【正文】 。 GND： 接地。 用 AT789C51 芯片控制溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。 6 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(bào)警調(diào)整電路 ，單片機(jī)主板電路主板等組成。所以我們選用單片機(jī)作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)的產(chǎn)生，用單片機(jī)本生的優(yōu)勢(shì)節(jié)約成本，使電路更簡(jiǎn)單。 而 方案二的溫測(cè)裝置電路簡(jiǎn)單，精準(zhǔn)度較高，實(shí)現(xiàn)方便，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故本次設(shè)計(jì)采用方案二。 DS18B20 的最大特點(diǎn)之一是采用了單總數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì) DS18B20 和微控制器 AT89C51 構(gòu)成溫度測(cè)量裝置，它直接輸出溫度的數(shù) 字信號(hào)，可直接和計(jì)算機(jī)連接。 方案一方框圖 方案二：采用數(shù)字溫度計(jì)芯片 DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。 LED 液晶顯示 實(shí)際溫度值 。包括傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路， 上下限報(bào)警調(diào)整電路 ，單片機(jī)主板電路等組成。 （三 ） 、課題 研究 的主要 內(nèi)容 數(shù)字溫度計(jì)采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器，將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號(hào)的變化有一定的關(guān)系，如線性關(guān)系，一定的曲線關(guān)系等，處理單元經(jīng)過(guò)內(nèi)部的軟件 計(jì)算將這個(gè)數(shù)字信號(hào)和溫度聯(lián)系起來(lái)，如 LED,LCD 或者電腦屏幕等顯示出來(lái)給人觀察。 意義： 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 熟悉單片機(jī) AT 89C51 和傳感器DS18B20 的應(yīng)用，及單片機(jī)與外圍帶那里的接法，加深對(duì)單片機(jī)以及傳感器的認(rèn)識(shí)，了解單片機(jī)在日常生活中的應(yīng)用及其重要性。本文所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，極有讀數(shù)方便、測(cè)溫范圍廣、測(cè)溫準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要供測(cè)溫要求準(zhǔn)確的場(chǎng)所和科研試驗(yàn)室使用。隨著人們生活水平到的不斷提高，單片機(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，其中數(shù)字溫度計(jì)就是 其應(yīng)用中的一個(gè)典型 例子。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸與處理過(guò)程。 在單片機(jī)的應(yīng)用中，一個(gè)很重要的應(yīng)用就是對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，采用智能溫度傳感器以實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)字化，既能以數(shù)字形式直接輸出被測(cè)溫度值，具有測(cè)量誤差小，分辨力高，抗干擾能力強(qiáng)，能夠遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，帶串行總線接口等優(yōu)點(diǎn)。 本系統(tǒng) 以 AT89C51 單片機(jī)作為主控制器件 ， DSl8B20 作為測(cè)溫傳感器 ， 通過(guò) 4 位 共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)， 進(jìn)行溫度數(shù)字的顯示 。 所以 ， 單片機(jī)、溫度傳感器等電子元器件的互聯(lián)，可以研制和開(kāi)發(fā)出具有高性價(jià)比的新一代測(cè)溫系統(tǒng) —— 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)。 溫度測(cè)量在 熱學(xué)實(shí)驗(yàn) 中，有特別重要的意義。 （二 ） 、設(shè)計(jì)的目的和意義 目的： 鞏固、加深和擴(kuò)大 單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)設(shè)計(jì)控制的能力。同時(shí)，通過(guò)查找資料，涉及電路，使本次設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度 計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、精度度高、反應(yīng)速度快、數(shù)字化顯示和不易損壞等特點(diǎn)。這樣就完成了數(shù)字溫度計(jì)的基本測(cè)溫功 3 能。 主要工作如下 ： 利用溫度傳感器（ DS18B20） 測(cè)量某一點(diǎn)環(huán)境能夠溫度 。 二 、系統(tǒng)方案論證與比較 （一）、方案比較 方案一：采用熱電偶溫差電路測(cè)溫，溫度檢測(cè)部分可 采用低溫?zé)? 4 偶，熱電偶由兩個(gè)焊接在一起的異金屬導(dǎo)線組成，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種金屬的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成。便于單片機(jī)處理和控制，省 去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。這樣溫度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單， 采用 51 單片機(jī)控制軟件編程的自由度大，而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。 （二）、方案論證 在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要檢測(cè)溫度，傳統(tǒng)的方式是采用熱電偶 或熱電阻。 根據(jù)題目的要求，本次設(shè)計(jì)采用由 AT89C51 單片機(jī)及 DS18B20 溫度傳感器組成數(shù)據(jù)采集電路，加 上顯示電路和 控制 電路等，根據(jù)溫度數(shù)據(jù)測(cè)量，通過(guò)控制電路對(duì)溫度進(jìn)行控制。 系統(tǒng)框圖主要由主控制器，單片機(jī)復(fù)位、報(bào)警案件設(shè)置、 LED 顯示、溫度傳感器等組成。獲得的數(shù)據(jù)可以同福哦 MAX232 芯片與計(jì)算機(jī)的 RS 接口進(jìn)行 串口通信，方 便的采集和 整理時(shí)間溫 度數(shù)據(jù)。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉帶電阻 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流 。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3 口： P3 口是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出4 個(gè) TTL 門電流。 RST： 復(fù)位輸入。在平時(shí)， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 此時(shí)， ALE 只有在執(zhí) MOVX,MOVC指令是 ALE 才起作用。在由外部程序存儲(chǔ)器取值期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 溫度傳 感器的單總線(1Wire)與單片機(jī)的 連接， 是單片機(jī)的高位地址線 A8。如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令，則表示 P2 端口送出高 8 位的地址數(shù)據(jù)。溫度測(cè)量范圍為 55~+125 攝氏度，可編程為 9 位 ~12 為轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) 攝氏度，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。 （ 2）、 DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上 ，實(shí)現(xiàn) 組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。 （ 6）、零待機(jī)功耗。 （ 10）、報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程度限定溫度（溫度報(bào)警條件）的 器件 。176。 GND（引腳 5）：地信號(hào)。 光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20 的地址序列碼。 這 時(shí) 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 DS18B20 的 兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度。第三個(gè)和第四個(gè)字節(jié)是 TH、 TL 的易失性拷貝，第五個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個(gè)字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新。在 DS18B20 出廠時(shí)該位被設(shè)置為 0，用戶不要去改動(dòng)。計(jì)數(shù)門 開(kāi)啟時(shí)間由高 溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將 55攝氏度多對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和 endure 寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55 攝氏度多對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。操作協(xié)議：初始化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā) ROM功能命令→發(fā)存儲(chǔ)器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 （ 4）、在 DS18B20 的有關(guān)資料中均提及單總線所掛 DS18B20 數(shù)量問(wèn)題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個(gè) DS18B20，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此，當(dāng)單總線上所掛 DS18B20 超過(guò) 8 個(gè)時(shí)，就需 解決微處理器的總線驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)是要加以注意。 采用技術(shù)成熟的 74HCl64 實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換。當(dāng)器件執(zhí)行任何一條將 SBUF 作為目的寄存器的命令時(shí)，數(shù)據(jù)便開(kāi)始從 RXD 端發(fā)送。它僅有輸入端、輸出端及公共端 3 個(gè)引腳，其內(nèi)部設(shè)有過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)及調(diào)整管安全保護(hù) 電路．由于所需外接元件少，使用方便、可靠，因此可作為穩(wěn)壓電源。若使用頻率為 12MHz 的晶體振蕩器，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò) 2μs 才完成復(fù)位操作。從軟件的功能不同可分為兩 大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，專門用來(lái)協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。 溫度測(cè)試及處理子程序：對(duì)溫度芯片送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。 DSBl820 可 從單總線獲取電源，當(dāng)信號(hào)線為高電平時(shí)，將能量貯存在內(nèi)部電容器中；當(dāng)單信號(hào)線為低電平時(shí)，將該電源斷開(kāi)，直到信號(hào)線變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳?(電容 )電源為止。所以先將數(shù)據(jù)提取出來(lái)，分為三個(gè)部分：小數(shù)部分、整數(shù)部分和符號(hào)部分。 開(kāi)始 DS18B20 的初始化 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 讀取溫度寄存器 跳過(guò)讀序列號(hào)的操作 跳過(guò)讀序列號(hào)的操作 DS18B20 的初始化 RET LOW低八位 HIGH高八位 19 溫度數(shù)據(jù)處理流程圖 報(bào)警模塊流程 開(kāi)始 提取整數(shù)部分存入HT 提取 小數(shù)部分存入 LT LT 右移三位 ,將精度降低到 攝氏度 HT++ 將小數(shù)部分整數(shù)化 提取符號(hào)部分存入 sign LT 是否大于 5 Sign=?0XF0 RET 負(fù)數(shù)表示 flag=1 HT=~HT+1 Y N N Y 20 中斷設(shè)定流程 中斷模塊采用了外中斷 和內(nèi)中斷套用方法。 先編寫(xiě)顯示程序， 然后分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等的編程及調(diào)試。 23 總結(jié)與體會(huì) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì) MCS51 系列的單片機(jī)芯片 AT89C51 來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)，該設(shè)計(jì)充分利用了溫度傳感器 DS18B20 功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，如 DS18B20 可以直接讀出被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換；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(diǎn)，大大簡(jiǎn)化了硬件電路，也使得該數(shù)字溫度計(jì)不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、精確度較高、反應(yīng)速度較快、數(shù)字化顯示和不易損壞等特點(diǎn)，而且性能穩(wěn) 定，適用范圍廣，因此特別適用于對(duì)測(cè)溫要求比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所。 其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用了以前學(xué)過(guò)的專業(yè)課知識(shí)，如： proteus 仿真、匯編語(yǔ)言、模擬和數(shù)字電路知識(shí)等。 24 參考文獻(xiàn) [1] 謝自美 . 電子線路綜合設(shè)計(jì) [M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社 , 2020. [2] 夏繼強(qiáng) . 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)培訓(xùn)教程 —— 實(shí)踐篇 [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 , 2020. [3] 何立明 . MCS51 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)（系統(tǒng)配置與接口技術(shù)） [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 , 2020. [4] 李廣弟 , 朱月秀 , 王秀山 . 單片機(jī)基礎(chǔ) [M