單片機(jī)數(shù)字測溫系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計-wenkub
2023-01-30 07:58:59 本頁面
【正文】 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(jìn)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 ~； ●零待機(jī)功耗； ●溫度以９或１２位數(shù)字； ●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； DS18B20采用３腳 PR－ 35封裝或８腳 SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 2所示。 溫度計電路設(shè)計總體設(shè)計方框圖如圖 1 所示，控制器采用單片機(jī) MCS80C51，溫度傳感器采用DS18B20，用 4位 LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。 本設(shè)計所介紹的多路數(shù)字溫度測量系統(tǒng)與傳統(tǒng)的溫度測量系統(tǒng)相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所，或科研實驗室使用，該設(shè)計控制器使用單片機(jī) MCS80C51，測溫傳感器使用 DS18B20，用 4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 ,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。 二、系統(tǒng)總體設(shè)計方案 由于 本設(shè)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(yīng)，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，這種設(shè)計需要用到 A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。 圖 1 總體設(shè)計方框圖 主控制器 單片機(jī) MCS80C51 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(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 圖 2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 64 位 ROM 的結(jié)構(gòu)開始８位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有 48 位，最后８位是前面 56位的 CRC檢驗碼，這也是多個 DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。頭２個字節(jié)包含測得的溫度信息，第３和第４字節(jié)ＴＨ和ＴＬ的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。低５位一直為１，ＴＭ是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測試模式， DS18B20出廠 時該位被設(shè)置為０，用戶要去改動， R1和Ｒ 0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。第９字節(jié)讀出前面所有８字節(jié)的 CRC碼，可用來檢驗數(shù) 據(jù)，從而保證通信數(shù)據(jù)的正確性。 當(dāng)符號位Ｓ＝０時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)符號位Ｓ＝１時，表示測得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變成原碼，再計算十進(jìn)制數(shù)值。因此，可用多只 DS18B20同時測量溫度并進(jìn)行報警搜索。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)進(jìn)而完成溫度測量。 表 2 一部分溫度對應(yīng)值表 溫度 /℃ 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 另外，由于 DS18B20單線通信功能是分時完成的，它有嚴(yán)格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。另一種是寄生電源供電方式，如圖 4 所示單片機(jī)端口接單線總線，為保 證在有效的 DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET管來完成對總線的上拉。 三、系統(tǒng)硬件設(shè)計 主板電路 系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報警調(diào)整電路，單片機(jī)主板電路等，如圖 5 所示。 圖 5 單片機(jī)主板電路 圖 6 溫度顯示電路 7 鍵盤電路 本課題使用行列掃描方式，在單片機(jī)的 P1口上連接上 4*4的鍵盤，單片機(jī)掃描鍵盤，如果有鍵按下，單片機(jī)會根據(jù)鍵碼執(zhí)行相應(yīng)的程序，使整個系統(tǒng)的功能更加完善。 流程圖 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理 DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值，溫度測量每 1s進(jìn)行一次。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖，圖 9所示 計算溫度子程序 計算溫度子程序?qū)?RAM中讀取值進(jìn)行 BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖 10所示。 uchar b=0。 sbit DQ=P2^0。 //對應(yīng) CPU管腳 sbit led4 = 0x93。 //uchar code display
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