【正文】 《 單片機(jī) 原理及應(yīng)用 》 課程設(shè)計報告書 課題名稱 基于數(shù)字溫度傳感器的數(shù)字溫度計 姓 名 學(xué) 號 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 機(jī)電與控制工程學(xué)院 年 月 日 2 填 寫 說 明 正文部分： （ 1） 標(biāo)題與正文格式定義標(biāo)準(zhǔn)如下： 一級標(biāo)題： 1 二級標(biāo)題： 標(biāo)題 2 三級標(biāo)題： 標(biāo)題 3 四級標(biāo)題： 標(biāo)題 4 （ 2）表格：盡可能采用三線表。 （ 3）圖形：直接插入的插圖應(yīng)有圖標(biāo)、圖號，不能直接插入的圖應(yīng)留出插 圖空位。圖中文字、符號書寫要清楚，并與正文一致。 （ 4）文字表述：要求層次清楚，語言流暢，語句通順，無語法和邏輯錯誤，無錯字、別字、漏字。 文字 的表述應(yīng)當(dāng)以科學(xué)語言描述研究過程和研究結(jié)果，不要以口語化的方式表達(dá)， 報告 中科技術(shù)語和名詞應(yīng)符合規(guī)定的通用詞語，并使用法定計量單位和標(biāo)準(zhǔn)符號。 參考文獻(xiàn)： （ 1）數(shù)量要求：參考文獻(xiàn)只選擇最主要的列入，應(yīng)不低于 5 種。 （ 2）種類要求：參考文獻(xiàn)的引用，可以是著作 [M]、論文 [J]、專利文獻(xiàn)[P]、會議論文等。 （ 3）文 獻(xiàn)著錄格式及示例。參考文獻(xiàn)用宋體五號字。 [1] 作者 . 書名 [M]. 版次 . 出版地 : 出版者 , 出版年 : 起止頁碼 （著作圖書文獻(xiàn)） [2] 作者 . 文章名 [J]. 學(xué)術(shù)刊物名稱 . 年 . 卷 (期 ): 起止頁碼 （學(xué)術(shù)刊物文獻(xiàn)） 示例： [1]王社國 ，趙建光。 基于 ARM 的嵌入式 語音識別系統(tǒng)研究 [J]。 微計算機(jī)信息 ， 20xx， 22:149150. 附錄或附件：（可選項） 重要的測試結(jié)果、圖表、設(shè)計圖紙、源程序代碼、大量的公式、符號、照片等不宜放入正文中的可以附錄形式出現(xiàn)。 如果需要可另行附頁粘貼。 3 任 務(wù) 書 1. 設(shè)計要求 利用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 與單片機(jī)結(jié)合來測量溫度。利用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 測量溫度信號，計算后在 LED 數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的溫度值。其溫度測量范圍為 ?55℃～ 125℃，精確到 ℃。數(shù)字溫度計所測量的溫度采用數(shù)字顯示 ，控制器使用單片機(jī) AT89C51，測溫傳感器使用DS18B20，用 3位共陽極 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示。 2. 原理 從溫度傳感器 DS18B20 可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換即滿足設(shè)計要求。 DS18B20溫度傳感器是美國 DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。 DS18B20 的性能如下。 ? 獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進(jìn)行通信。 ? 多個 DS18B20 可 以并聯(lián)在串行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能。無須外部器件。 ? 可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ～ 。 ? 零待機(jī)功耗。 ? 溫度以 9 或 12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。 ? 用戶可定義報警設(shè)置。 ? 報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件。 ? 負(fù)電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 4 目 錄 緒論 …………………………………………………………………… 5 方案論證（規(guī)劃、選定） …………………………………………… 5 方案說明（設(shè) 計） …………………………………………………… 7 硬件方案設(shè)計 ………………………………………………………… 10 軟件方案設(shè)計 ………………………………………………………… 17 調(diào)試 ………………………………………………………… … ……… 20 技術(shù)小結(jié)（結(jié)束語） ………………………………………………… 20 參考文獻(xiàn) …………………………………………… ……… … ……… 21 附錄（ 源程序代碼、電路圖等 ） …………………… ……… …………… 21 5 緒論 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要對各中加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中溫度進(jìn)行監(jiān)測和控制。采用單片機(jī)來對他們控制不僅具有控制方便，簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)實驗中普遍而且重要的物理參數(shù)之一。在生產(chǎn)過程中，為了高效地進(jìn)行生產(chǎn)，必須對它的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量等進(jìn)行有效的控制。溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當(dāng)大的比例。溫度測量是溫度控制的基礎(chǔ)，技術(shù)已經(jīng)比 較成熟。傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和二電阻。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，這些方法相對比較復(fù)雜，需要比較多的外部硬件支持。我們用一種相對比較簡單的方式來測量。 我們采用美國 DALLAS 半導(dǎo)體公司繼 DS18B20 之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器 DS18B20作為檢測元件，溫度范圍為 55~125 186。C,最高分辨率可達(dá) 186。C。DS18B20 可以直接讀出北側(cè)溫度值，而且采用三線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。 本文介紹一種基于 AT89C51 單片機(jī) 的一種溫度測量及報警電路 ,該電路采用DS18B20 作為溫度監(jiān)測元件，測量范圍 0℃ ～ +100℃ ，使用 LED 模塊顯示，能設(shè)置溫度報警上下限。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部分電路，介紹了集成溫度傳感器 DS18B20 的原理， AT89C51 單片機(jī)功能和應(yīng)用。該電路設(shè)計新穎、功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)簡單。 方案論證 該系統(tǒng)主要由溫度測量和數(shù)據(jù)采集兩部分電路組成，實現(xiàn)的方法有很多種，下面將列出兩種在日常生活中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到的實現(xiàn)方案。 方案一 采用熱電偶溫差電路測溫，溫度檢測部分可以使用低溫?zé)崤?，熱電偶?兩個焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢由兩種金屬的接觸電勢和單一 6 導(dǎo)體的溫差電勢組成。通過將參考結(jié)點保持在已知溫度并測量該電壓，便可推斷出檢測結(jié)點的溫度。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有 A/D 通道的單片機(jī)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。熱電偶的優(yōu)點是工作溫度范圍非常寬，且體積小，但是它們也存在著輸出電壓小、容易遭受來自導(dǎo)線環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點，并且這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較 麻煩。 系統(tǒng)主要包括對 A/D0809 的數(shù)據(jù)采集，自動手動工作方式檢測，溫度的顯示等，這幾項功能的信號通過輸入輸出電路經(jīng)單片機(jī)處理。此外還有復(fù)位電路，晶振電路，啟動電路等。故現(xiàn)場輸入硬件有手動復(fù)位鍵、 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，處理芯片為51 芯片，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有 4 位數(shù)碼管、報警器等。 【 1】 系統(tǒng)框圖如圖 31所示。 單片機(jī)數(shù) 碼 管報 警 電 路測 溫 電 路晶 振 電 路復(fù) 位 電 路A D C 0 8 0 9按 鍵 防 抖 動 圖 31 熱電偶溫差電路測溫系統(tǒng)框圖 采用數(shù)字溫度芯片 DS18B20 測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng) 的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。在 0— 100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1 攝氏度。 DS18B20 的最大特點之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計DS18B20和微控制器 AT89S51構(gòu)成的溫度測量裝置 ,它直接輸出溫度的數(shù)字信號 ,可直接與計算機(jī)連接。這樣 ,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單 ,體積也不大。采用 51 單片機(jī) 7 控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。既可以單獨對多 DS18B20控制 工作，還可以與 PC 機(jī)通信上傳數(shù)據(jù)，另外 AT89S51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。 【 1】 該系統(tǒng)利用 AT89S51芯片控制溫度傳感器 DS18B20進(jìn)行實時溫度檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報警溫度。該系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，它可以在設(shè)計中加入時鐘芯片 DS1302以獲取時間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時顯示時間，并可以利用 AT24C16芯片作為存儲器件，以此來對某些時間點的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，利用鍵盤來進(jìn)行調(diào)時和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可以通過 MAX232芯片與計算機(jī)的 RS232接口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時間溫度數(shù)據(jù)。 從以上兩種方