【正文】 DS18B20 的數(shù)字溫度輸出通過 1Wire 總線，又稱為 “一線 ”總線，這種獨特的方式可以使多個 DS18B20 方便地組建成傳感器網(wǎng)絡(luò)，為整個測量系統(tǒng)的建立和組合提供了更大的可能性。 第 2 章 設(shè)計方案的選擇和論證 7 第 2 章 設(shè)計方案的選擇和論證 溫度采集模塊選擇 方案與論證 方案一：使用熱敏電阻作為傳感器，用熱敏電阻與一個相應(yīng)阻值電阻相串聯(lián)分壓，利用熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化的特性，采集這兩個電阻變化的分壓值，并進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 主要解決下列幾點問題（ 1）數(shù)據(jù)采集是否長期準(zhǔn)確無誤。遠程溫度的自動控制也能很好的提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)量，在農(nóng)業(yè)自動水平道路上具有突出的 研 究內(nèi)容和結(jié)構(gòu) 本設(shè)計是基于單片機的 遠程 溫度監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過大量查閱資料和研究，最終確定采用 STM8 為主控芯片， DS18B20 作為溫度采集芯片， CC1101 作為無線接收和發(fā)射模塊，采用 QC1602 液晶屏進行顯示。遠程溫度監(jiān)控室對操作人員的一個保護傘，從根本上隔離了采集現(xiàn)場和操作人員。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 工業(yè)自動化技術(shù)作為 21 世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，是實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)安全、平穩(wěn)、優(yōu)質(zhì)、高效的基本條件和重要保證，是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的有效手段，對鋼鐵、石化、冶金、電力、紡織等支柱性產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步具有重要作用，其技術(shù)水平已成為衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展水平和現(xiàn)代化程度的標(biāo)志。 社會影響 隨著時代的進步，科研、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電力控制等部門都越來越依賴的對溫度的監(jiān)控。測溫儀器由溫度傳感器和信號處理兩部分組成。與之相比較 ,半導(dǎo)體溫度傳感器具有靈敏度高、體積小、功耗低、時間常數(shù)小、自熱溫升小、抗干擾能力強等諸多優(yōu)點 ,無論是電壓、電流還是頻率輸出 ,在相當(dāng)大的溫度范圍內(nèi) ( 55～ 150 ℃ )都與溫度成線性關(guān)系 ,適合在集成電路系統(tǒng)中應(yīng)用。儀器本身也趨向小型化，多采用集成度較高第 1 章 緒論 5 的芯片或元件組成電路。 隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度監(jiān)控技術(shù)也有了不斷的進步。選擇適當(dāng)?shù)膯纹瑱C和溫度傳感器以及前端處理電路，可以獲得較高的測量精度，不但方便快捷，成本低廉，省事省力，而且大幅度提高了測量精度。在現(xiàn)代社會中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個方面，隨著人們生活質(zhì)量的提高，酒店廠房及家庭生活中都會見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的服務(wù)于社會。 在溫度采集方法上，通常是利用熱電偶把熱化為電信號，再通過 A/D轉(zhuǎn)換得到溫度值。利用無線電通信，方便、靈活，而且經(jīng)濟。并且隨著科技的不斷發(fā)展，工農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化，對溫度控制的效率和精度的要求也越來越高。 本文所設(shè)計的無線溫度監(jiān)控系統(tǒng)，采用 CC1101 無線收發(fā)模塊作為數(shù)據(jù)傳輸單元，采用 DS18B20 型數(shù)字式溫度傳感器作為溫度采集單元，并且具有顯示、報警、溫度控制等功能，較好的解決了存在的問題。隨著時代的進步，科研、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、電力控制等部門都越來越依賴的對溫度的監(jiān)控。 它可使操作人員與惡劣的工作環(huán)境分離開來，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。整個系統(tǒng)包括兩個系統(tǒng)， 即主系統(tǒng)和從系統(tǒng)。 參 考 資 料 相關(guān)知識 周 次 1—4 周 5—8 周 9—12 周 13—16 周 17 周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 查閱資料，學(xué)習(xí)信號采集相關(guān)知識 系統(tǒng)總體設(shè)計 溫度采集與控制單元設(shè)計 撰寫論文 制作 PPT,準(zhǔn)備答辯 指導(dǎo)教師： 王娜 職稱：講師 20xx 年 12 月 30 日 系級教學(xué)單位審批： 年 月 日 摘要 I 摘要 溫度是工 、 農(nóng) 業(yè)生產(chǎn)中常見的被控參數(shù)之一。 （ ）； （ ）； （ ）。 題目類型 （ √ ） （ ） 題目來源 科研課題（ ） 生產(chǎn)實際（ ）自選題目（ √） 主 要 內(nèi) 容 1. 掌握溫度測量原理及控制方法 2. 溫度采集單元設(shè)計 3. 溫度控制單元設(shè)計 基 本 要 求 氣工程學(xué)院本科生學(xué)位論文撰寫規(guī)范的要求完成設(shè)計說明書一份（不少于 2 萬字）， A0 圖紙。溫度 監(jiān)控 在工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的地位 。 主系統(tǒng)完成對試驗現(xiàn)場設(shè)定溫度值、 設(shè)定值顯示、實際值顯示、失控報警和接收數(shù)據(jù)功能 。 關(guān)鍵詞 STM8 單片機； DS18B20 溫度傳感器； CC1101 Abstract II Abstract Temperature is one of the mon parameters in the production of industry and agriculture. Temperature monitoring plays a very important role in industrial production. With the development of micro electronics technology and munication technology, remote monitoring and remote control has been widely used. This design uses STM8 microcontroller as the control unit, the use of temperature sensor DS18B20 and wireless transceiver module CC1101 to test the field temperature data for remote wireless measurement and whole system consists of two systems, the main system and subsystem. The main system is pleted to set the temperature value of the test site, set the value of the display, the actual value of the display, the alarm and receive data function. Subsystem to plete the temperature collection, temperature control and send data system is simple, practical, plete and versatile, which can be used in many industrial fields. It can separate the operating personnel from the bad working environment, realize the production automation and improve the production efficiency. Keywords STM8 SCM。溫度傳感器在和其他的儀器設(shè)備配合使用中，可以有效提高的產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境，改善生活環(huán)境，因此，必須采取有效的措施去監(jiān)控溫度變化。 研究背景和意義 溫度是工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的被控參數(shù)之一。近年來，溫度監(jiān)控領(lǐng)域正在發(fā)生著巨大變化，溫度的監(jiān)控在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不再僅僅局限于近距離或者人工直接的監(jiān)控，而是逐漸改進發(fā)展成為遠距離的控制，這就產(chǎn)生了遠程溫度監(jiān)控。它不需要像有線網(wǎng)絡(luò)控制耗費巨大的通信資 源，也不受網(wǎng)絡(luò)速度的影響。這種方法速度慢，而且精度不是很高。 近年來，單片機發(fā)展十分迅速，一個以微機應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃發(fā)展，單片機已經(jīng)滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防，科研以及日常生活等各個領(lǐng)域。 國內(nèi)外研究動態(tài) 溫度是反映物體冷熱狀態(tài)的物理參數(shù)，它與人類生活環(huán)境有著密切關(guān)系。 溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩部分組成，一部分是傳感器，它將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號。對于測點較多，并具有報警、巡測、控制等多功能測溫裝置，一般采用單片機電路。目前 ,半導(dǎo)體溫度傳感器工作的溫度范圍還限于 50～ 150 ℃ 。溫度測量的過程就是通過溫度傳感器將被測對象的溫度值轉(zhuǎn)換成電的或其它形式的信號 ,傳遞給信號處理電路進行信號處理轉(zhuǎn)換成溫度值顯示出來。溫度與我們的生活息息相關(guān)，它涉及到我們生活的各種領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計，對自動化控制系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約在 1:4 至 1:6 之間 [2]。 遠程溫度監(jiān)控系統(tǒng)的實施開發(fā)，不僅能有效的提高效率，還能解放勞動力，優(yōu)化勞動資源。該系統(tǒng)由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)組成，發(fā)射系統(tǒng)進行溫度采集以及數(shù)據(jù)發(fā)射，接收系統(tǒng)作為主系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)接收處理并顯示出來。數(shù)據(jù)采集是整個設(shè)計的關(guān)鍵。此設(shè)計方案需用 A/D 轉(zhuǎn)換電路，增加了線路的復(fù)雜程度， 增加硬件成本而且熱敏電阻的感溫特性曲線并不是嚴(yán)格線性的，會產(chǎn)生較大的測量誤差。 DS18B20 的測溫范圍 55℃ ~125℃ ，分辨率最大可達 ℃ 。一線總線將獨特的電源和信號復(fù)合在一起，并僅使用一條線，每個芯片都有唯一的編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址，簡單的網(wǎng)絡(luò)化的溫度感知，零功耗等待等特點。應(yīng)用目前最先進的聲表面波器件和數(shù)據(jù)專用 ASK 超外差式 單片接收電路開發(fā)生產(chǎn)了TX315 系列模塊電路，其中含有 RF、 TF、 DATA 等高頻、中頻、數(shù)字處理電路。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 方案二： CC1101 是一種低成本真正單片的 UHF 收發(fā)器，為低功耗無線應(yīng)用而設(shè)計。 工作電壓范圍：～ ， 與數(shù)據(jù)采集模塊工作電壓協(xié)調(diào)， 待機模式下電流僅為 200nA。（ 16 列 2 行）。市面上字符液晶大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。共陰和共陽極數(shù)碼管第 2 章 設(shè)計方案的選擇和論證 9 的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。 表 21 工程造價 器件 數(shù)量（個） 單價（元） 合計 (元 ) STM8 開發(fā)板 2 77 154 DS18B20 2 16 CC1101 2 16 32 LED 顯示屏 1 排線 2 5 pl2303 下載線 1 在調(diào)試過程中，燒毀 DS18B20 溫度傳感器一個。 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 9 第 3 章 系統(tǒng)的 硬件設(shè)計 系統(tǒng)硬件概述 系統(tǒng)硬件電路主要分為：單片機 STM8 主 、從系統(tǒng)、接收電路、顯示電路、鍵盤電路、溫度采集電路、發(fā)射電路 ， 繼電器控制 。 該單片機提供容量為 16K~32K 字節(jié)的 Flash 程序存儲器，集成真正的數(shù)據(jù) EEPROM。 縮短開發(fā)周期 也 可根據(jù)具體的應(yīng)用在通用的產(chǎn)品系列中選擇，具有合適的封裝、存儲器大小和外設(shè)模塊的芯片 。 STM8S 平臺打造 8 位微控制器的全新世代，高達 20 MIPS 的 CPU 性能和 的電壓范圍，有助于現(xiàn)有的 8 位系統(tǒng)第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 11 向電壓更低的電源過渡。其它外設(shè)包括一個 接口、兩個U(S)ART 接口、一個 I2C 端口、一個 SPI 端口。應(yīng)用代碼可移植到STM32 平臺上，獲得更高的性能。 STM8S 主要應(yīng)用 包括 ：傳感器、致動器、安全系統(tǒng)微控制器、 DC 馬達、車身控制、汽車收音機、 LIN 節(jié)點、加熱 /通風(fēng)空調(diào) 。 溫度傳感器 設(shè)計 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877，LTM8874 等等 [5]。 如圖 34 外部供電模式下的單只 DS18B20 芯片的連接圖 ， 需要在 DQ 數(shù)據(jù)口一個上拉電阻。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如表 1 所示。 DS18B20 啟動后將進入低功耗等待狀態(tài)，當(dāng)需要執(zhí)行溫度測量和 AD轉(zhuǎn)換時，總線控制器發(fā)出 [44H]指令完成溫度測量和 AD 轉(zhuǎn)換， DS18B20 將產(chǎn)生的溫度數(shù)據(jù)以兩個字節(jié)的形式存儲到高速暫存器 的溫度寄存器中， 然后DS18B20 繼續(xù)保持等待狀態(tài)。 針對于 DS18B20 中 TH（高溫觸發(fā)寄存器）和 TL（低溫觸發(fā)寄存器），可以找到的代碼資料很少，而如果在某一測溫系統(tǒng)中需要用到 TH 和 TL 寄存器時， 其實不必覺得無從下手，總線控制器的讀操作將從位 0 開始逐步向下讀取數(shù)據(jù)，直到 讀完位 8，而且 TH 和 TL 寄存 器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式和片內(nèi)其他寄存器是相同的，當(dāng)然，針對 TH 和 TL 寄存器的讀寫和其他片內(nèi)寄存器的讀寫也是相同的，所以在實際應(yīng)