【正文】 .........26 ...............................................28 ................................................29 課程設計用紙 第 1 頁 隨著科學技術的發(fā)展，溫度的實時顯示系統(tǒng)應用越來越廣泛，比如空 調遙控器上當前室溫的顯示，熱水器溫度的顯示等等，同時 溫度的控制在各個領域 也 都有積極的意義 。 采用單片機對溫度進行控制不僅具有控制方便、簡單、靈活性大等特點，而且還可以大幅度提高被控溫度的技術指標。設計中選取單片機 AT89C51 作為系統(tǒng)控制中心，數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 作為單片機外部信號源， 實現(xiàn)溫度的實時采集。利用單片機程序來完成對 DS18B20 與 AT89C51 的控制，最終實現(xiàn)溫度的實時采集與顯 示。 《微機原理與接口技術》課程設計任務書 (二 ) 題目：基于 DS18B20 的溫度采集顯示系統(tǒng)的設計 一、課程設計任務 傳統(tǒng)的溫度傳感器，如熱電偶溫度傳感器，具有精度高，測量范圍大，響應快等優(yōu)點。硬件上需要模擬開關、恒流源、 D/A轉 換器，放大器等，結構龐大，安裝困難，造價昂貴。這種傳感器的測溫范圍有一定限制（大多在－ 50℃～ 120℃），多適用于環(huán)境溫度的測量。 本課題要求設計一 基于 DS18B20的溫度采集顯示系統(tǒng) ，該系統(tǒng)要求包含溫度采集模塊、溫度顯示模塊（可用數(shù)碼管或液晶顯示）和鍵盤輸入模塊及報警模塊。 二、課程設計目的 通過本次課程設計使學生掌握： 1）單總線溫度傳感器 DS18B20 與單片機的接口及 DS18B20 的課程設計用紙 第 2 頁 編程； 2）矩陣式鍵盤的設計與編程； 3）經(jīng)單片機為核心的系統(tǒng)的實際調試技巧。 三、 課程設計要求 要求可以從鍵盤上接收溫度設定值，當所采集的溫度高于設定值時，進行報警（可以是聲音報警，也可是光報警） 能實時顯示溫度值，要求保留一位小數(shù) ； 四、課程設計內(nèi)容 人機“ 界面”設計； 單片機端口及外設的設計； 硬件電路原理圖、軟件清單。 課程設計用紙 第 4 頁 本次的課題設計要求是 基于 DS18B20 的溫度采集顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求包含溫度采集模塊、溫度顯示模塊和鍵盤輸入模塊及報警模塊。具體方案見圖 21。其結構如 圖 31所示： AT89C51 P0 P2 P2 P1 P3 最小系統(tǒng) 蜂鳴器報警 段選 四位共陰極數(shù)碼管顯示溫度 報警溫度的設定 DS18B20 溫度傳感器 位選 課程設計用紙 第 5 頁 圖 31 AT89C51系列單片機引腳排列 圖 32 單片機最小系統(tǒng)接線圖 圖 32 為單片機最小系統(tǒng)的接線圖，其 中 C C2 均選用 20PF 的，晶振 X1 用的是XTAL1 XTAL2 RST EA 課程設計用紙 第 6 頁 的 。 并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機越近越好。 晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速 度，頻率越大處理速度越快。一般采用的辦法是在 RST端和正電源 Vcc 之間接一個按鈕。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復位的時間要求。 LED發(fā)光 報警電路 圖 33 LED發(fā)光報警電路 圖 33 為 LED 報 警 電路的接法，其中 一根線 接單片機的 8 號 口 ，另外一根接地 。 DS18B20的簡介及在本次設計中的應用 DS18B20 的 外部結構及管腳排列 DS18B20 的管腳排列如 圖 34 所示： DS18B20 引腳定義： (1)DQ 為數(shù)字信號輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地） 課程設計用紙 第 7 頁 圖 34 DS18B20的引腳排列及封裝 DS18B20 的工作原理 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 和溫度寄存器被預置在－ 55℃ 所對應的一個基數(shù)值。圖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 的預置值?！?； （ 6）可編程的分辨率為 9～ 12 位，對應的可分辨溫度分別為 ℃ 、 ℃ 、 ℃和 ℃ ，可實現(xiàn)高精度測溫 ； （ 7）在 9位分辨率時最多在 ， 12位分辨率時最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉換為數(shù)字，速度更快 ； （ 8）測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力 ； （ 9）負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20 通過 口將采集到的溫度實時送入單片機中。其中 K1 用于報警溫度設定 開關 ， K2 用于報警溫度的設置時候的加溫度（每次加一），K3 用于報警溫度的設置時的減溫度（每次減一）。 數(shù)碼管顯示 圖 39 數(shù)碼管的引腳排列及 結構 圖 39為數(shù)碼管的外形及引腳排列和兩種接法（共陰極和共陽極）的結構圖。通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅動電路輸出端。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。 共陰極數(shù)碼管的 8 個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起。當某段驅動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。 要使數(shù)碼管顯示出相應的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應的字形編碼。如使用共陽極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對應字段亮，數(shù)據(jù)為 1表示對應字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)課程設計用紙 第 11 頁 據(jù)為 0 表示對應字段暗，數(shù)據(jù)為 1 表示對應字段亮。依此類推，可求得數(shù)碼管字形編碼如表 35所示。當要顯示某字符時，通過查表指令獲取該字符 所對應的字型碼。 其中 P0 口也接的有上拉電阻，圖中未標示出來，會在下面的總體電路中標示出來。 硬件電路總體設計 圖 311 為本次設計的硬件總體設計圖，其 中 利用 K1,K2,K3 處進行報警溫度的設置，然后有 DS18B20 進行實時溫度采集，并在數(shù)碼管上同步顯示，若采集到的溫度達到或者 超過預設的報警溫度，則 LED