【正文】 目 錄第一章 緒論 1 選題背景和意義 1 系統(tǒng)概述 2第二章 硬件電路的設(shè)計(jì) 3 ATmega16單片機(jī) 3 ATmega16的主要特性 3 ATmega16引腳介紹 4 DS18B20芯片 6 DS18B20芯片的特性 6 DS18B20引腳排列 7 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7 DS18B20芯片各部分介紹 8 11 處理順序 11 初始化 12 ROM操作指令 12 DS18B20功能指令 12第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 14 DSl8B20溫度測(cè)量 14 單點(diǎn)測(cè)量溫度 14 多點(diǎn)測(cè)量溫度 15 DS18B20 ROM搜索算法 17 C語(yǔ)言程序?qū)崿F(xiàn) 21 單總線信號(hào)時(shí)序 23 23 25第四章 系統(tǒng)仿真調(diào)試 28 28 29結(jié) 論 32致 謝 33參考文獻(xiàn) 34基于DS18B20單線多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng) 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：電子信息工程2班 學(xué)生姓名：杜劉乾指導(dǎo)老師：秦玉龍 職 稱(chēng)：講師摘要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于DS18B20單線多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。以ATmega16單片機(jī)為核心,使用溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度的采集。論文設(shè)計(jì)的目的是對(duì)DS18B20進(jìn)行編程，了解其性能特點(diǎn)，通過(guò)所學(xué)的C語(yǔ)言知識(shí)和相關(guān)資料提供的指令代碼完成單片機(jī)與DS18B20的溫度監(jiān)測(cè)。DS18B20是一種智能溫度傳感器,它能夠直接讀出被測(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。使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下現(xiàn)場(chǎng)溫度的測(cè)量，可靠性更高，可應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)測(cè)溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等領(lǐng)域。單片機(jī)對(duì)傳感器采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過(guò)LCD把各個(gè)點(diǎn)的溫度給顯示出來(lái)，另一方面單片機(jī)可以通過(guò)串口通訊傳給上位機(jī)，由上位機(jī)軟件顯示出來(lái)；該系統(tǒng)可以設(shè)定溫度上下限值，當(dāng)溫度超出系統(tǒng)設(shè)定的范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警提示。關(guān)鍵詞：ATmega16 DS18B20 單線 多點(diǎn) 溫度測(cè)量1Wire Multipoint temperature measurement system based on DS18B20Abstract The graduation project is 1Wire Multipoint temperature measurement system based on microprocessor as the core of it, the temperature collection is use of DS18B20. Our experimental purpose is programming to DS18B20 and understand its performance characteristics .The instruction code through the C language knowledge and relevant information to plete the DS18B20 temperature is a smart temperature sensor .The DS18B20 digital thermometer provides 9bit to 12bit Celsius temperature measurements. UseDS18B20 makes the system structure more simple,and higher system can be used in many fileds such as the temperature measurement system of warehouse,the air conditioning control of building and the monitor of productive temperature data is conversed to digital signals in the sensor and then is transmitted to MCU, which processes the data from sensor acquisition and displays thetemperature on various points through the LCD. On the other hand MCU can passthrough the serial port munications PC, from PC software displayed. The system can set temperature limits from top to bottom, when the temperature exceeds te limits set by system, the system will prompt the police.Key words ATmega16 DS18B20 1wire multipoint temperature measurement3 第一章 緒論 選題背景和意義 溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域中不可缺少的物理量。溫度的測(cè)量和控制在這些領(lǐng)域中就顯得尤其重要。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)是使用諸如熱電偶、熱電阻、半導(dǎo)體PN結(jié)之類(lèi)的模擬傳感器，經(jīng)信號(hào)取樣電路、放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路處理，獲取表示溫度值的數(shù)字信號(hào)，再交由微處理器或DSP處理。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)環(huán)境復(fù)雜，測(cè)量點(diǎn)多，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)及各種干擾的影響，使得傳統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降。隨著社會(huì)的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，溫度因素在社會(huì)生活的各個(gè)方面都起到了重要的作用。由于許多產(chǎn)品對(duì)溫度范圍的要求嚴(yán)格，而目前市場(chǎng)上普遍存在的溫度檢測(cè)儀器大多都是單點(diǎn)測(cè)量，同時(shí)有溫度信息傳遞不及時(shí)、精度度不夠高的缺點(diǎn)，不利于工業(yè)生產(chǎn)根據(jù)溫度的變化及時(shí)做出決定。在這樣的前提下，開(kāi)發(fā)一種能夠同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)，并且實(shí)時(shí)性高、精度度高，能夠綜合處理多點(diǎn)溫度信息的測(cè)量系統(tǒng)就很有必要。國(guó)外對(duì)溫度檢測(cè)技術(shù)研究較早，始于20世紀(jì)70年代。先是采用模擬式的組合儀表采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示、記錄和控制，80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)，目前正開(kāi)發(fā)和研制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在世界各國(guó)的溫度檢測(cè)技術(shù)發(fā)展很快，一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。我國(guó)對(duì)于溫度檢測(cè)技術(shù)的研究較晚，始于20世紀(jì)80年代。近年來(lái)，我國(guó)引進(jìn)了多達(dá)16個(gè)國(guó)家和地區(qū)的工廠環(huán)境控制系統(tǒng)，在總體上，正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展，對(duì)推動(dòng)工廠溫度自動(dòng)檢測(cè)產(chǎn)生了積極的作用。與此同時(shí)，我國(guó)的溫度測(cè)控設(shè)施計(jì)算機(jī)應(yīng)用以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路系統(tǒng)居多，尚無(wú)真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)。在生產(chǎn)實(shí)際中仍然有許多問(wèn)題困擾著我們，比如環(huán)境控制水平落后，軟硬件資源不能共享和可靠性差等缺點(diǎn)。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在較大的差距。近年來(lái)隨著單片機(jī)的發(fā)展和傳感器技術(shù)的革新，溫度檢測(cè)領(lǐng)域也完成了從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變。DS18B20溫度傳感器的廣泛應(yīng)用更是推動(dòng)了這一領(lǐng)域的發(fā)展。我們可以基于ATmega16單片機(jī)，利用液晶顯示器件以及DS18B20 溫度傳感器等器件，通過(guò)溫度傳感器在單片機(jī)下的硬件連接，軟件編程即可設(shè)計(jì)DS18B20溫度傳感器系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)單線多點(diǎn)溫度的測(cè)量，并可以根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報(bào)警溫度，它使用起來(lái)相當(dāng)方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸ぁ⑥r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量，也可以當(dāng)作溫度處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。DS18B20與ATmega16的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了最簡(jiǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，有廣泛的應(yīng)用前景。 系統(tǒng)概述 本文詳細(xì)介紹了基于DS18B20單線多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成。大致可分為硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序設(shè)計(jì)和仿真設(shè)計(jì)。第二章介紹了硬件電路的設(shè)計(jì)，包括ATmega16單片機(jī)、DS18B20傳感器的介紹以及電路的連接；第三章介紹了軟件的設(shè)計(jì)，包括DS18b20溫度傳感器的使用過(guò)程以及如何在一條線上實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)和多點(diǎn)溫度的測(cè)量；第四章介紹了如何通過(guò)軟件平臺(tái)得出仿真圖。關(guān)于各個(gè)模塊的流程圖和相關(guān)原程序代碼將在下面的章節(jié)中一一介紹。 第二章 硬件電路的設(shè)計(jì)該電路是通過(guò)ATmega16單片機(jī)和DS18B20傳感器連接而成的溫度測(cè)量系統(tǒng)。單片機(jī)除了可以測(cè)量電信號(hào)外，還可以用于溫度、濕度等非電信號(hào)的測(cè)量，能獨(dú)立工作的單片機(jī)溫度監(jiān)測(cè)、溫度控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用。單片機(jī)的接口信號(hào)時(shí)數(shù)字信號(hào)，要用單片機(jī)作為控制其測(cè)量溫度，用溫度傳感器將溫度信息轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號(hào)輸出，如果轉(zhuǎn)化的信號(hào)是模擬信號(hào)，還需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化，以滿(mǎn)足單片機(jī)接口的需要?？梢圆捎脺囟葌鞲衅鱀S18B20，此傳感器可以直接獲取測(cè)溫值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，成功采集溫度后，利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)LCD顯示溫度。以下是系統(tǒng)組成框圖。 ATmega16單片機(jī)報(bào)警顯示液晶顯示按鍵控制DS18B20DS18B20圖11 系統(tǒng)組成框圖 ATmega16單片機(jī)ATmega16是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令集以及單時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega16的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz,從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega16 內(nèi)核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與運(yùn)算邏單元(ALU)相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。 ATmega16的主要特性 (1)先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu) 16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，擦寫(xiě)壽命：10，000次 512字節(jié)的EEPROM，擦寫(xiě)壽命：100，000次 1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM (2)JTAG接口（） 符合 JTAG 標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能 支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能 通過(guò)JTAG接口實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash、 EEPROM