【正文】 2 DQ 數(shù) 字輸入輸出引腳 ,開漏單總線接口引腳 ,當(dāng)使用寄生電源時 ,可向電源提供電源 3 VDD 可 選擇 的 VDD 引腳 ,當(dāng)工作于寄生電源時 ,該引腳必須接地 DS18B20 與單片機接口電路 如圖 所示，為單片機與 DS18B20 的接口電路。采用這種 DS18B20 尋址技術(shù)，使系統(tǒng)硬件電路更加簡單。在系統(tǒng)啟動之時，可以通過 4 4 鍵盤設(shè)置各點溫度的上限值，當(dāng)某點溫度超過設(shè) 置值時，報警器開始報警，液晶顯示該傳感器的路數(shù)、設(shè)置溫度值、實際溫度值，從而實現(xiàn)了對各點溫度的實時監(jiān)控。 圖 系統(tǒng)原理圖 DS18B20 是數(shù)字溫度傳感器，它的輸入 /輸出采用數(shù)字量，以單總線技術(shù)，接收主機發(fā)送的命令，根據(jù) DS18B20 內(nèi)部的協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)的處理，將轉(zhuǎn)換的溫度以串口發(fā)送給主機。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 61 頁 3 電路設(shè)計 基于 DS18B20 多點溫度測量系統(tǒng)以 AT89C51 為核心器件，以 KEIL 為系統(tǒng)開發(fā)平臺，用 匯編 語言進(jìn)行程序設(shè)計，以 PROTEUS 作為仿真軟件設(shè)計而成的。因此，該方案完全具有可行性，同時體現(xiàn)了技術(shù)的先進(jìn)性，經(jīng)濟上也有很大的優(yōu)勢。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測試，如 :環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制 、測溫類消費電子產(chǎn)品等。它能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，直接將溫度物理量變換為數(shù)字信號并以總線方式傳送到單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 912 位的數(shù)字式讀數(shù)方式，因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高，大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力。它控制雖然簡單，成本低，但是后續(xù)電路復(fù)雜，且需要進(jìn)行單片機溫度傳感器溫度傳感器L CD顯示電路集成功放報警器4 4 鍵盤溫度傳感器DS 18 B 20溫度傳感器溫度傳感器本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 61 頁 溫度標(biāo)定，集成溫度傳感器 AD590 輸出為電流信號 ,且輸出信號較弱，所以需要后續(xù)放大及 A/D 轉(zhuǎn)換電路，如采用普通運放則精度難以保 證，而測量放大器價格較高，這樣會使系統(tǒng)成本升高。 綜合模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器的性能指標(biāo)，以上兩個方案都能達(dá)到設(shè)計的要求。 方案論證 本設(shè)計要求測量的點數(shù)為 4，測溫范圍為 55℃～ +128℃，精度為 ℃。 （ 5）數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從 9 位到 12 位選擇。 （ 3）實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。 圖 基于數(shù)字溫度傳感器測量系統(tǒng)方案 本課題采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 作為測為測溫元件 ,它具有如下特點 : （ 1）只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。電流輸出型的靈敏度一般為 1mA/K。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。 ℃。 （ 3） 輸出電阻為 710MW。 （ 2） AD590 的電源電壓范圍為 4V～ 30V， 電源電壓可在 4V~6V 范圍變化，電流 變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。 本方案采用模擬溫度傳感器 AD590 作為測溫元件，傳感器將測量的溫度變換轉(zhuǎn)換成電流的變化，再通過電路轉(zhuǎn)換成電壓的變化，使用運算放大器交將信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，最后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳給給單片機，單片機將溫度值進(jìn)行處理之后用 LCD 顯示 ，當(dāng)溫度值超過設(shè)置值時，系統(tǒng)開始報警。軟件開發(fā)的難點在于 DS18B20 的時序，如果時序不正確，將無法讀出正確的溫度值，對系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響。 本設(shè)計的難點分為硬件和軟件兩個方面。本課題采用 匯編 語言，利用 Keil 編譯器進(jìn)行編程及調(diào)試。系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括：溫度檢測、單片機數(shù)據(jù)采集處理、本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3 頁 共 61 頁 顯示、鍵盤設(shè)定、報警電路等部分。 （ 2）研究 比較各相關(guān)元器件的功能與特點，選擇合適的元器件。 課題研究內(nèi)容 本設(shè)計研究的主要內(nèi)容如下： （ 1）在廣泛查閱溫度檢測控制理論和方法、測溫技術(shù)和溫度控制技術(shù)等資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的控制要求及應(yīng)用領(lǐng)域完成對系統(tǒng)方案的總體設(shè)計 。這就對糧情檢測系統(tǒng)提出了較高的要求 （《 一種基于單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的儲糧溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 》） 。 隨著社會的發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也進(jìn)人了工廠化、數(shù)字化時代 ,人們開 始 “ 使用人工設(shè)施、人工控制環(huán)境因素 ,使植物獲得最適宜的生長條件 ,從而延長生產(chǎn)季節(jié) ,獲得最佳產(chǎn)出 ”, 由此 “ 工廠化農(nóng)業(yè) ” 應(yīng)運而生并被廣泛接受 （《 單總線溫度傳感器 DS18B20及其在溫室系統(tǒng)中的應(yīng)用 》） 。 單總線數(shù)字溫度傳感器 ,具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易于與微控制器接口優(yōu)點 ,適合于各種溫度測控系統(tǒng) （《 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 及其應(yīng)用 》） 。 隨著我國四個現(xiàn)代化和經(jīng)濟發(fā)展，我國在科技和生產(chǎn)各領(lǐng)域都取得了飛速的發(fā)展和進(jìn)步，發(fā)展 以溫度傳感器為載體的溫度測量技術(shù)具有重大意義 。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段 :傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 (含敏感元件 )；模擬集成溫度傳感器／控制器； 數(shù)字 溫度傳感器。 （ 3） 本課題的研究可以使學(xué)生更好地掌握基于單片機應(yīng)用系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、協(xié)作精神和理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)，提高電子產(chǎn)品研發(fā)素質(zhì)、增強針對實際應(yīng)用進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計制作的能力。對于本次設(shè)計，其目的在于： （ 1）掌握數(shù)字 溫度傳感器 DS18B20 的原理、性能、使用特點和方法 ，利用 C51對系統(tǒng)進(jìn)行編程 。顯示數(shù)據(jù)每一秒刷新一次。 本設(shè)計要求系統(tǒng)測量的溫度的點數(shù)為 4個，測量精度為 ℃，測溫范圍為 55℃～ +128℃。 隨著現(xiàn)代計算機和自動化技術(shù)的發(fā)展，作為各種信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換、傳輸相處理的功能器件，溫度傳感器的作用日 益 突出 ，成 為自動檢測、自動控制系統(tǒng)和計量測試中不可缺少的重要技術(shù)工具，其應(yīng)用已遍及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個領(lǐng)域。煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分流才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品；沒有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備不能正常工作，糧倉的儲糧就會變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒有保障。在工業(yè)生產(chǎn)和實驗研究中，在電力、化工、石油、冶金、機械制造、大型倉儲室、實驗室、農(nóng)場塑料大棚甚至人們的居室里經(jīng)常需要對環(huán)境溫度進(jìn)行檢測，并根據(jù)實際的要求對環(huán)境溫度進(jìn)行控制。 關(guān)鍵詞 DS18B20, 仿真 , 測量系統(tǒng) , PROTEUS 英 文摘要 Title MULTIPOINT TEMPERATURE DETECTION SYSTEM DESIGN Abstract This system introduced on the DS18B20 multipoint temperature measurement system ponents, design, circuit theory, program design and product development process. DS18B20 multipoint temperature measurement system is controlled by the core AT89C51 SCM , smart temperature sensing DS18B20 targets for the control, and is used of Edit collected materials language programming system functions. The system is the smallest MCU system, sensor circuit, alarm circuits, 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 ................................................ 2 2 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 .................................................... 5 3 電路設(shè)計 .......................................................... 7 工作原理 ..................................................... 7 DS18B20 與單片機接口技術(shù) ..................................... 8 DS18B20 的引腳功 能 .................................... 8 DS18B20 與單片機接口電路 ............................... 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 ............................................... 17 4 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 .........