【正文】 ....................................................... 16 18B20 函數(shù)處理部分 ......................................................................................... 16 第五章 心得體會(huì) ..................................................................................................... 19 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 20 附 錄 .............................................................................................................................. 21 4 第一章 緒 論 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的介紹 溫度檢測(cè)在 各領(lǐng)域應(yīng)用的非常廣泛，可以說(shuō)滲透到了社會(huì)的每一個(gè)領(lǐng)域。人們的生活與溫度檢測(cè)息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開(kāi)溫度的測(cè)量，因此研究溫度的測(cè)量方法和裝置具有重要的意義。 溫度檢測(cè)系統(tǒng)的組成 溫度檢測(cè)的首要問(wèn)題是溫度傳感器的選取。溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：①傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、②模擬式集成溫度傳感器、③智能集成溫度傳感器。目前的智能溫度傳感器 (也稱數(shù)字溫度傳感器 )是在 20世紀(jì) 90年代中期問(wèn)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。它的優(yōu)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)。目前溫度傳感器正在朝著基于單片機(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(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。我們采用 DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集溫度信號(hào)，使用 MCS51單片機(jī)控制溫度傳感器，然后將采集到的溫度信號(hào)在 LCD1602液晶顯示屏上顯示。這種溫度檢測(cè)系統(tǒng)性能較好，并易于實(shí)現(xiàn)。 溫度檢測(cè)的實(shí)際意義 在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)踐研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲(chǔ)、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域，溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程狀態(tài)的重要參數(shù)之一。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行；煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒(méi)有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒(méi)有保障。由此可見(jiàn)，溫度的檢測(cè)對(duì)日常生活很重要。 5 第二章 溫度檢測(cè)系統(tǒng)方案的選取 溫度檢測(cè)系統(tǒng)方案的選取 由于溫度檢測(cè)的方法多種多樣，而不同的檢測(cè)方法適合不同的場(chǎng)所。我們針對(duì)溫度檢測(cè)提出了溫度采集系 統(tǒng)的多種設(shè)計(jì)方案。由于溫度檢測(cè)系統(tǒng)基本組成為溫度檢測(cè)模塊和溫度變送傳輸模塊以及溫度顯示模塊。下面對(duì)這些不同模塊的選取分別進(jìn)行具體地分析。 溫度檢測(cè)模塊 方案一 ：采用熱敏電阻。因熱敏電阻是溫度敏感元件，使用它來(lái)感受溫度變化，其電阻值的變化是可以衡量溫度大小的。但熱敏電阻測(cè)溫具有精度低，可靠性差，不適用檢測(cè)變化小的溫度信號(hào)等特點(diǎn)，所以這種方法不適用于精度要求高的場(chǎng)合。 方案二 ：采用單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 測(cè)量溫度。因?yàn)樗苯虞敵鰯?shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)進(jìn)行處理及控制，同時(shí)也節(jié)省了硬件電 路。該芯片的物理化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，元件線形性能好。當(dāng)溫度在 0— 100 攝氏度范圍內(nèi)變化時(shí)，最大線形偏差小于 1攝氏度。 方案三： 在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，也可采用單片機(jī)溫度傳感器，比如 AD590，LM35 等。但這些芯片輸出的都是模擬信號(hào)，必須經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后才能送給計(jì)算機(jī)，這樣就使測(cè)溫系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)變的復(fù)雜。另外，這種測(cè)溫系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。 經(jīng)過(guò)討論分析，為符合課程設(shè)計(jì)要求，我們選用方案二。 6 溫度檢測(cè)模塊示意圖 溫度顯示模塊 方案一： 采用 8位段數(shù)碼管。將單片機(jī)得到的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。該方案簡(jiǎn)單易行，但所需的元件較多，可讀性差，一旦設(shè)定后很難再加入其他的功能，而且溫度顯示格式受限制，耗電量大，不宜用電池給系統(tǒng)供電。 方案二： 采用液晶顯示器件。液晶顯示具有平穩(wěn)、省電、美觀等優(yōu)點(diǎn)，更容易滿足題目要求。而且對(duì)后續(xù)的工藝兼容性高，只需將修改軟件中程序設(shè)計(jì)即可，可操作性強(qiáng)，也易于讀數(shù)。 LCD1602 液晶顯示器具有兩行十六個(gè)字符的顯示，能同時(shí)顯示其它的信息如日期、時(shí)間、星期、溫度。 通過(guò)比較，我們選用方案二。 溫度顯示模塊示意圖 7 溫度檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用 STC89C52RC 單片機(jī)作為控制核心對(duì)溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行控制，由它讀取溫度信號(hào)并進(jìn)行計(jì)算處理后送到液晶顯示器 LCD1602 顯示。 按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由 3個(gè)模塊組成：主控制器、測(cè)溫電路和顯示電路。溫度檢測(cè)系統(tǒng)總體電路結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。 溫度檢測(cè)系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖 8 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) STC89C52RC 的介紹 STC89C52RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)。它的指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期可任意選擇，最新的 D版本內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路。 （ 1） . 增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 8051CPU （ 2） . 工作電壓： （ 5V 單片機(jī)） /（ 3V 單片機(jī)） （ 3） . 工作頻率范圍： 040MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 率可達(dá)到 48MHz. （ 4） . 用戶應(yīng)用程序空間 4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K 字節(jié) （ 5） . 片上集成 1280 字節(jié) /512 字節(jié) RAM （ 6） . 通用 I/O 口（ 32/36 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口， P0口是開(kāi)漏輸出，作為總線擴(kuò)展使用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口使用時(shí)，需加上拉電阻。 （ 7） . ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器 /仿真器，可通過(guò)串口（ ）直接下載用戶程序， 8K 程序 3 秒即可完成一片 （ 8） . EEPROM 功能 （ 9） . 看門狗 （ 10） .內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（ D版本才有），外部 20M 以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路 9 DS18B20 的介紹 DS18B20 的主要特點(diǎn) 溫度傳感器的種類眾多，在高精度、高可靠性的應(yīng)用場(chǎng)合時(shí) DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器比較理想。它體積小，硬件開(kāi)消低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)。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(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。它具有獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信，并可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范 圍為 ～ 。 DS18B20 的結(jié)構(gòu) TO－ 92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見(jiàn)下圖。 圖 DS18B20 實(shí)物圖及封裝 其引腳功能描述見(jiàn)下表。 表 DS18B20 詳細(xì)引腳功能描述 序號(hào) 名稱