【正文】 2021 年 11 月西安文理學院物理與機械電子工程學院 課程設(shè)計任務(wù)書 學生姓名 專業(yè)班級 學 號 指導教師 職 稱 教研室 課 程 題目 任務(wù)與要求 開始日期 完成日期 年 月 日 該頁由教師提供 請裝訂時務(wù)必打印出來 目錄 設(shè)計目的 …………………………………………… 4 設(shè)計 任務(wù) 和要求 …………………………………… 4 總體設(shè)計方案 ……………………………………… 4 功能 模塊設(shè)計與分析 ……………………………… 9 電路的安裝與調(diào)試 ………………………………… 11 實驗儀器及元器件清單 …………………………… 11 心得體會 …………………………………………… 11 附錄一 系統(tǒng) 電路圖 ………………………………… 16 第 4 頁 一、設(shè)計目的 本設(shè)計以 AT89S52 單片機 （ 海翔 HXV2 開發(fā)板 ） 為核心的溫度控制系統(tǒng) 的工作原理和設(shè)計方法。溫度信號由溫度芯片 DS18B20 采集，并以數(shù)字信號的方式傳送給單片機。單片機通過對信號進行相應(yīng)處理，從而實現(xiàn)溫度 的采集，量化，輸出，顯示 的目的。 主要模塊有： 端口定義 程序、 函數(shù)定義 及 主函數(shù) 程序、 定時器中斷 程序、 延時函數(shù) 程序、 DS18B20 初始化定義 程序。 二、 設(shè)計要求和任務(wù) 利用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 與單片機結(jié)合來測量溫度。其溫度測量范圍為 55 0C～ 125 0C，精確到 0C。 設(shè)計要求 (1) 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求給出實現(xiàn)原理及具體實現(xiàn)方案； (2) 給出電路設(shè)計的具體電路，編寫出相應(yīng)的溫度采集顯示 程序； (3) 通過相應(yīng)軟件進行調(diào)試，給出調(diào)試結(jié)果，并進行相應(yīng)分析； (4) 論文要求思路清晰，結(jié)構(gòu)合理，語言流暢，書寫格式符合要求。要求系統(tǒng)具有以下功能： (1) 一路 溫度檢測； (2) 具有 數(shù)碼管 顯示功能； (3) 具有 動態(tài)掃描 功能； (4) 定時器控制掃描時間 ； (5) 溫度變化數(shù)碼管能及時刷新顯示溫度； 三、總體設(shè)計方案 DS18B20 DS18B20 的工作原理 第 5 頁 DS18B20 的 讀寫時序和測溫原理與 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)換時的延時時間由 2s 減為 750ms。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送給計數(shù)器 1。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。圖3 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1的預(yù)置值。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 （ 2） DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達，其中 S為符號位。 例如 +125℃的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃的數(shù)字輸出為 0191H， ℃的數(shù)字輸出為 FF6FH， 55℃的數(shù)字輸出為 FC90H。 （ 4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下： TM R1 R0 1 1 1 1 1 表 3： 配置寄存器結(jié)構(gòu) 低五位一直都是 1， TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20 在工作模式還是在測試模式。 R1 和 R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（ DS18B20 出廠 時被設(shè)置為 12 位） R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9位 0 1 10 位 1 0 11 位 375ms 1 1 12 位 750ms 表 4： 溫度分辨率設(shè)置表 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 AT89S51 單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對 DS18B20 芯片的訪問。 DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 （ 2） 延時（ 該時間要求的不是很嚴格，但是盡可能的短一點） （ 3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平“ 0”。 （ 5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平“ 1”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環(huán)，所以要進行超時控制）。 （ 8） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“ 1”后結(jié)束。 （ 2） 延時確定的時間為 15微秒。 （ 4） 延時時間為 45 微秒。 （ 6） 重復上（ 1）到（ 6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。 DS18B20 的讀操作 （ 1）將數(shù)據(jù)線拉高“ 1”。 （ 3）將數(shù)據(jù)線拉低“ 0”。 （ 5）將數(shù)據(jù)線拉高“ 1”。 （ 7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到 1 個狀態(tài)位，并進行數(shù)據(jù)處理。 AT89C51 AT89C51 簡介 AT89S51 美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4K BytesISP(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高 密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 AT89C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元。 AT89C51 功能 AT89S51 提供以下標準功能： 40 個引腳、