【正文】 .................................................................................5 封裝與引腳 .....................................................................................................5 DS18B20 的簡單性能 ...................................................................................................5 DS18B20 的工作原理 .....................................................................................5 DS18B20 的測溫原理 .....................................................................................6 測溫原理: ....................................................................................................................6 DS18B20 的溫度采集過程 ...........................................................................................9第四章 單片機接口設(shè)計 .......................................................................................10 設(shè)計原則 ............................................................................................................................10 單片機引腳連接 ................................................................................................................10 單片機引腳圖 ............................................................................................................10 串口引腳 ....................................................................................................................11第五章 硬件電路設(shè)計 ...........................................................................................12 主要硬件電路設(shè)計 ............................................................................................................12 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ....................................................................................................................15V 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ............................................................................................................15 程序組成 ....................................................................................................................16結(jié)束語 .....................................................................................................................20致謝 .........................................................................................................................21附錄 .........................................................................................................................22參考文獻 .................................................................................................................341第一章 前言 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計發(fā)展歷史及意義 溫度控制系統(tǒng)廣泛應用于社會生活的各個領(lǐng)域 ,如家電、汽車、材料、電力電子等 ,常用的控制電路根據(jù)應用場合和所要求的性能指標有所不同 , 在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對象的運行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術(shù)人員努力解決的問題。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡單實用 ,但由于繼電器動作頻繁 ,可能會因觸點不良而影響正常工作。而采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，因其內(nèi)部集成了 A/D 轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡單，而且減少了溫度測量轉(zhuǎn)換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。由于 DS18B20 芯片的小型化，更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實用性。 溫度控制系統(tǒng)的目的溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應用相當廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場所的溫度控制。針對此問題，本系統(tǒng)設(shè)計的目的是實現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度監(jiān)測和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫度的實時檢測，具有提醒和控制的功能，本設(shè)計的內(nèi)容是溫度測試控制系統(tǒng)，控制對象是溫度。 溫度控制系統(tǒng)完成的功能本設(shè)計是對溫度進行實時監(jiān)測與控制，設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)實現(xiàn)了基本的溫度控制功能：此設(shè)計中溫度恒定值設(shè)置為 60℃，上下跳轉(zhuǎn)溫度為 1℃，設(shè)計精度值為 。當溫度上升到上限溫度時，停止加溫，紅燈亮保持溫度。當溫度下降到恒溫度時，停止降溫。2第二章 總體設(shè)計方案 方案一利用溫度傳感器將溫度測出，通過某種電信號傳給外部電路產(chǎn)生一種變化，然后由外部電路控制裝置的開啟。再將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，然后進行模擬信號換成數(shù)字信號（A/D）轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號送入單片機，用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，將溫度顯示在電路上，這樣就可以將被測溫度顯示出來。這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。考慮使用溫度傳感器，結(jié)合單片機電路設(shè)計，采用一只 DS18B20 溫度傳感器，直接讀取被測溫度值，之后進行轉(zhuǎn)換，依次完成設(shè)計要求。在設(shè)計中溫度的控制流程如圖 所示。4DS18B20溫度采集電路LED 顯示電路二極管顯示報警電路AT89C51單片機控制電路 按鍵調(diào)節(jié)電路圖 溫度計電路總體設(shè)計方案整個設(shè)計總體分為以下幾個部分：控制部分、顯示部分、溫度采集部分、按鍵控制部分?？刂瓢l(fā)光二級管的亮滅，起到提醒報警功能。有兩部分顯示電路，第一是顯示 DS18B20 溫度傳感器所檢測的當前溫度，第二是設(shè)定恒定的溫度值。按鍵控制部分由三個按鍵控制調(diào)節(jié)，用來調(diào)節(jié)溫度的恒定限值，起到預設(shè)調(diào)節(jié)作用?！　?測溫范圍 －55℃～＋125℃，固有測溫分辨率 ℃?！　?工作電源: 3~5V/DC?！　?測量結(jié)果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送?！　?適用于 DN15~25, DN40~DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫?！　?PVC 電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。高溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率對溫度很敏感的振蕩器，為計數(shù)器 2 提供一個頻率隨溫度變化的計數(shù)脈沖。初始時，計數(shù)器 1 預置的是與55℃相對應的一個預置值。為了補償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預置數(shù)也隨溫度相應變化。DS18B20 內(nèi)部的比較器以四舍五入的量化方式確定溫度寄存器的最低有效位。這樣，經(jīng)過比較后所得的溫度寄存器的值就是最終讀取的溫度值了，其最后位代表 ℃，四舍五入最大量化誤差為177。溫度寄存器中的溫度值以 9 位數(shù)據(jù)格式表示，最高位為符號位，其余 8 位以二進制補碼形式表示溫度值。DS18B20 測量溫度時使用特有的溫度測量技術(shù)。當計數(shù)門打開時，DS18B20 進行計數(shù)，計數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。一般情況下的溫度值應該為 9 位，但因符號位擴展成高 8 位，所以最后以 16 位補碼形式讀出。 DS18B20的測溫原理 測溫原理每一片 DSl8B20 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列號，在出廠前已寫入片內(nèi) ROM 中。ROM 命7令代碼見表 。DS18B20 的測溫原理，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入，還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量。減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1 的預置值減到 0 時溫度寄存器的值將加 1，減法計數(shù)器 1 的預置將重新被裝入，減法計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。 8表 ROM 操作命令指令 約定代碼 功 能讀 ROM 33H 讀 DS18B20 ROM 中的編碼符合 ROM 55H發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出 64 位 ROM 編碼，訪問單線總線上與該編碼相對應的 DS18B20 使之作出響應，為下一步對