【正文】 山西工程職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 第 30 頁 共 31 頁基于單片機控制的溫度采集與測量畢業(yè)論文目 錄1 緒論 1 課題背景 1 設計目的及系統(tǒng)功能 12 ATMAGE16特性 1 ATMAGE16產(chǎn)品特性 1 引腳配置 13　DS18B20的設計 1 總體通信流程及通信協(xié)議 1 DS18B20溫度測量軟件的設計 1 多機通信軟件的設計 1 DS18B20工作時序問題 14 電路的設計 1 溫度測量電路的設計 1 串口通信電路的設計 15 分布式溫度采集系統(tǒng)設計 16 ICCAVR制作環(huán)境及介紹 1 ICCAVR 介紹 1 ICCAVR 向?qū)?1 ICCAVR 的IDE 環(huán)境 1結 論 1參考文獻 1致 謝 1附件1：總系統(tǒng)的原理圖如下： 1附件2：單片機ATMAGE16控制DS18B20的程序: 11 緒論自從1976年Intel公司推出第一批單片機以來，80年代單片機技術進入快速發(fā)展時期，近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機繼續(xù)朝快速、高性能方向發(fā)展，從4位、8位單片機發(fā)展到16位、32位單片機。單片機主要用于控制，它的應用領域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機都可以大顯其能。單片機在國內(nèi)的三大領域中應用得十分廣泛：第一是家用電器業(yè)，例如全自動洗衣機、智能玩具；第二是通訊業(yè)，包括電話、手機和BP機等等；第三是儀器儀表和計算機外設制造，例如軟盤、硬盤、收銀機、電表。除了上述傳統(tǒng)領域外，汽車、電子工業(yè)在國外也是單片機應用十分廣泛的一個領域。它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多能靈活的組裝成各種智能控制裝置，由它構成的智能儀表解決了長期以來測量儀器中的誤差的修正、線性處理等問題。單片機將微處理器、存儲器、定時/計數(shù)器、I/O接口電路等集成在一個芯片上的大規(guī)模集成電路，本身即是一個小型化的微機系統(tǒng)。單片機技術與傳感與測量技術、信號與系統(tǒng)分析技術、電路設計技術、可編程邏輯應用技術、微機接口技術、數(shù)據(jù)庫技術以及數(shù)據(jù)結構、計算機操作系統(tǒng)、匯編語言程序設計、高級語言程序設計、軟件工程、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡通信、數(shù)字信號處理、自動控制、誤差分析、儀器儀表結構設計和制造工藝等的結合，使得單片機的應用非常廣泛。同時，單片機具有較強的管理功能。采用單片機對整個測量電路進行管理和控制，使得整個系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、內(nèi)部配線少、成本低，制造、安裝、調(diào)試及維修方便。目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 課題背景分布式溫度采集系統(tǒng)廣泛應用在使用了中央空調(diào)的大型商場、廠房、辦公大樓等大型建筑內(nèi)。本課題主要用溫度傳感器對環(huán)境溫度實施實時監(jiān)測，各結點控制單元可將有關信息上傳給計算機，本課題研究主要解決的問題為分布式控制結構設計、多單片機串行通信、溫度的采集與處理。本設計是基于單片機ATMAGE16設計的實時溫度采集儀,采用DS18B20可以采集多路溫度數(shù)據(jù)(本設計只用了2路),同時實時顯示所采集到的溫度值。在傳統(tǒng)的溫度測量系統(tǒng)設計中，往往采用模擬技術進行設計，這樣就不可避免地遇到諸如引線誤差補償、多點測量中的切換誤差和信號調(diào)理電路的誤差等問題。而其中某一環(huán)節(jié)處理不當，就可能造成整個系統(tǒng)性能的下降。隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路設計技術的發(fā)展，微型化、集成化、數(shù)字化正成為傳感器發(fā)展的一個重要方向。美國Dallas半導體公司推出的數(shù)字溫度傳感器DSl8B20，具有獨特的單總線接口，僅需要占用一個通用I/O端口即可完成與微處理器的通信。在10～+85℃溫度范圍內(nèi)具有177。℃精度。用戶可編程設定9～12位的分辨率。以上特性使得DSl8B20非常適用于構建高精度、多點溫度測量系統(tǒng)。 設計目的及系統(tǒng)功能 本設計的目的是以單片機為核心設計出一個分布式溫度采集系統(tǒng)。在傳統(tǒng)測量系統(tǒng)中，傳感器與計算機接口的連接是通過若干條導線連接。當傳感器數(shù)量較多時，尤其是信號線的長距離傳輸時，相互容易產(chǎn)生干擾。一個室內(nèi)多點溫度測量中，系統(tǒng)的接線會非常多，導線往往不易鋪設，使得測量工作非常困難。采用總線結構數(shù)字式傳感器，配合單片機及PC機串口進行長距離數(shù)據(jù)通信，則可以很容易解決這個問題，該系統(tǒng)最多可以檢測256 路溫度信號，在室內(nèi)多點溫度測量控制中能達到很好的效果。通過本課題設計，綜合運用單片機及接口技術、微機原理、通信協(xié)議，鍛煉動手操作能力，綜合運用能力，學習論文的寫作方法和步驟。 設計的溫度控制系統(tǒng)有以下功能及特點：(a)實現(xiàn)在一條數(shù)據(jù)總線上接多個DS18B20器件；(b)測溫范圍0℃～99℃；(c)溫度顯示：采用2個4位數(shù)碼管,顯示采樣溫度值； 并在電腦上一同顯示；(d)精度177?！?。2 ATMAGE16特性本章介紹了ATMAGE16的產(chǎn)品特性和ATmega16的結構。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，ATmega16 的數(shù)據(jù)吞吐率高達 1MIPS MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。 ATMAGE16產(chǎn)品特性 高性能、低功耗的 8 位 AVR 微處理器 先進的RISC結構（a）131 條指令（b）32 個8 位通用工作寄存器（c）全靜態(tài)工作（d）工作于16 MHz 時性能高達16 MIPS（e）只需兩個時鐘周期的硬件乘法器（f）大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器（a）16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash擦寫壽命: 10,000 次（b） 具有獨立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)通過片上Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程真正的同時讀寫操作（c）512 字節(jié)的EEPROM擦寫壽命: 100,000 次（d）1K 字節(jié)的片內(nèi)SRAM（e）可以對鎖定位進行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密 JTAG 接口( 與IEEE )（a）符合JTAG標準的邊界掃描功能（b）支持擴展的片內(nèi)調(diào)試功能（c）通過JTAG接口實現(xiàn)對 Flash、EEPROM、熔絲位和鎖定位的編程 外設特點（a）兩個具有獨立預分頻器和比較器功能的8 位定時器/計數(shù)（b）一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時器/計數(shù)（c）具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC（d）四通道PWM（e）8路 10 位ADC8 個單端通道TQFP 封裝的7 個差分通道2個具有可編程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道（f）面向字節(jié)的兩線接口（g） 兩個可編程的串行USART（h） 可工作于主機/從機模式 SPI串行接口（i） 具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器（j） 片內(nèi)模擬比較器 特殊的處理器特點（a）上電復位以及可編程的掉電檢測（b）片內(nèi)經(jīng)過標定的RC 振蕩器（c）片內(nèi)/片外中斷（d）6種睡眠模式 : 空 ADC噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby 、式以擴展的Standby 模式 I/O和封裝（a）32 個可編程的I/O口（b）40 引腳PDIP封裝 , 44 引腳 TQFP 封裝,與 44 引腳MLF封裝 工作電壓:（a）ATmega16L： （b）ATmega16： 速度等級（a）0 8 MHz ATmega16L（b）0 16 MHz ATmega16