【正文】 單片機(jī)的技術(shù)引來世界上許多半導(dǎo)體廠商加入了開發(fā)和改造 8051 單片機(jī)的行列中這其中貢獻(xiàn)最大的有 Philips 公司它著力發(fā)展了單片機(jī)的控制單元和外圍單元 Atmel公司它在單片機(jī)內(nèi) 部植入了 Flash ROM使得單片機(jī)應(yīng)用變的靈活在我國(guó)擁有大量得用戶 ADI 公司它推出 AduC8系列單片機(jī)在單片機(jī)向 SOC 發(fā)展的數(shù)?；旌霞呻娐钒l(fā)展過程中扮演了很重要的角色 Cygnal 公司它采用一種全新的流水線設(shè)計(jì)思路使單片機(jī)的運(yùn)算速度得到了極大的提高在向 SOC 發(fā)展的過程中邁出了一大步不管這些廠商對(duì) 8051單片機(jī)進(jìn)行了如何改進(jìn)但都保留了 8051單片機(jī)原有的指令系統(tǒng)和內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)因此所有這些單片機(jī)的指令都是相互兼容的開發(fā)工具也大致相同單片機(jī)業(yè)界把這類單片機(jī)統(tǒng)稱為 MCS51 的系列單片機(jī) 三 傳感器的概況 31 傳感器的發(fā)展史 溫度傳感器是最早開發(fā)應(yīng)用最廣的一類傳感器根據(jù)美國(guó)儀器學(xué)會(huì)的調(diào)查1990年溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過了其他的傳感器從 17世紀(jì)初伽利略發(fā)明溫度計(jì)開始人們開始利用溫度進(jìn)行測(cè)量真正把溫度變成電信號(hào)的傳感器是 1821年由德國(guó)物理學(xué)家賽貝發(fā)明的這就是后來的熱電偶傳感器五十年以后另一位德國(guó)人西門子發(fā)明了鉑電阻溫度計(jì)在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器 PN 結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器與之相應(yīng)根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器紅外傳感器和微波傳感器智能化具有以下優(yōu)點(diǎn) 1．智能化不但能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行處理分析和調(diào)節(jié)能夠?qū)λ鶞y(cè)的數(shù)值及其誤差進(jìn)行補(bǔ)償而且還能夠進(jìn)行邏輯思考和結(jié)論判斷能夠借助于一覽表對(duì)非線性信號(hào)進(jìn)行線性化處理借助于軟件濾波器濾波數(shù)字信號(hào)此外還能夠利用 軟件實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償或其它更復(fù)雜的環(huán)境補(bǔ)償以改進(jìn)測(cè)量精度 2．智能化具有自診斷和自校準(zhǔn)功能可以用來檢測(cè)工作環(huán)境當(dāng)工作環(huán)境臨近其極限條件時(shí)它將發(fā)出告警信號(hào)并根據(jù)其分析器的輸入信號(hào)給出相關(guān)的診斷信息當(dāng)智能化由于某些內(nèi)部故障而不能正常工作時(shí)它能夠借助其內(nèi)部檢測(cè)鏈路找出異?，F(xiàn)象或出了故障的部件 3．智能化能夠完成多多參數(shù)混合測(cè)量從 而進(jìn)一步拓寬了其探測(cè)與應(yīng)用領(lǐng)域而微處理器的介入使得智能化能夠更加方便地對(duì)多種信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理此外其靈活的配置功能既能夠使相同類型的實(shí)現(xiàn)最佳的工作性能也能夠使它們適合于各不相同的工作環(huán)境 4．智能化既能夠很方便地實(shí)時(shí)處理所探測(cè)到的大量數(shù)據(jù)也可以根據(jù)需要將它們存儲(chǔ)起來存儲(chǔ)大量信息的目的主要是以備事后查詢這一類信息包括設(shè)備的歷史信息以及有關(guān)探測(cè)分析結(jié)果的索引等 5．智能化備有一個(gè)數(shù)字式通信接口通過此接口可以直接與其所屬計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)和交換信息此外智能化的信息管理程序也非常簡(jiǎn)單方便譬如可以對(duì)探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離控 制或者在鎖定方式下工作也可以將所測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程用戶等 32 傳感器的工作原理 傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件國(guó)際電工委員會(huì)的定義為傳感器是測(cè)量系統(tǒng)中的一種前置部件它將輸入變量轉(zhuǎn)換成可供測(cè)量的信號(hào)按照 Gopel 等的說法是傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件而傳感器系統(tǒng)則是組合有某種信息處理 模擬或數(shù)字 能力的系統(tǒng)傳感器是傳感系統(tǒng)的一個(gè)組成部分它是被測(cè)量信號(hào)輸入的第一道關(guān)口 23 驅(qū) 動(dòng) 電 路 向傳感器提供177。 05℃ 設(shè)定精度與顯示值一致無相對(duì)誤差 顯示 2 位 LED通道號(hào)顯示 4 位 LED 測(cè)量值顯示 各通道報(bào)警狀態(tài)指示燈 報(bào)警 4 種測(cè)量報(bào)警方式 2 點(diǎn)公用報(bào)警繼電器輸出 傳感器故障繼電器輸出擴(kuò)展功能 多點(diǎn)控制繼電器輸出擴(kuò)展功能 輸出繼電器觸點(diǎn)容量 AC250V2A 阻必負(fù)載 電源 V0AC90260VAC 耗電量 10VA 以下 電壓 V1DC2028V 耗電量 8VA 以下 環(huán)境溫度 050℃ 特點(diǎn) 1 體積小安裝方便 2 可聯(lián)網(wǎng)方便分散點(diǎn)測(cè)量 3 三線二線連接方式本儀表采用三線方式 4 測(cè)量范圍 55℃～ 125℃ 5 測(cè)量精度 177?；?51 單片機(jī)的溫度檢測(cè)和報(bào)警系統(tǒng) 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 類 別 三年制高職 專 業(yè) 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 班 級(jí) 姓 名 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目溫度檢測(cè)和報(bào)警系統(tǒng) 指導(dǎo)教師姓名 負(fù)責(zé)人簽字 年 月 日 內(nèi)容 啟控制芯片采用 89S51 或 Motorla AVR 等 8 位單片機(jī)傳感器采用TMP03 或 DS18B20 集成溫度傳感器 實(shí)現(xiàn)對(duì) 2080攝氏溫度范圍之內(nèi)的物體溫度檢測(cè)及超溫報(bào)警 要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文的有關(guān)要求 對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文的有關(guān)要求如下 一說明書論文的編寫格式 說明書論文的編寫格式一般應(yīng)包括下述七個(gè)部分 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目 2 目錄 3 摘要 在正文前應(yīng)有 200 字左右的論文摘要提倡用英文書寫不用也可 4 前言 前言應(yīng)說明選題的題目提出選題的依據(jù)進(jìn)行題目調(diào)查與資料收集過程研究該題目的背景選題狀況簡(jiǎn)介以及協(xié)作人員和其他應(yīng)說明的問題 5 正文 正文是畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書論文的主體 部分包括所選題目的 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 a 原理框圖 b 原理概述 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) a 硬件電路圖 b 硬件電路圖說明包括其中所用特殊芯片功能及使用說明 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) a 程序流程圖 b 程序清單 4 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試注意事項(xiàng)與要點(diǎn) 6 結(jié)論 結(jié)論一般包括研究成果建議和建議被采納的可能性 7 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)應(yīng)列出撰寫論文時(shí)參考了哪些主要書刊資料包括書刊名稱作者出版單位及時(shí)間等 二說明書論文的規(guī)格 說明書論文一律要求用統(tǒng)一規(guī)格的 16 開白紙打印圖表要清晰卷面要整潔封面和插頁(yè)格式要符合我院的統(tǒng)一規(guī)定字?jǐn)?shù)不能少 于 15 萬字 特別要注意標(biāo)題層次標(biāo)識(shí)規(guī)范 科技論文的各層次標(biāo)題一律用阿拉伯?dāng)?shù)字連續(xù)編碼不同層次的 2 個(gè)數(shù)字之間用下圓點(diǎn)分隔開末位數(shù)字后面不加點(diǎn)號(hào)如 112 等各層次的標(biāo)題序號(hào)均左頂格排寫最后一個(gè)序號(hào)之后空一個(gè)字距接排標(biāo)題示例如下 0 引言 1 長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)脑囼?yàn) 11 試驗(yàn)方案 運(yùn)輸工具的選擇 三說明書論文的編排 卷首要有目錄及編號(hào)卷本用小四號(hào)字體卷本應(yīng)附有參考文獻(xiàn)和資料清單大量的表格和計(jì)算結(jié)果也可作為附錄附后 四說明書論文的裝訂 說明書論文裝訂自上而下依次為論文封面畢業(yè)設(shè)計(jì)論文任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)論文目錄論 文摘要畢業(yè)設(shè)計(jì)論文正文參考書目繪制的圖紙如面積超標(biāo)折疊后裝訂在畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中 五說明書論文的存檔 畢業(yè)答辯后學(xué)生將畢業(yè)設(shè)計(jì)論文電子版畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一起裝入專用袋中存檔 目錄 論文摘要 6 前言 8 1 任務(wù)分析 10 2 單片機(jī)的概況 14 21 單片機(jī)的發(fā)展歷史 14 22 單片機(jī)的應(yīng)用 15 16 17 23 MCS51 系列單片機(jī)的主要產(chǎn)品 17 3 傳感器概況 18 21 傳感器機(jī)概述 18 22 傳感器工作原理 20 23 驅(qū)動(dòng)電路 20 4 原理分析 20 41DS18B20 的主要特性 21 42DS18B20 的 外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 21 43DS18B20 工作原理 22 44 DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件 22 45 高速暫存存儲(chǔ)器 24 5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 25 51 硬件電路圖 圖 4 25 52 原理圖 25 53 DS18B20 集成溫度傳感器的結(jié)構(gòu)及原理 26 結(jié)構(gòu) 26 DS1820 使用中注意事項(xiàng) 29 55 9S51 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 31 9S51 的工作原理 31 原理圖 31 6 軟件程序 33 61 軟件設(shè)計(jì)流程圖 33 62 程序清單 c 語(yǔ)言 33 7 系統(tǒng)軟 硬件調(diào)試 37 71 系統(tǒng)的硬件調(diào)試 38 常見的硬件故障 38 序 39 DS18B20 的操作模塊 40 FPGA 與 CPU 的接口 43 72 系統(tǒng)的軟件調(diào)試 44 軟件錯(cuò)誤 44 試方法 44 DS18B20 溫度傳感器程序詳解 46 總結(jié) 52 參考文獻(xiàn) 53 論文摘要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是采用 89S51 或 Motorla AVR等 8 位單片機(jī)傳感器采用 TMP03 或 DS18B20 集成溫度傳感器 實(shí)現(xiàn)對(duì) 2080 攝氏溫度范圍之內(nèi)的物體溫度檢測(cè)及超溫報(bào)警 本儀表最多可配接 96 支 DS18B20 溫度傳感器形成多點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)適用于倉(cāng)儲(chǔ)糧庫(kù)倉(cāng)庫(kù)樓宇農(nóng)業(yè)大棚等的溫度測(cè)量報(bào)警記錄 155℃～ 125℃測(cè)量范圍 006℃測(cè)溫分辨率 20～ 80℃范圍內(nèi)基本測(cè)量精度177。 05℃具有標(biāo)定修正功能 2 多重保護(hù)隔離設(shè)計(jì)抗干擾能力強(qiáng)可靠性高 3 豐富的軟件功能及方便的操作界面 4 完善的網(wǎng)絡(luò)通訊功能與計(jì)算機(jī)進(jìn)行高速高效的雙向數(shù)據(jù)交換具備遠(yuǎn)程調(diào)試診斷數(shù)據(jù)采集能力 5 良好的軟件平臺(tái)具備二次開發(fā)能力以滿足特殊的功能要 求 6 可自動(dòng)識(shí)別傳感器數(shù)量并自動(dòng)為傳感器排序并保持順序不變大大方便系統(tǒng)維護(hù) 技術(shù)指標(biāo) 輸入通道數(shù) 2～ 96 通道 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 精度測(cè)量精度 10～ 85℃范圍內(nèi)基本測(cè)量精度177。 05℃ ℃ 本儀表每組測(cè)量輸入可配接 32 支 DS18B20 溫度傳感器 前言 DS18B20 的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與 DS1820 相同只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms DS18B20 測(cè)溫原理如圖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 高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在 － 20℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)當(dāng)計(jì)數(shù)器 1的預(yù)置值減到 0 時(shí)溫度寄存器的值將加 1 計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入計(jì)數(shù)器 1重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)停止溫度寄存器值的累加此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度圖 3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程用于修器值 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 簡(jiǎn)介新的一線器件體積更小適用電壓更寬更經(jīng)濟(jì) Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820 是世界上第一片支持 一線總 線接口的溫度傳感器一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念 DS18B20 DS1822 一線總線數(shù)字化溫度傳感器 同 DS1820 一樣 DS18B20 也 支持一線總線接口測(cè)量溫度范圍為 20C80C 范圍內(nèi)精度為 05C DS1822 的精度較差為 2C 現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳