基于51單片機(jī)與ds18b20的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)(已修改)
2025-07-04 23:21 本頁面
【正文】 四川師范大學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告基于單片機(jī)的DS18B20數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名院系名稱物理與電子工程學(xué)院專業(yè)名稱電子信息工程班 級學(xué) 號指導(dǎo)教師完成時間基于單片機(jī)的DS18B20數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 內(nèi)容摘要： 隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實(shí)現(xiàn)，能獨(dú)立工作的溫度檢測系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各種不同的領(lǐng)域。本文介紹了一個基于STC89C52單片機(jī)和數(shù)字溫度傳感器DS18B20的測溫系統(tǒng)，并用LED數(shù)碼管顯示溫度值，易于讀數(shù)。系統(tǒng)電路簡單、操作簡便，能任意設(shè)定報(bào)警溫度并可查詢最近的10個溫度值，系統(tǒng)具有可靠性高、成本低、功耗小等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：單片機(jī) 數(shù)字溫度傳感器 溫度計(jì)目 錄1 引言 42 設(shè)計(jì)要求 4 基本要求 4 擴(kuò)展功能 43 總體方案設(shè)計(jì) 4 方案論證 4 方案一 4 方案二 5 總體設(shè)計(jì)框圖 54 硬件設(shè)計(jì) 5 單片機(jī)系統(tǒng) 5 數(shù)字溫度傳感器模塊 6 DS18B20性能 6 DS18B20外形及引腳說明 7 DS18B20接線原理圖 7 DS18B20時序圖 7 數(shù)據(jù)處理 9 顯示電路 10 聲光報(bào)警電路 10 鍵盤輸入電路 115 軟件設(shè)計(jì) 11 主程序模塊 11 讀溫度值模塊 12 中斷模塊 14 溫度查詢模塊 15 溫度設(shè)定、報(bào)警模塊 16 數(shù)碼管驅(qū)動模塊 186 源程序 197 總結(jié) 26參考文獻(xiàn)： 281 引言 隨著人們生活水平的不斷提高，單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便是不可否定的，各種數(shù)字系統(tǒng)的應(yīng)用也使人們的生活更加舒適。數(shù)字化控制、智能控制為現(xiàn)代人的工作、生活、科研等方面帶來方便。其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個典型的例子。 數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便、測溫范圍廣、測溫精確、功能多樣話等優(yōu)點(diǎn)。其主要用于對測溫要求準(zhǔn)確度比較高的場所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用，該設(shè)計(jì)使用STC89C52單片機(jī)作控制器，數(shù)字溫度傳感器DS18B20測量溫度，單片機(jī)接受傳感器輸出，經(jīng)處理用LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度值顯示。2 設(shè)計(jì)要求 基本要求 實(shí)現(xiàn)實(shí)時溫度顯示，測溫范圍0～500C，誤差50C以內(nèi)。 擴(kuò)展功能 溫度報(bào)警，能任意設(shè)定溫度范圍實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警；每隔10分鐘記錄一次溫度數(shù)據(jù)，至少能查詢過去10個時刻的溫度情況。3 總體方案設(shè)計(jì) 方案論證 方案一 由于本設(shè)計(jì)是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件，將隨被測溫度變化的電壓或電流采樣，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，增大了電路的復(fù)雜性，而且要做到高精度也比較困難。 方案二 考慮到在單片機(jī)屬于數(shù)字系統(tǒng)，容易想到數(shù)字溫度傳感器，可選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，此傳感器為單總線數(shù)字溫度傳感器，起體積小、構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，它可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號給單片機(jī)處理，即可實(shí)現(xiàn)溫度顯示。另外DS18B20具有3引腳的小體積封裝，測溫范圍為55~+125攝氏度，其測量范圍與精度都能符合設(shè)計(jì)要求。 以上兩種方案相比較，第二種方案的電路、軟件設(shè)計(jì)更簡單，此方案設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在功耗、測量精度、范圍等方面都能很好地達(dá)到要求，故本設(shè)計(jì)采用方案二。 總體設(shè)計(jì)框圖 本方案設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、數(shù)字溫度傳感器、LED顯示模塊、按鍵控制模塊、溫度報(bào)警模塊組成，其總體架構(gòu)如下圖1。單片機(jī)報(bào)警電路顯示電路驅(qū)動電路測溫電路按鍵輸入電路時鐘、復(fù)位電路 圖1 系統(tǒng)總體方框圖4 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)1. 本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為控制器，完成所有功能的控制，包括：l DS18B20數(shù)字溫度傳感器的初始化和讀取溫度值l LED數(shù)碼管顯示驅(qū)動與控制l 按鍵識別和響應(yīng)控制l 溫度設(shè)置和報(bào)警l 溫度值的存儲和讀取2. 單片機(jī)系統(tǒng)電路原理圖：圖2 單片機(jī)系統(tǒng)原理圖 數(shù)字溫度傳感器模塊 DS18B20性能l 獨(dú)特的單線接口僅需一個端口引腳進(jìn)行通信l 簡單的多點(diǎn)分布應(yīng)用l 無需外部器件l 可通過數(shù)據(jù)線供電l 零待機(jī)功耗l 測溫范圍55~+125℃，℃遞增l 可編程的分辨率為9~12位，℃、℃、℃℃l 溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間200ms，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字l 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計(jì)和任何熱感測系統(tǒng)l 負(fù)壓特性：電源極性接反時，傳感器不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作 DS18B20外形及引腳說明圖3 DS18B20外形及引腳l GND：地l DQ：單線運(yùn)用的數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳l VD：可選的電源引腳 DS18B20接線原理圖，這樣，當(dāng)總線空閑時，其狀態(tài)為高電平。圖4 DS18B20接線原理圖 DS18B20時序圖 主機(jī)使用時間隙來讀寫DS18B20的數(shù)據(jù)位和寫命令字的位。1. 初始化時序如下圖：圖5 DS18B20初始化時序2. DS18B20讀寫時序：圖6 DS18B20讀寫時序 數(shù)據(jù)處理 高速暫存存儲器由9個字節(jié)組成，其分配如表5所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在 高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后。圖7 字節(jié)分配
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