溫度傳感（DS18B20），不需復(fù)雜的信號調(diào)治電路和AD變換電路能直接與單片機達成數(shù)據(jù)采集和辦理，實現(xiàn)方便、精度高，可依照不同樣需要用于各樣場合。設(shè)計方案2.1設(shè)計思路在單片機電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，因此這是特別簡單想到的，可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，能夠很簡單直接讀取被測溫度值，進行變換，就能夠知足設(shè)計要求。顯示模塊采用的是液晶顯示屏。2.2溫度計電路設(shè)計整體設(shè)計方框圖如圖1所示42.3所需器材AT89C51芯片一個，DS18B20溫度傳感器一個，LCD液晶屏一個，22pF電容2個，12M晶振1個，10uF電容1個，觸碰式按鍵4個，220歐電

6、阻3個，1K歐電阻一個，4.7K歐電阻一個，10K歐電阻一個，10K歐滑動變阻器一個，1K歐排阻一個，三極管一個，蜂鳴器一個，LED燈2個。3.硬件設(shè)計3.1主控制器AT89C5140個引腳，4kbytesflash片內(nèi)程序儲藏器，128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)儲藏器（ram），32個外面雙向輸入/輸出（I/O）口，5其中止優(yōu)先級2層中止嵌套中止，2個16位可編程準時計數(shù)器,2個全雙工串行通訊口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，能夠在低到零頻次的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，準時器，計數(shù)器，串口和中止系統(tǒng)仍

7、在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。單片機AT89S51擁有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只要要兩個口就能知足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。單片機AT89S51擁有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只要要兩個口就能知足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。3.2溫度傳感器DS18B20DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體企業(yè)最新推出的一種改良型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件對照，它能直接讀出被測溫度，并且可依照實質(zhì)要求經(jīng)過簡單的

8、編程實現(xiàn)位的數(shù)字值讀數(shù)方式。TO92封裝的DS18B20的引腳排列見下圖。DS18B20的特點以下：1、適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。2、獨到的單線接口方式，DS18B20在與微辦理器連結(jié)時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微辦理器與DS18B20的雙5向通訊。3、DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20能夠并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。4、DS18B20在使用中不需要任何外面元件，所有傳感元件及變換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。5、溫范圍55+125，在-10+85時精度為0.5。?6、可編程的分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨溫度分別

9、為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫。7、在9位分辨率時最多在93.75ms內(nèi)把溫度變換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值變換為數(shù)字，速度更快。8、測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以一線總線串行傳達給CPU，同時可傳達CRC校驗碼，擁有極強的抗擾亂糾錯能力。?9、負壓特點：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能夠正常工作。10、內(nèi)部含有E2PROM,其報警上、下限溫度值和設(shè)定的分辨率倍數(shù)在芯片掉電的情況下不丟掉。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部儲藏器還包括一個高速暫存和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的構(gòu)造為字節(jié)的儲藏器，構(gòu)造如圖3所

10、示。頭個字節(jié)包括測得的溫度信息，第和第字節(jié)和的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。第個字節(jié)，為配置存放器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字變換分辨率。DS18B20工作時存放器中的分辨率變換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。低位素來為，是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式仍是在測試模式，DS18B20出廠時該位被設(shè)置為，用戶要去變動，R1和0決定溫度變換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。溫度LSB溫度MSBTH用戶字節(jié)1TL用戶字節(jié)2配置存放器儲藏儲藏儲藏CRC.TMR1R011111.DS18B20的初始化1.時序圖62.寫時序圖3.讀時序圖3.3各部分電路說明3.3.1晶振

11、電路7每個單片機系統(tǒng)里都有晶振，全程是叫晶體震蕩器。如右圖電路所示，C1、C2為瓷片電容，其大小均為22PF；X1即為晶振，其大小為11.0592MHz，電路中的XTAL1與XTAL2分別與AT89S51的第19腳和第18腳相連。在單片機系統(tǒng)里晶振的作用特別大，他聯(lián)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必定的時鐘頻率，單片機的所有指令的履行都是成立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的供應(yīng)的時鐘頻次越高，那單片機的運行速度也就越快。3.3.2復(fù)位電路單片機在啟動時都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各零件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。如上圖所示電路可實現(xiàn)上電復(fù)位與手動復(fù)位。圖中的SW為微動按鈕，C3為電解電容，其大

12、小為10uF/16V,所用的電阻R為10K。手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。當(dāng)人為按下按鈕時，則Vcc的+5V電平就會直接加到RST端。由于人的動作再快也會使按鈕保持接暢達數(shù)十毫秒，因此，完好能夠知足復(fù)位的時間要求。3.3.3蜂鳴器和指示燈電路當(dāng)溫度在安全范圍內(nèi)時，D2燈保持點亮；當(dāng)高出安全溫度時，D1燈點亮，同時，蜂鳴器報警。3.3.4DS18B20溫度采集電路及按鍵控制電路電路中采用R2為4.7K的上拉電阻，作用是在電路驅(qū)動器封閉時給線路（節(jié)點）以一個固定的電平。三個按鍵是用來調(diào)整溫度報警的上下限值。3.3.5LCD顯示電路本實驗中是采用的LCD液晶顯示模塊。84.電路

13、測試及剖析4.1實物圖實物圖以下所示，左邊是正面圖，右邊是反面圖。4.2實測結(jié)果4.2.1溫度顯示及報警左圖中顯示的溫度下限是26度，當(dāng)實質(zhì)溫度下降到溫度下限以下時，D1等點亮，蜂鳴器報警；右圖顯示的是溫度上限80度，實質(zhì)溫度高于下限溫度，D2燈點亮，且蜂鳴器不響。94.2.2掉電儲藏下面左圖顯示的是掉電前溫度上限設(shè)置為69度，右圖是掉電后重啟時，溫度上限仍為69度，實現(xiàn)了掉電后儲藏溫度上下限。105.總結(jié)經(jīng)過我們小組成員的共同努力，終于達成了此次對于溫度計的設(shè)計實驗。誠然還有一點點不足，但總算是達成了任務(wù)，整體來說是達到了目標。經(jīng)過此次實驗，讓我加深了對單片機的認識，同時也認識了DS18B2

14、0溫度傳感器的一些工作原理，以及怎樣寫入掉電儲藏。自然，在實驗過程中也碰到好多困難，其中程序上的就是對于掉電儲藏的問題，DS18B20內(nèi)部含有E2PROM，芯片自己能夠?qū)崿F(xiàn)掉電儲藏，可是必定起初用程序?qū)戇M去，這一步花了我們好多時間查找資料，最后是達成了。還有就是電路焊接的時候碰到點小麻煩，有的地方焊得不牢固，致使電路板測試時不牢固。此次實驗讓我收獲頗多，學(xué)到了很多知識，也增加了我對單片機的興趣。附錄一、仿真電路圖附錄二、程序代碼#include#include#include#defineINT8Uunsignedchar11#defineINT16UunsignedintsbitSET=P3

15、7;/定義調(diào)整鍵sbitDEC=P36;/定義減少鍵sbitADD=P35;/定義增加鍵sbitDQ=P34;INT16Uwarn_h1=0 x20;INT16Uwarn_l1=0 x14;INT8UTemp_Disp_Buff17;INT8Uset_st=0;voidXianshi();voidKEY_Scan();voidcopyRAMtoEE();voidhuidiaotoRAM();externINT8UTemp_Value;externINT8UInit_DS18B20();externvoidLCD_Initialise();externvoidLCD_ShowString(INT

16、8Ur,INT8Uc,INT8U*str);externvoiddelay_ms(INT16U);externvoidDelayX(INT16Ux);externINT8URead_Temperature();externvoidWriteOneByte(INT8Udat);/-/主函數(shù)/-sbitbeep=P23;sbitled0=P10;sbitled1=P11;sbitled2=P12;sbitled3=P13;voidwarn(INT16Us,INT8Uled)INT8Ui;i=s;beep=1;P1=led;while(i-)delay_ms(1);voidcopyRAMtoEE()

17、/把RAM中的TH,TL,CONFIGUREREGISTER數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM中Init_DS18B20();WriteOneByte(0 xcc);12WriteOneByte(0 x48);/RAM中數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROMDelayX(100);/當(dāng)數(shù)據(jù)完好復(fù)制到EEPROM中時總線會輸出1voidwritetoRAM(INT8UCR)/CR-ConfigureregisterInit_DS18B20();WriteOneByte(0 xcc);/跳過寫ROMWriteOneByte(0 x4e);/向RAM中寫數(shù)據(jù)WriteOneByte(warn_h1);WriteOneByte(

18、warn_l1);WriteOneByte(CR);Init_DS18B20();voidhuidiaotoRAM()Init_DS18B20();WriteOneByte(0 xcc);/跳過寫ROMWriteOneByte(0 xb8);voidKEY_Scan()writetoRAM(0 x7f);if(DEC=0|ADD=0|SET=0)delay_ms(10);if(SET=0)while(SET=0);set_st+;if(set_st=3)set_st=0;elseif(1)if(DEC=0)&(set_st=1)delay_ms(10);if(DEC=0)&(set_st=1)

19、while(DEC=0)&(set_st=1);LCD_Initialise();warn_h1-;sprintf(Temp_Disp_Buff,TEM:%dxDFx43,warn_h1);LCD_ShowString(0,0,Temp_Disp_Buff);delay_ms(150);13elseif(DEC=0)&(set_st=2)delay_ms(10);if(DEC=0)&(set_st=2)while(DEC=0)&(set_st=2);LCD_Initialise();warn_l1-;sprintf(Temp_Disp_Buff,TEM:%dxDFx43,warn_l1);LC

20、D_ShowString(0,0,Temp_Disp_Buff);delay_ms(150);elseif(ADD=0)&(set_st=1)delay_ms(10);if(ADD=0)&(set_st=1)while(ADD=0)&(set_st=1);LCD_Initialise();warn_h1+;sprintf(Temp_Disp_Buff,TEM:%dxDFx43,warn_h1);LCD_ShowString(0,0,Temp_Disp_Buff);delay_ms(150);elseif(ADD=0)&(set_st=2)delay_ms(10);if(ADD=0)&(set_

21、st=2)while(ADD=0)&(set_st=2);LCD_Initialise();warn_l1+;sprintf(Temp_Disp_Buff,TEM:%dxDFx43,warn_l1);LCD_ShowString(0,0,Temp_Disp_Buff);delay_ms(150);elsevoidXianshi();14voiddeal(floatt)if(t=warn_h1)|(t=warn_l1)warn(40,0 xFE);elseif(twarn_l1)beep=0;P1=0 xFD;voidmain()floattemp=0.0;/浮點溫度變量Read_Temperature();warn_h1=Temp_Value2;warn_l1=Temp_Value3;writetoRAM(0 x7f);LCD_Initialise();/液晶初始化LCD_ShowString(0,0,DS18B20Test);/顯示標題LCD_ShowS