【正文】 揚州職業(yè)大學 揚 州 職 業(yè) 大 學 畢 業(yè) 設 計 論 文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 系 別 ： 電子工程系 專 業(yè)： 應用電子技術 /信息管理 班 級： 04 電 /信 (2) 姓 名： 學 號： 指 導 教師： 汪浩 完成時間： 2021 年 5 月 畢業(yè)設計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 2 目 錄 摘要 和主要設計任務 ????????????????????????? 3 關鍵詞 ???????????? ??????????????????? 3 第 1 章 序言 ???????????????????????????? 3 第 2 章 硬件的設計 ????????????????????????? 4 ????????????????? 4 系統(tǒng)組成 ??????????????????????? 4 工作原理 ???????????????????????? 4 ??????????????????? ? 4 DS18B20 的通信協(xié)議 ?? ???????????????? ? 9 DS18B20 控制方法 ???????????????????? 11 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路 ?????????? 11 CPU 芯片及電路 ?????????????????? ??? 12 顯示電路 ??????????????????????? ? 13 精度調試 ?????????????????????? ? 13 系統(tǒng)整體硬件電路 ??? ???????????????? 14 第 3 章 軟件的設計 ??? ????????????????????? 15 ?? ?????????????????? 16 顯示電路的框圖 ????????????????????? 16 CPU 數(shù)據(jù)處理的框圖 ??????????????????? 17 軟件調試 ? ??????????????????????? 18 第 4 章 檢測與調試 ???????????????????????? 24 硬件調試 ?? ?????????????????????? 24 軟件調試 ? ?????? ????????????????? 24 ⒋ 3軟硬件聯(lián)調 ?????????????????????? 25 第 5 章 總結與心得 ????????????????????????? 26 附錄 1 元件清單 ????????????????????????? 27 參考資料 ????????????????????????????? 28 畢業(yè)設計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 3 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 摘要 ： 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關，在工業(yè)生產過程中需 要實時測量溫度，在農業(yè)生產中也離不開溫度的測量，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。 目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化 方向飛速發(fā)展。以 AT89C51 單片機為控制器構成的溫度測量裝置適用于人民的日常生活和工、農業(yè)生產用于溫度測量。 但是常用的溫度計多為管式溫度計，不僅讀數(shù)很不方便，還容易損壞。為此我們在 DS18820數(shù)字溫度傳感器技術的基礎上制作了數(shù)字溫度計，數(shù)碼管直接顯示溫度，讀數(shù)方便快易，而且電路簡單、安全可靠。 主要設計任務： 1. DS18B20 資料的查找 和該 部分論文章節(jié)的 編寫 2. 單片機與 DS18B20 接口電路的繪制 ，主流程圖的設計 3. DS18B20 部分章節(jié)報告的編寫 關鍵詞 ： 單片機 AT89C51， 數(shù)字控制，溫度計， DS18B20 第 1 章 序言 隨著人們生活水平的不斷提高 ,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數(shù)單片機技術入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。 溫 度的測量是日常生活和工業(yè)生產中常遇到的問題，而日常生活中常用到的普通的溫度計不能和計算機接口，也就不能實現(xiàn)現(xiàn)代的工業(yè)控制。本設計是通過MCS51 單片機和 DS18B20 轉換芯片，實現(xiàn)對環(huán)境溫度的采集、模 /數(shù)轉換、處理、顯示過程。要求綜合運用所學主要課程的知識，并要求查詢有關技術資料和書籍，得到本設計所要的技術數(shù)據(jù)和相關知識。 本設計共分為 5 章， 在本次畢業(yè)設計中我主要負責 畢業(yè)設計課題的確立可行性分析，原理圖的繪制， PCB 布線，硬件原理圖的焊接以及參與 DS18B20 測溫程序的編寫。 畢業(yè)設計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 4 第 2 章 硬件的設計 方案一 由于本設計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D 轉換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到A/D 轉換電路，感溫電路比較麻煩。 方案二 進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感 器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求 。 從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設計也比較簡單，故采用了方案二。 系統(tǒng)組成 由 AT89C51構成的數(shù)字溫度計由三部分組成： DS18B20溫度傳感器、 AT89C5顯示模塊。產品的主要技術指標： 1．采用單總線技術，與單片機通信只需要一根 I/O 線，在一根線上可以掛接多個 DS18B20。 2．每只 DS18B20 具有一個獨有的，不可修改的 64 位序列號， 根據(jù)序列號訪問地址的器件。 3．低壓供電，電源范圍從 3~5V，可以本地供電，也可以直接從數(shù)據(jù)線上竊取電源（寄生電源方式）。 4．測溫范圍為 55℃ ~+125℃ ,在 10℃ ~85℃范圍內誤差為177。 ℃。 5．可編輯數(shù)據(jù)為 9~12 位，轉換 12 位溫度時間為 750ms（最大） 6．用戶可自設定報警上下限溫度 7．報警搜索命令可識別和尋址哪個器件的溫度超出預定值。 8． DS18B20 的分辯率由用戶通過 EEPROM 設置為 9~12 位 9． DS18B20 可將檢測到溫度值直接轉化為數(shù)字量，并通過串行通信的方式與主控制器進行 數(shù)據(jù)通信。 工作原理 利用 AT89C51 組成的數(shù)字溫度計的工作原理：溫度傳感器 DS18B20 將被測環(huán)境溫度轉化成帶符號的數(shù)字信號（以十六位補碼形式，占兩個字節(jié)），傳感器可畢業(yè)設計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 5 置于離裝置 150 米以內的任何地方，輸出腳 I/O 直接與 單片機 的 相連， R25為上拉電阻，傳感器采用外部電源供電。 AT89C51是整個裝置的控制核心， AT89C51內帶 FlashROM，用戶程序存放在這里。顯示器模塊由三個單獨的共陽 LED 數(shù)碼管組成。系統(tǒng)程序分傳感器控制程序和顯示器程序兩部分， 傳感器控制程序是按照 DS18B20 的通信協(xié)議編制。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對傳感器的讀寫和對溫度的顯示。 溫度計電路設計總體設計方框圖如（圖 1）所示，控制器采用單片機 AT89C51，溫度傳感器采用 DS18B20，用 3 位 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。 圖 1 總體設計方框圖 主控制器 單片機 AT89C51 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產品的設計使用系統(tǒng)可用三節(jié)電池（ ）供電。 顯示電路 顯示電路采用 3 位共陽 LED 數(shù)碼管，從 P0 輸出段碼。 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器是美國 DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，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)字值讀數(shù)方式。 DS18B20 的性能特點如下： ●獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； ●多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟 一的三線上，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 ~； 主 控 制 器 LED顯 示 溫 度 傳 感 器 單片機復位 時鐘振蕩 報警點按鍵調整 畢業(yè)設計論文 基于 DS18B20 溫度測試系統(tǒng) 6 ●零待機功耗； ●溫度以９或１２位數(shù)字； ●用戶可定義報警設置； ●報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； ●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，