【正文】 并用 LED 數(shù)碼管來顯示溫度結(jié)果 。 C 湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告書 論文（設(shè)計(jì)）題目 基 于 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 作 者 姓 名 楊寧波 所屬系、 專業(yè)、 年級(jí) 物理與電子工程 系 電子信息工程 專業(yè) 2020 年級(jí) 指導(dǎo)教師姓名、職稱 楊熙 助教 預(yù)計(jì)字?jǐn)?shù) 10000 開題日期 選題的根據(jù)： 1）說明本選題的理論、實(shí)際意義 2）綜述國內(nèi)外有關(guān)本選題的研究動(dòng)態(tài)和自己的見解 在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制 ， 傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻。他的第一只溫度計(jì)是一根一端敞口的玻璃管，另一端帶有核桃大的玻璃泡。 隨著科學(xué)技術(shù)日益迅速的發(fā)展，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)深入到生活的各個(gè)方面。 有利于將 所學(xué)的專業(yè)知識(shí)更好 地 應(yīng)用 于 實(shí)踐 中。 完成期限和采取的主要措施： 完成期限： 2020 年 12 月到 2020 年 5 月 主要措施： 嚴(yán)格遵照《 湖南科技學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )工作管理辦法》的指示精神，結(jié)合個(gè)人的實(shí)際情況，完成這項(xiàng)設(shè)計(jì)所采取的主要措施有兩條：一是密切聯(lián)系。 初步完成軟件設(shè)計(jì) ：顯示子程序和數(shù)據(jù)采集子程序。 同時(shí)繼續(xù)論文的寫作工作。 學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄 (二 ) 確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，給出畢業(yè)論文設(shè)計(jì)要求，指導(dǎo)開題報(bào)告，并推薦一些參考文獻(xiàn)和書籍 。 學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日 指導(dǎo)內(nèi)容 記錄 (六 ) 顯示子程序和 DS18B20數(shù)據(jù)采集子程序，對(duì)后者的編寫 要注意遵守 DS18B20的時(shí)序。該系統(tǒng)具有對(duì)溫度的實(shí)時(shí)檢測功能，實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘、溫度和時(shí)間數(shù)值 的設(shè)定等功能。 關(guān)鍵詞 （ 35 個(gè)） 數(shù)字溫度計(jì)、單片機(jī)、溫度傳感器、單線技術(shù)。 10 選題恰當(dāng) 題目規(guī)模適當(dāng)，難易度適中；有一定的科學(xué)性。 5 研究方法和手段的運(yùn)用能力 能運(yùn)用本學(xué)科常規(guī)研究方法及相關(guān)研究手段（如計(jì)算機(jī)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐并加工處理、總結(jié)信息。 15 寫作規(guī)范 符合學(xué)術(shù)論文的基本要求。 K 評(píng)閱教師評(píng)定成績 評(píng)審基元 評(píng)審要素 評(píng)審內(nèi)涵 滿分 評(píng)閱教師 實(shí)評(píng)分 選題質(zhì)量25% 目的明確 符合要求 選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）綜合訓(xùn)練的目的。 10 綜合運(yùn)用 知識(shí)能力 能運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)闡述 問題；能對(duì)查閱的資料進(jìn)行整理和運(yùn)用；能對(duì)其科學(xué)論點(diǎn)進(jìn)行論證。 5 論文質(zhì)量35% 文題相符 較好地完成論文選題的目的要求。 10 論文篇幅 10000 字左右。該系統(tǒng)可以應(yīng)用于發(fā)面、菜窖溫度控制及保健等領(lǐng)域。 IV The design of digital thermometer Based on DS18B20 Abstract This paper developed by Digital Timing is a temperature control system based on singlebus digital temperature sensor DS18B20,microcontroller chip as the core to the system..The system has the temperature of the realtime detection,realtime calendar clock,temperature and time of setting numerical and other system can be applied to Famian,Caijiao temperature control and health and other fields. In this paper the temperature measurement technology,the status of temperature control technology was introduced the various control theory,the programme carried out a simple analysis and parison followed by users in accordance with the general requirements and technical indicators, from the engineering point of view,to Famian for application as the main targets of a hardware part of the design and selection,software design and analysis,and follow in the realization of a simple,economic,practical principles:and then described in detail the system used by the chip characteristics,work Principle,and its application MCU and the munication protocol. Finally on this experiment,testing and practical application of the problems in error and the use of antijamming measures were discussed. 【 Key words】 Digital Thermometer MCU Temperature Sensor Oneway technology 1 緒論 本文設(shè)計(jì)的簡單實(shí)用的數(shù)字式溫度測控系統(tǒng)，亦可廣泛應(yīng)用于各種定時(shí)、溫度控制領(lǐng)域，如工業(yè)工控過程的溫度控制，發(fā)電廠、熱電廠、大型中央空調(diào)設(shè)備用戶端、自動(dòng)化生產(chǎn)線、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖、溫棚、溫室、干燥 房、糧食倉庫、井下溫度控制等場合。但是普通型傳感器芯片不僅體積大，而且輸出的信號(hào)都是模擬信 號(hào)，必須經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后才能被處理器識(shí)別，而且不能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測量，最大的缺點(diǎn)就是它的精度不是很高。在溫度信號(hào)的采集方面，利用單總線數(shù)字溫度傳感器的特點(diǎn)及功能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的采集，由 DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 DS18B20 型單線智能溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器。而在顯示方面采用數(shù)碼管顯示。 2 1 單片機(jī)的概述 單片機(jī)的發(fā)展情況和應(yīng)用 當(dāng)國內(nèi)從 80 年代起開始了單片機(jī)的熱潮，二十多年過去了，單片機(jī)從研究所走出來， 成為日常生活中的一個(gè)不可缺少的部件。單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。專用型是針對(duì)某種特定產(chǎn)品而設(shè)計(jì)的，例如用于洗衣機(jī)的單片機(jī)。首先以實(shí)時(shí)時(shí)鐘為例?？撮T狗是監(jiān)視程序正常運(yùn)行的 一種定時(shí)器。如 AT8951 以及 Microchip 公司的 PIC 系列產(chǎn)品等。在發(fā)展出新一代單片機(jī)的同時(shí)，也在不斷 擴(kuò)充著各種功能， 如 A/D、PWA、高速 I/O 口、 PCA 計(jì)數(shù)器捕獲比較 /比較邏輯等。另外，還有“中斷系統(tǒng)”，當(dāng)單片機(jī)控制對(duì)象的參數(shù)到達(dá)某項(xiàng)需要加以干預(yù)的狀態(tài)時(shí)，就可傳達(dá)給 CPU，使 CPU 采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)付措施。程序指令存儲(chǔ)地址和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址指向同一個(gè)存儲(chǔ)器的不同物理位置，因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同，如英特爾公司 3 (Intel)的 8086 和 MCS51 就采用了此結(jié)構(gòu)。另外，現(xiàn)在單片機(jī)采用一種三核 (TriCore)結(jié)構(gòu)，這是種建立在一塊片上的系統(tǒng)概念上的結(jié)構(gòu)。由于單片機(jī)的集成度高，功能強(qiáng)，可靠性高，體積小 ，功耗低，使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活中。這與它優(yōu)秀的性能分不開。當(dāng)該腳做輸入使用時(shí)，將其置為高電平即可；當(dāng)該腳做輸出使用時(shí)，則高低電平均可?？梢允∪ネㄓ玫木幊唐鳎瑔纹瑱C(jī)在用戶板上即可下載和燒錄用戶程序，無需將單片機(jī)從生產(chǎn)好的產(chǎn)品上取下。 A V R 單片機(jī)指令以字為單位，且大部分指令都為單周期指令。在 AVR 中，沒有像 51系列的數(shù)據(jù)指針 DPTR，而是由 X(由 R2 R27 組成 )、 Y(由 R2 R29 組成 )、 Z(由 RR31 組成 )三個(gè) 16 位的寄存器來完成數(shù)據(jù)指針的功 能。采用 Harvard 雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快 (指令周期約 160～ 200ns)，高效率運(yùn)行的原因之一是它能使程序存儲(chǔ)器的訪問和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問并行處理，這種指令流水線結(jié)構(gòu)，在一個(gè)周期內(nèi)完成兩部分工作，一是執(zhí) 行指令，二是從程序存儲(chǔ)器取出下一條指令，這樣總的看來每條指令只需一個(gè)周期 (個(gè)別除外 )。 PIC 系列單片機(jī)的 I/O 口是雙向的，其輸出電路為 CMOS 互補(bǔ)推挽輸出電路。隨著 CMOS 工藝的改進(jìn)和提高，閃速存儲(chǔ)器在不斷發(fā)展和完善，應(yīng)用越來越廣，容量越來越大，價(jià)格越來越低，閃存技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。單片機(jī)由外接 標(biāo)準(zhǔn)晶振提供時(shí)鐘電路。其可以分別在 和 750ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，最大分辨率為 ℃，而且 從 DS18B20 讀出或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫。 （ 4）既可用數(shù)據(jù)線供電，也可采用外部電源供電。 （ 7）通過編程可實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。 7 DS18B20 測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 3 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器 1。斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。 MCS48(8 位機(jī) )系列的型號(hào)有 8048， 8748， 8035， 8049， 8749 等。 單片機(jī)型號(hào)的選擇是根據(jù)控制系統(tǒng)的目標(biāo)、功能、可靠性、性價(jià)比、精度和速度等來決定的。 89S52 是 ATmel 公司的產(chǎn)品，與 MCS51 兼容。 芯片采用 51 系列指令集并與 51 系列單片機(jī)引腳兼容且增加了不少功能，用戶可以直接替換應(yīng)用系統(tǒng)中的 AT89C51/52，而軟件硬件均不需 作任何修改，這給用戶更換元器件來許多方便。晶振可以在 ~12MHz 之間任選，本電路選 。而其驅(qū)動(dòng)方式有多種形式，在采用并行顯示方式時(shí)，顯示電路的段碼與位控碼要占用單片機(jī)的較多口線，盡管可采用 8155 等接口芯片進(jìn)行擴(kuò)展，但口線利用率仍較低，不能滿足大型控制系統(tǒng)的要求。本課題采用一種基于 MAX7219 的 LED串行顯示技術(shù)。顯示電路與單片機(jī)的連接如顯示電路圖 5 所示， DIN 接單片機(jī)的 口，此接口用來接收需要顯示的數(shù)據(jù)： CS 接 ，CLK 接 。其最小值不小于 9530 歐姆，此時(shí)典型段電流為 37mA。 (2)能大大減少顯示器的外部接線，給安裝調(diào)試帶來方便。若要各位 LED 顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用掃描顯示方式。 數(shù)據(jù)首先加載到 MAX7219 芯片內(nèi)部 16 位移位寄存器中，然后通過 由低到高的電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)串行輸入數(shù)據(jù)的最后 16 位被鎖定到數(shù)字和控制寄存器。MAX7219 是一種高集成化八位串行輸入輸出的共陰 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)電路，其峰值段電流可達(dá) 40mA，最高串行掃描速率為 l0MHz，典型掃描速率為 1300Hz，僅使用單片機(jī) 3個(gè) 1/0 口，即可完成對(duì)八位 LED 數(shù)碼管的顯示控制和驅(qū)動(dòng)，線路非常簡單，控制方便，外圍電路僅需一個(gè)電阻設(shè)定峰值段電流，同時(shí)可以通過軟件設(shè)定其顯示亮度；還可以通過級(jí)聯(lián)，完成對(duì)多于八位的數(shù)碼管的控制顯示。通過指令設(shè)置這些工作寄存器，可以使 MAX7219 進(jìn)入不同的工作狀態(tài)。其最大值可達(dá) 500mA，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出 +VCC； SEGASEGG， DP 為驅(qū)動(dòng)顯示器 7 段及小數(shù)點(diǎn)的輸出，電流一般為 40mA 左右，可軟件調(diào)整，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，接入 GND； DOUT 為串行數(shù)據(jù)輸出端，通常直接接入下一片MAX7219 的 DNI 端；硬件亮度調(diào)節(jié)端。16 位數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)格式如表 1： 表 1 16 位數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)格式 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 ADDRESS MSBDADALSB 其中， D7D0： 8 位數(shù)據(jù)位， D7 最高位， D0 為最底位； D11D8： 4 位地址位； D15D12：無關(guān)位。本課題選擇此方式。 (3)關(guān)斷模式寄存器：地址 =XCH；有兩種模式選擇：一種是關(guān)斷狀態(tài)模式 (D0=0)；一種是正常操作狀態(tài) (D0=1)，通常選擇正常操作狀態(tài)。分16 個(gè)亮度級(jí)，即以 16 步從峰值電流最值的 31/32 減到 1/32 來調(diào)節(jié)段電流，每步減少 2/32?？刂萍拇嫫靼ǎ鹤g碼模式，顯示亮度調(diào)節(jié)，掃描限制