【正文】 感謝老師的指導(dǎo)和小組成員的共同努力！ 第 6 章 效果展示 實(shí)現(xiàn)效果 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 測溫，使用單個(gè) DS18B20 采集環(huán)境溫度，并使用四位數(shù)碼管顯示溫度結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了測溫范圍在零下 10 度到 50度，可設(shè)高低溫報(bào)警的效果，當(dāng)溫度低于 25度 ，或高于 31度的時(shí)候，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲音，實(shí)現(xiàn)報(bào)警，精確度為 ， DS18B20采用外部電源供電方式，為保證在有效的時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，使用了一個(gè) 的電阻，進(jìn)行相應(yīng)的控制。 第一塊板子，我們判斷可能是 DS18B20 燒壞了，于是，我向班級(jí)同學(xué)借了一個(gè) DS18B20重新焊接，皇 天不負(fù)有心人，我們兩塊板子效果都實(shí)現(xiàn)了。我們懷疑板子上的芯片可能時(shí)間久了有些可能燒壞了；無奈，我們選擇了再焊一塊板子。 我們反復(fù)的調(diào)試，我們檢查 DS18B20 的數(shù)據(jù)輸入 /輸出 DQ 端口與單片機(jī)的 端口相連是否正確，將傳感器 DS18B20 的地線和外接供電電源輸入端口分別接在單片機(jī)的地線端和 +5V 電源端口測試電源供電情況。經(jīng)過老師給我們的思路，我們組集體出動(dòng)到圖書館翻閱關(guān)于 51 系列軟件編程的相關(guān)資料書籍，程序編寫出來了。 if(m25) P10=0。 TI=0。 智能電子技術(shù)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)報(bào)告 24 while(TI==0)。 {SBUF=T[3]|0x30 。 TI=0。 T[0]=n%10。 T[3]=(m%100)/10。 while(1) { temperature=ReadTemperature()。 TR1=1。 TL1=0xfd。 P10=1。 } else weima=(weima1)|0x01。 outbyte(weima,seg)。 TL0=(655364000)%256。 tempwhole=tempInt*256+tempdot。 智能電子技術(shù)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)報(bào)告 22 a=ReadOneChar()。 delay(12)。 unsigned int tempInt=0,tempdot=0,tempwhole=0。 //保持低電平 60us~120us DQ=1。 DQ=1。 智能電子技術(shù)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)報(bào)告 21 dat=1。i++) { DQ=1。 } void WriteOneChar(unsigned char dat) { unsigned char i=0。i8。 // 讀時(shí)序不能少于 60us return(s)。 delay1_us()。 delay1_us()。 delay1_us()。 } uchar ReadBit(void) {bit s。 //大于 15US~60US flag=DQ。 //單片機(jī)將 DQ拉低 delayx_us(250)。 } rclk=0。 else ser=0。 } for(j=0。 else ser=0。 for(j=0。 } void delay(unsigned int x) {unsigned int y=10000 。_nop_()。 //初始上限值 uint templ=25。 // 帶小智能電子技術(shù)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)報(bào)告 18 數(shù)點(diǎn) uchar idata T[5]={0,0,0,0,0}。 sbit rclk=P2^3。緊接著執(zhí)行第二個(gè)周期為復(fù)位、跳過 ROM 指令、執(zhí)行讀 RAM 的存儲(chǔ)器操作指令、讀數(shù)據(jù)（最多為9 個(gè)字節(jié)，中途可停止，只讀簡單溫度值則讀前 2 個(gè)字節(jié)即可） 。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機(jī)）必須等待18B20 執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為 500uS。 4. 控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在 ROM 指令發(fā)送給 18B20 之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。 ROM 指令為 8 位長度，功能是對(duì)片內(nèi)的 64 位光刻 ROM 進(jìn)行操作。 2. 存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后， 控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在15~60uS 后接收存在脈沖，存在脈沖為一個(gè) 60~240uS 的低電平信號(hào)。第 9 個(gè)字節(jié)為前 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼。第 2 個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 4個(gè)字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。 18B20 共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是： ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8 位是單線系列編碼（ DS18B20的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號(hào)，最后 8 位是以上 56 的位的 CRC 碼（冗余校驗(yàn)）。有了比較精確的延時(shí)保證，就可以對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫操作、溫度轉(zhuǎn)換及顯示等操作。因此，對(duì)讀寫的操作時(shí)序要求嚴(yán)格。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序，如圖 3（ a）（ b）（ c）所示。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要。 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 2 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小〔 1〕，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1，高溫度 系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測量。 （ 6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。 （ 3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： +~ + V。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。圖 1115 音頻放大電路。 CPU 向 字段輸出口送出字型碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮，則取決于 COM 端。例如，對(duì)于共陰 LED 顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽極hgfedcba 各段為 0111011 時(shí)，顯示器顯示 P字符，即對(duì)于共陰極 LED 顯示器， “P” 字符的字形碼是 73H。如圖 1113 所示。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。 805l 的指令周期含 1— 4個(gè)機(jī)器周期，其中多數(shù)為單周期指令，還有 2 周期和 4 周期指令。 ●機(jī)器周期：一個(gè)機(jī)器周期含 6 個(gè)時(shí)鐘周期 (S 周期 )。其基本時(shí)序周期有如下四種。 主電源引腳高 VＣＣ和低 VＳＳ VCC（４０腳） +5V 電源。 RST／ Vpp (9 腳 ) 復(fù)位信號(hào)。 （ 29 腳）外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。在 MCS— 5l中，這 8個(gè)引腳還兼有專用功能， P3 的 8條口線都定義有第二功能，詳見表 111。 — (2128)： P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O口。在 EPROM 編程時(shí)，它接收指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。 ⑺ 全雙工異步串行口（ UART） ⑻ 32 個(gè)通用寄存器。 智能電子技術(shù)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)報(bào)告 7 ⑶ 有 ISP在系統(tǒng)可編程功能。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS1820 硬件連接和軟件設(shè)計(jì)時(shí)也要給予一定的重視。 2） DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，在對(duì) DS18B20 進(jìn)行讀寫編程時(shí)，必須嚴(yán)格保證讀寫時(shí)序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。溫度控制系統(tǒng)總體框圖如所示。 該溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分，結(jié)合實(shí)際情況，該系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能： （ 1）實(shí)時(shí)采集溫度； （ 2）顯示溫度； （ 3）串行傳送數(shù)據(jù)； （ 4）控制外設(shè)； （ 5）溫度超限報(bào)警； （ 6）可擴(kuò)展，形成多點(diǎn)溫度采集系統(tǒng)，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。 本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)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，該設(shè)計(jì)控制器使用單片機(jī) 8051，測溫傳感器使用DS18B20， 用 LED 數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù) ,實(shí)現(xiàn)溫度顯示 ,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。 簡易 溫度檢測系統(tǒng)是通過 DS18B20 檢測溫度，然后通過 溫度傳感器 通信模塊，將檢測到的 實(shí)際 溫度 （環(huán)境溫度）傳送到開發(fā)板上 ，從而在 數(shù)碼管上 顯示檢測到的溫度。 ● 關(guān)鍵詞：溫度、控制、 監(jiān)測 。 溫度傳感器與被測介質(zhì)的接觸方式分為兩大類：接觸式和非接觸式。不 少材料、元件的特性都隨溫度的變化而變化，所以能作溫度傳感器的材料相當(dāng)多。該設(shè)計(jì)通過 AT89S52 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集、讀取、處理，并通過數(shù)碼管顯示出來。 以往，在實(shí)際的溫度控制系統(tǒng)中，多采用熱敏電阻器或熱電偶測量溫度。目 錄 ☆摘要 ????????????????????????? ? ??? 2 ☆課題任務(wù) ??????????????????????? ? ?? ? 4 ☆第 1 章 總體方案設(shè)計(jì) ? ??????? ?????? ????? ? ? 5 ☆第 2 章．智能開發(fā)版部分 . 51 系列單片機(jī)的原理圖 ??????????????????? 7 ． 基本 51系列單片機(jī)的原理圖及 STC12C5A60S2 主要性能 ?? ?? 7 ． STC12C5A60S2 單片機(jī)部內(nèi)部結(jié)構(gòu) ?? ? ??????????? 7 51 系列單片機(jī)的引腳功能 ?????????????????? 9 ． I/O端口線輸入輸出引腳 ????????????????? ? 9 ． 控制線控制引腳 ????????????????????? 10 ． 外接晶體端 ??????????????????????? 10 51 系列單片機(jī)的時(shí)序 ??????????????????? 10 智能最小系統(tǒng)的 LED 顯示 器接口 ?????????????? 11 音頻放大電路 ????????? ??? ?????????? 12 ☆第 3 章．關(guān)于 DS18B20 的介紹 簡介 ???????????????????? ? ??? 13 ?????????????? 13 DS18B20 的封裝及內(nèi)部結(jié)構(gòu) ?????????? ? ??????? 14 DS18B20 的測溫原理 ????????????????????? 14 DS18B20 的工作時(shí)序 ??????????????? ?? ???? 15 DS18B20 與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì) ??? ?????? ?? ???? 15 DS18B20 的精確延時(shí)問題 ????? ???????? ???? ? 16 DS18B20 工作原理及應(yīng)用 ????? ?????? ???? ???? 16 控制器對(duì) 18B20 操作流程 ????? ?????? ???? ? ?? 17 DS18B20 芯片與單片機(jī)的接口 ???? ???? ???? ???? 18 ☆第 4 章 .程序 51 單片機(jī)程序 ?????????? ???? ??? ? ? 18 ?????????????? ???? ?? ?? 25 ☆第 5 章 .調(diào)試過程 軟件、硬件調(diào)試 ??????????? ????????????? 27 ☆第 6 章效果展示 ???????????????? ?????????? 27 實(shí)物 效果圖 ????? ??????????? ???? ?? ?? 27 ☆附一：硬件原理圖 ??????????????????????? 28 ☆附二：材料清單 ????????????????????? ??? 28 ☆致謝 ??????????????????????? ? ????? 30 ☆參考文獻(xiàn) ????????????? ? ????????????? 31 智能電子技術(shù)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)報(bào)告 1 摘 要 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中對(duì)溫度的測量及控制具有重要意義。這種溫度采集電路有時(shí)需要冷端補(bǔ)償電路，這樣就增加了電路的復(fù)雜性，而且該種電路易受干擾，使采集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高。同時(shí)，也可通過 RS232 串行口與 PC 機(jī)連接，將數(shù)據(jù)傳送至 PC 機(jī)系統(tǒng)，從而方便溫度數(shù)據(jù)傳輸和統(tǒng)計(jì)工作。溫度傳感器隨溫度而引起物理參數(shù)變化的有：膨脹、電阻、電容、而電動(dòng)勢、磁性能、頻率、光學(xué)特性及熱噪聲等等。接觸式溫度傳感器需要與被測介質(zhì)保持熱接觸，使兩者進(jìn)行充分的熱交換而達(dá)到同一溫度。 智能電子技術(shù)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2 Abstract Temperature is a physical objects and degree of industrial and agricultural production process, is a very important and universal measuring parameters. Temperature measurement and control to en