【正文】 LCD display circuit, the five major determinant keyboard circuit ponents. The system is constituted from PROTEUS software, and the system design and simulation, and the eventual adoption of hardware verification six big part. It is applicable to electric power industry, coal mine, forest, a fire, key figures building etc. place, return can used for environment bad of industry control the spot. DS18B20 through a single bus technology, to achieve the longrange environmental temperature measurement and monitoring.Key words DS18B20, simulation, measurement system,PROTEUS本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 I 頁 共 II 頁目 錄1 緒論 ..............................................................1 課題設(shè)計背景 ................................................1 課題研究的目的意義 ..........................................1 國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平 ............................................2 課題研究內(nèi)容 ................................................22 系統(tǒng)的需求分析與總體方案論證 ......................................4 基于模擬溫度傳感器設(shè)計方案 ..................................4 基于數(shù)字溫度傳感器設(shè)計方案 ..................................5 方案論證 ....................................................53 電路設(shè)計 ..........................................................7 工作原理 .....................................................7 DS18B20 與單片機(jī)接口技術(shù) .....................................8 DS18B20 的引腳功能 ....................................8 DS18B20 與單片機(jī)接口電路 ...............................8 溫度寄存器格式和溫度/數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系 .....................9 單片機(jī)對 DS18B20 的控制方法 ...........................10 鍵盤電路設(shè)計 ...............................................13 行列式鍵盤與單片機(jī)接口電路 ............................13 鍵盤面板 ..............................................13 顯示電路設(shè)計 ................................................14 LCD 引腳分布及功能 ...................................14 單片機(jī)與圖形液晶的接口電路 ............................15 報警電路設(shè)計 ...............................................16 電源電路設(shè)計 ...............................................174 程序設(shè)計 .........................................................18 系統(tǒng)資源分配 ...............................................18 系統(tǒng)硬件資源分配 ......................................18 系統(tǒng)軟件資源分配 ......................................18 系統(tǒng)流程設(shè)計 ...............................................18 主程序流程設(shè)計 ........................................18 DS18B20 程序流程設(shè)計 ..................................20 顯示程序流程 .........................................21 鍵盤程序程序流程 .....................................22 程序設(shè)計 ...................................................24 主程序設(shè)計 ............................................245 系統(tǒng)仿真 .........................................................25本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 II 頁 共 II 頁 PROTEUS 仿真環(huán)境介紹 .......................................25 原理圖繪制 .................................................26 程序加載 ...................................................27 程序編譯 ..............................................27 程序加載 ..............................................27 系統(tǒng)仿真 ...................................................28 仿真結(jié)果分析 ...............................................33結(jié)束語 .............................................................34致 謝 .............................................................35參考文獻(xiàn) ...........................................................36附錄一 .............................................................38附錄二 .............................................................39本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 1 頁 共 61 頁 1 緒論 課題設(shè)計背景溫度是一個和人們生活環(huán)境有著密切關(guān)系的物理量，也是一種在生產(chǎn)、科研、生活中需要測量和控制的重要物理量，是國際單位制七個基本量之一，同時它也是一種最基本的環(huán)境參數(shù)。該系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、傳感器電路、報警電路、LCD 顯示電路、行列式鍵盤電路、電源電路六大部分組成。DS18B20 多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C51 單片機(jī)作為控制核心，智能溫度傳感 DS18B20 為控制對象，運(yùn)用匯編語言編程實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。通過 DS18B20 的單總線技術(shù)，實現(xiàn)對遠(yuǎn)程環(huán)境的溫度測量與監(jiān)控。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行。本設(shè)計就是為了滿足人們在生活生產(chǎn)中對溫度測量系統(tǒng)方面的需求。 課題研究的目的意義21 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，科技的進(jìn)步帶動了測量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制設(shè)備的性能和結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，我們已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的信息時代，測量技術(shù)也成為當(dāng)今科技的主流之一，被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。 國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。DS18B20 是美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器,可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機(jī)處理,而且可以在一條總線上掛接任意多個 DS18B20 芯片,構(gòu)成多點溫度檢測系統(tǒng)無需任何外加硬件（《單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 及其在單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用》 ） 。我國是一個人口眾多的農(nóng)業(yè)大國 ,糧食生產(chǎn)、需求與儲備量很大 ,糧食在儲備的過程中常因糧食的濕度過大而升溫發(fā)熱 ,又由于檢測手段的落后造成溫檢系統(tǒng)錯報或漏報 ,從而導(dǎo)致糧食大量的腐爛變質(zhì) ,給國家?guī)砭薮蟮膿p失。本設(shè)計采用以 AT89C51 為核心的單片機(jī)系統(tǒng)，來實現(xiàn)對溫度的檢測、報警等功能。（4）系統(tǒng)軟件設(shè)計。其中硬件開發(fā)的難點在于各種元器件的選擇和使用，如各種電阻、電容等的選擇。 單片機(jī)模擬溫度傳感器模擬溫度傳感器L C D 顯示電路集成功放報警器4 4 鍵盤模擬傳感器A D 5 9 0模擬溫度傳感器模擬溫度傳感器運(yùn)算放大器多路選擇器A / D轉(zhuǎn)換圖 基于模擬溫度傳感器的測量系統(tǒng)方案本方案使用的測溫元件的性能指標(biāo)如下：（1）AD590 的測溫范圍為﹣55℃～+150℃。 （4）精度高，AD590 共有 I、J、K、L、M 五檔，其中 M 檔精度最高，在﹣55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為177。電壓輸出型的靈敏度一般為 10mV/K，溫度 0℃時輸出為本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 5 頁 共 61 頁 0，溫度 25℃時輸出 。（2）在 DS18B20 中的每個器件上都有獨(dú)一無二的序列號。（6）內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。方案一采用模擬溫度傳感器 AD590，轉(zhuǎn)換結(jié)果需要經(jīng)過運(yùn)算放大器和 AD 轉(zhuǎn)換器傳送給處理器。DS18B20 體積小、經(jīng)濟(jì)、使用方便靈活，測試精度高，較高的性能價格比，有 CRC 校驗，系統(tǒng)簡明直觀。綜上所述，本課題采用方案二對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。主機(jī)按照通信協(xié)議用一個 IO 口模擬 DS18B20 的時序，發(fā)送命令（初始化命令、ROM 命令、RAM 命令）給 DS18B20，轉(zhuǎn)換完成之后讀取溫度值，在內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值處理，用圖形液晶模塊顯示各點的溫度。 DS18B20 與單片機(jī)接口技術(shù) DS18B20 的引腳功能DS18B20 的引腳功能描述見表 。其寄存器有 16 位,高 5 位為符號位,低13 位為數(shù)據(jù)位。23 22 21 20 21 22 23 24S S S S S 26 25 24 DS18B20 單 片 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 共 61 頁 單片機(jī)對 DS18B20 的控制方法DS18B20 采用嚴(yán)格的單總線通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。且低位在前，高位在后。DS18B20 檢測到這個上升沿后，延時 15181。s 產(chǎn)生應(yīng)答脈沖。讀/寫時序如圖 所示。s，且在兩次寫時序之間至少需要 1181。s 內(nèi)釋放總線，然后由上拉電阻將總線拉至高電平。s~60181。所以主機(jī)在發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時序，以便 DS18B20 能夠傳送數(shù)據(jù)。每次讀時序由主機(jī)發(fā)起，拉低總線至少 1181。當(dāng)傳送 0 時，DS18B20 在該時序結(jié)束時釋放總線，再由上拉電阻將總線拉回空閑高電平狀態(tài)。 ③ DS18B20 的命令序列根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，主機(jī)（單片機(jī)）控制 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進(jìn)行復(fù)位操作，復(fù)位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進(jìn)行預(yù)定的操作。行列式鍵盤與單片機(jī)的接口電路如圖 所示，H0H3 為行線，接單片機(jī)P2 口的高 4 位，L0L3 為列線，接單片機(jī) P2 口的低 4 位。圖 44 鍵盤結(jié)構(gòu) 鍵盤面板鍵盤面板如圖 所示,本系統(tǒng)使用的鍵盤有 10 數(shù)字鍵，5 個功能按鍵。 圖 鍵盤面板