【正文】 18B20 數(shù)字式溫度傳感器?！?。通過本課題設(shè)計，綜合運(yùn)用單片機(jī)及接口技術(shù)、微機(jī)原理、通信協(xié)議， 鍛煉動手寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)論文 第 5 頁 共 16 頁 操作 能力 ，綜合運(yùn)用能力，學(xué)習(xí)論文的寫作方法 和步驟。一個室內(nèi)多點(diǎn)溫度測量中，系統(tǒng)的接線會非常多，導(dǎo)線往往不易鋪設(shè)，使得測量工作非常困難。 在傳統(tǒng) 測量系統(tǒng)中，傳感器與計算機(jī)接口的連接是通過若干條導(dǎo)線連接。以上特性使得 DSl8B20非常適用于構(gòu)建高精度、多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)?！?精度 。美國 Dallas 半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20，具有獨(dú)特的單總線接口，僅需要占用一個通用 I/O 端口即可完成與微 處理器的通信 。而其中某一環(huán)節(jié)處理不當(dāng)，就可能造成整個系統(tǒng)性能的下降。 本設(shè)計是基于單片機(jī) ATMAGE16設(shè)計的實(shí)時溫度采集儀 ,采用 DS18B20可以采集多路溫度數(shù)據(jù) (本設(shè)計只用了 2 路 ),同時實(shí)時顯示所采集到的溫度值。 DP51S 單片 機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀是由廣州致遠(yuǎn)電子有限公司設(shè)計的 DP 系列單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)儀之一，是一種功能強(qiáng)大的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)學(xué)習(xí)、調(diào)試 課題背景 分布式溫度采集系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在使用了中央空調(diào)的大型商場、廠房、辦公大樓等大型建筑內(nèi)。 MCS51 單片寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)論文 第 4 頁 共 16 頁 機(jī)是美國 INTEL 公司于 1980 年推出的產(chǎn)品，與 MCS 48 單片機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令，指令數(shù)達(dá) 111條， MCS51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在， MCS51 系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍與 MSC51 單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。 單片機(jī)的基礎(chǔ)知識 單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個 芯片上。單片機(jī)將微處理器、存儲器、定時 /計數(shù)器、 I/O 接口電路等集成在一個芯片上的大規(guī)模集成電路，本身即是一個小型化的微機(jī)系統(tǒng)。除了上述傳統(tǒng)領(lǐng)域外，汽車、電子工業(yè)在國外也是單片機(jī)應(yīng)用十分廣泛的一個領(lǐng)域。單片機(jī)主要用于控制，它的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機(jī)都可以大顯其能。同時，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，蠶食著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領(lǐng)地。它的出現(xiàn)是近代計算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個重要里程碑，因?yàn)樗w積小，通常 都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。這種計算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。 關(guān)鍵詞 單片機(jī) ； DS18B20； ICCAVR 目 錄 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)論文 第 2 頁 共 16 頁 1 緒論 ........................................................... 1 單片機(jī)的基礎(chǔ)知識 課題背景 ...................................... 1 課題背景 ..................................................... 1 設(shè)計目的及系統(tǒng)功能 ............................................. 1 ...................................................... 1 溫度測量電路的設(shè)計 ............................................ 1 串口通信電路的設(shè)計 ............................................ 1 3 分布式溫度采集系統(tǒng)設(shè)計 .......................................... 1 4 ICCAVR 制作環(huán)境及介紹 ........................................... 1 ICCAVR 介紹 ................................................... 1 ICCAVR 向?qū)? ................................................... 1 結(jié) 論 ........................................................... 1 參 考文獻(xiàn) .......................................................... 1 附件 1：總系統(tǒng)的原理圖如下： ........................................ 1 1 緒論 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)論文 第 3 頁 共 16 頁 二十世紀(jì)跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時代。采用單片機(jī)對整個測量電路進(jìn)行管理和控制，使得整個系統(tǒng)智能化、功耗低、 使用 電子元件較少、內(nèi)部配線少、成本低，制造、安裝、調(diào)試及維修方便。 單片機(jī)技術(shù)與傳感與測量技術(shù)、信號與系統(tǒng) 分析 技術(shù)、電路設(shè)計技術(shù)、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、微機(jī)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)操作系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、高級語言程序設(shè)計、軟件工程、數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò) 通信、數(shù)字信號處理、自動控制、誤差分析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝等的結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)論文 第 ? 頁 共 ? 頁 寧夏理工 學(xué)院 基于單片機(jī)控制的溫度 采集 與 測量 系 別： 電氣工程系 專 業(yè)： 電氣自動化 班 級： 電 30 姓 名 學(xué) 號： 102130830033 指導(dǎo)教師： 2021 年 5 月 20 日 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)論文 第 1 頁 共 16 頁 摘 要 近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)繼續(xù)朝快速、高性能方向發(fā)展，從4 位、 8 位單片機(jī)發(fā)展到 16 位、 32 位單片機(jī)。單片機(jī)主要用于控制， 它的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機(jī)，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機(jī)都可以大顯其能。同時，單片機(jī)具有較強(qiáng)的管理功能。 本設(shè)計是基于單片機(jī) ATMAGE16 設(shè)計的實(shí) 時溫度采集儀 ，通過本次設(shè)計，我成功的實(shí)現(xiàn)了利用單片機(jī)對溫度的采集和測量。不過，這種電腦，通常是指個人計算機(jī)，簡稱 PC 機(jī)。還有一類計算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。顧名思義，這種計算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。它在這個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。 自從 1976 年 Intel 公司推出第一批單片機(jī)以來， 80 年代單片機(jī)技術(shù)進(jìn)入 快速 發(fā)展時期，近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)繼續(xù)朝快速、高性能方向發(fā)展，從 4 位、 8 位單片機(jī)發(fā)展到 16 位、 32 位單片機(jī)。單片機(jī)在國內(nèi)的三大領(lǐng)域中應(yīng)用得十分廣泛：第一是家用電器業(yè)，例如全自動洗衣機(jī)、智能玩具；第二是通訊業(yè)，包括電話、手機(jī)和 BP 機(jī)等等；第三是儀器儀表和計算機(jī)外設(shè)制造，例如軟盤、硬盤、收銀機(jī)、電表。它成本低 、集成度高、功耗低、控制功能多能靈活的組裝成各種智能控制裝置，由它構(gòu)成的智能儀表解決了長期以來測量儀器中的誤差的修正、線性處理等問題。單片機(jī)技術(shù)與傳感與測量技術(shù)、信號與系統(tǒng) 分析 技術(shù)、電路設(shè)計技術(shù)、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、 微機(jī)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)操作系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、高級語言程序設(shè)計、軟件工程、數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡(luò) 通信、數(shù)字信號處理、自動控制、誤差分析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝等的結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。 MCS51 系列單片機(jī)主要包括 803 8051 和 8751 等通用產(chǎn)品。本課題主要用溫度傳感器對環(huán)境溫度實(shí)施實(shí)時監(jiān)測，各結(jié)點(diǎn)控制單元可將有關(guān) 信息 上傳給計算機(jī)，本課題研究主要解決的問題為分布式控制結(jié)構(gòu)設(shè)計、多單片機(jī)串行通信、溫度的采集與處理。在傳統(tǒng)的溫度 測量系統(tǒng)設(shè)計中，往往采用模擬技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，這樣就不可避免地遇到諸如引線誤差補(bǔ)償、多點(diǎn)測量中的切換誤差和信號調(diào)理電路的誤差等問題 。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，微 型化、集成化、數(shù)字化正成為傳感器發(fā)展的一個重要方向。在 10～ +85℃ 溫度范圍內(nèi)具有 177。用戶可編程設(shè)定 9～ 12 位的分辨率。 設(shè)計目的及系統(tǒng)功能 本設(shè)計的目的是以單片機(jī)為核心設(shè)計出一個分布式溫度采集系統(tǒng)。當(dāng)傳感器 數(shù)量較多時，尤其是信號線的長距離傳輸時，相互容易產(chǎn)生干擾。采用總線結(jié)構(gòu)數(shù)字式傳感器，配合單片機(jī)及 PC 機(jī)串口進(jìn)行長距離數(shù)據(jù)通信，則可以很容易解決這個問題，該系統(tǒng)最多可以檢測 256 路溫度信號，在室內(nèi)多點(diǎn)溫度測量控制中能達(dá)到很好的效果。 設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)有以下功能及特點(diǎn)： (a)實(shí)現(xiàn)在一條數(shù)據(jù)總線上接多個 DS18B20器件； (b)測溫范圍 0℃ ～ 99℃ ； (c)溫度顯示：采用 2個 4位數(shù)碼管 ,顯示采樣溫度值； 并在電腦上一同顯示； (d)精度 177。 2 電路的設(shè)計 本 章分析了分布式溫度采集系統(tǒng)的各主要功能模塊的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，具體包括溫度測量電路模塊和串口通信電路模塊。由 DS18B20 構(gòu)成的智能溫度 測量裝置由三部分組成： DS18B20 溫度傳感器、 ATMAGE1顯示模塊。為了達(dá)到更高的精度，則在對 DSl8B20測溫原理進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，采取直接讀取 DSl8B20內(nèi)部暫存寄存器的方法，將 DSl8B20 的測溫分辨率提高到 ℃ ～ ℃ ， DSl8B20內(nèi)部暫存寄存器的分布如表 41所列，其中第 7字節(jié)存放的是當(dāng)溫度寄存器停止增值時計數(shù)器 l的計數(shù)剩余值，第 8字節(jié)存放的是每度所對應(yīng)的計數(shù)值。 表 41 DS18B20內(nèi)部暫存器 序號 寄存器名稱 作用 序號 寄存器名稱 0 溫度低字節(jié) 以 16 位補(bǔ)碼形式存放 5 保存字節(jié) 2 1 溫度高字節(jié) 6 計數(shù)器余值 2 TH/用戶字節(jié) 1 存放溫度上限 7 計數(shù)器 /℃ 3 HL/用戶字節(jié) 2 存放溫度下限 8 CRC 基于 DS18B20的溫度測量裝置電路圖如圖 ： 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁 共 16 頁 圖 溫度測量電路 溫度傳感器 DS18B20將被測環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號的數(shù)字信號（以十六位補(bǔ)碼形式，占兩個字節(jié)） ，傳感器可置于離裝置 150米以內(nèi)的任何地方，輸出腳 I/O直接與單片機(jī)的 相連， R1為上拉電阻，傳感器采用外部電源供電。顯示器模塊由四位一體的共陽數(shù)碼管和 4個 9012組成。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對傳感器的讀寫和對溫度的顯示。多機(jī)通信接口原理圖見圖 1 。需要在主機(jī)串行接口和從機(jī)串行接口進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換： TTLRS232TTL。 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)論文 第 7 頁 共 16 頁 圖 TTLRS232TTL 電平轉(zhuǎn)換電路 3 分布式溫度采集系統(tǒng)設(shè)計 數(shù)字式傳感器一般采用單總線技術(shù) (1WIREBUS），即在單片機(jī)或計算機(jī)接口中只用一根導(dǎo)線（輸 入 / 輸出信號線），美國 Dallas公司最新推出的 1WireBus數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，與傳統(tǒng)的溫度傳感器不同，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9～ 12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，可以分別在 和750ms內(nèi)將溫度值轉(zhuǎn)化為 9 位和 12位的數(shù)字量，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ 、℃ 、 ℃ 和 ℃ ；為實(shí)現(xiàn)與 PC機(jī)串口長距離數(shù)據(jù)通信，系統(tǒng)采用了 RS232 串行接口，通信距離可以達(dá)到 15m，如果采用 RS422或 RS485串行接口可以達(dá)到 1000m。系統(tǒng)框圖如圖所示。 ICCAVR 介紹 本節(jié)主要介紹了 ICCAVR 文件的基本特點(diǎn)、類型、擴(kuò)展名等。 源文件全部被組織到工程之中，文件的編輯和工程的構(gòu)筑也在這個環(huán)境中完成。這個工程管理器還能直接產(chǎn)生您希望得到的可以直接使用 的 INTEL HEX 格式文件， INTEL HEX 格式文件可被大多數(shù)的編程器所支持，用于下載程序到芯片中去。 本論文并不介紹通用的 C 語言語法知識，僅介紹使用 ICC AVR 所必須具備的知識。 輸入文件： .c 擴(kuò)展名 表示是 C 語言源文件 .s 擴(kuò)展名 表示是匯編語言源文件 .h 擴(kuò)展名 表示是 C 語言的 頭文件 .prj 擴(kuò)展名 表示是工程文件，這個文件保存由 IDE 所創(chuàng)建和修改的一個工程的有 關(guān)信息。 是一個包含了標(biāo)準(zhǔn) C 的庫和 AVR 特殊程序調(diào)用的基本庫。您也可以創(chuàng)建或修改一個符合你需要的庫。 .o 由匯編文件匯編產(chǎn)生的目標(biāo)文件，多個