【正文】 ………… 17 第四章 軟件設(shè)計 ……………………………………………… 17 167。 溫 度測試電路 …………………………………………………………… 12 167。 電源以及看門狗電路 ……………………………………………………… 8 167。 主控制部分 ……………………………………………………………… 7 167。 系統(tǒng)概述 ………………………………………………………………… 5 第二章 方案論證 ……………………………………………… 6 167。 學(xué)生簽名： 日 期： 多點溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 第 2 頁 共 31 頁 目 錄 摘要 ……………………………………………………………… 3 Abstract ………………………………………………………… 4 第一章 緒 論 …………………………………………………… 5 167。 畢業(yè)設(shè)計報告（論文） 基于 DS18B20 的溫度檢測 系統(tǒng)設(shè)計 所 屬 系 電子工程系 專 業(yè) 自動化 學(xué) 號 01208163 姓 名 周何聰 指導(dǎo)教師 李振東 起訖日期 設(shè)計地點 東南大學(xué)成賢學(xué)院 多點溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 第 1 頁 共 31 頁 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計報告（論文） 誠 信 承 諾 本人承諾所呈交的畢業(yè)設(shè)計報告（論文）及取得的成果是在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成，引用他人成果的部分均已列出參考文獻(xiàn)。如論文涉及任何知識產(chǎn)權(quán)糾紛，本人將承擔(dān)一切責(zé)任。 系統(tǒng)背景 ……………………………………………………………… 5 167。 傳感器部分 ……………………………………………………………… 6 167。 系統(tǒng)方案 …………………………………………… ………………… 7 第三章 硬件電路設(shè)計 ………………………………………… 8 167。 鍵盤以及顯示電路 ……………………………………………………… 10 167。 串口通訊電路 …………………………………………………………… 16 167。 概述 ……………………………………………………………………… 17 167。 各模塊子程序設(shè)計 ………………………………………………………… 19 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 ……………………………………………… 21 167。 統(tǒng)一調(diào)試 ……………………………………………………………… 21 結(jié)束語 ………………………………………………………… 22 參考文獻(xiàn) ………………… …………………………………… 23 附錄一 :軟件流程圖 …………………………………………… 25 附錄二：電路原理圖 …………………………………………… 27 致謝 ………………………………………… …………………… 30 多點溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 第 3 頁 共 31 頁 摘要 DS18B20 是一種可組網(wǎng)的高精度數(shù)字式溫度傳感器，由于其具有單總線的獨特優(yōu)點，可以使用戶輕松地組建起傳感器網(wǎng)絡(luò)，并可使多點溫度測量電路變得簡單、可靠。 該系統(tǒng)由上位機和下位機兩大部分組成。上位機部分使用了通用 PC。 關(guān)鍵字 ： 溫度測量；單總線；數(shù)字溫度傳感器；單片機 多點溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 第 4 頁 共 31 頁 Abstract As a kind of highaccuracy digital temperature sensor， DS18 B20 can be used building a sensor easily. It can also make the simple and reliable with it39。 在 工、 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對溫度的測量及 控制占據(jù)著極其重要地位。溫度檢測系統(tǒng)應(yīng)用十分廣闊。 系統(tǒng)概述 本設(shè)計運用主從分布式思想，由一臺上位機（ PC 微型計算機），下位機（單片機）多點溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級分布式多點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。溫度值既可以送回主控 PC 進(jìn)行數(shù)據(jù) 處理，由顯示器顯示。 下位機采用的是單片機基于 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的 系統(tǒng)。 本系統(tǒng)可以應(yīng)用在大型 工業(yè)及民用常溫多點監(jiān)測場合 。 第二章 方案論證 溫度檢測系統(tǒng)有則共 同的特點：測量點多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場離監(jiān)控室遠(yuǎn)多點溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 第 6 頁 共 31 頁 等。這樣，由于各種因素會造成檢測系統(tǒng)較大的偏差；又因為檢測環(huán)境復(fù)雜、測量點多、信號傳輸距離遠(yuǎn)及各種干擾的影響，會使檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。溫度傳感器應(yīng)用范圍廣泛、使用數(shù)量龐 大，也高居各類傳感器之首。 傳感器部分 方 案一： 采用熱敏電阻，可滿足 40攝氏度至 90 攝氏度測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對于檢測 1攝氏度的信號是不適用的。 方案二： 在多點測溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測溫方法是將模擬信號遠(yuǎn)距離采樣進(jìn)行 AD轉(zhuǎn)換，而為 了獲得較高的測溫精度，就必須采用措施解決由長線傳輸，多點測量切換及放大電路零點漂移等造成的誤差補償問題。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。在 0— 100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1 攝氏度。 這樣 ,測溫系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)就比較簡單 ,體積也不大 ,且由于 AT89C51 可 以帶多個DSB1820,因此可以 非常容易 實現(xiàn)多點測量 .輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò) 。部分功能電路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時更快。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種多點溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 第 7 頁 共 31 頁 趨勢。 167。它可在線編程，可在線仿真的功能，這讓調(diào)試變得方便 。但是 PC 機輸出信號不能直接與 DS18B20 通信。而且在一些環(huán)境比較惡劣的場合，PC 機的體積大，攜帶安裝不方便，性能不穩(wěn)定，給工程帶來很多麻煩！ 方案二： 此方案采用 AT89C51 八位單片機實現(xiàn)。而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。另外 AT89C51 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。 系統(tǒng)方案 綜上所述 ,溫度傳感器以及主控部分都采用第二方案。設(shè)計一種可以用于大規(guī)模多點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。 實際采用電路方案如下圖： 多點溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 第 8 頁 共 31 頁 第三章 硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)底層電路的功能主要包括：多點溫度測試及其相關(guān)處理，實時顯示溫度信息，與上位機通訊傳輸溫度數(shù)據(jù)。下面對電路分模塊進(jìn)行說明 167。采用 7805 三端穩(wěn)壓片即可滿足要求。工作人員也不可能到現(xiàn)場對單片機重起，本設(shè)計為單片機電路添加一個外部看門狗電路。保證系統(tǒng)安全可靠的運行。 在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時。 NE56604內(nèi)置一個看門狗定時器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微 處理器的正常運行。NE56604的看門狗的監(jiān)控周期為 100mS（ 典型值）。 .精準(zhǔn)的門限電平監(jiān)測。 .可利用外部電阻調(diào)節(jié)的內(nèi)部看門狗定時器。 .VCC=。 具體電路圖如下 : 多點溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 第 10 頁 共 31 頁 167。鍵盤有編碼和非編碼兩種。故本系統(tǒng)采用撥碼開關(guān)來控制。一種是軟件去抖動：它是在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個 10ms 的延時程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響。兩種方法都簡單易行，本設(shè)計采用的是硬件去抖。為使編碼間隔小，散轉(zhuǎn)入口地址安排方便，常采用依次序排列的鍵號。本設(shè)計采用的查詢法，即在在 CPU 空閑時調(diào)用鍵盤掃描子程序。顯示方式有動態(tài)掃描和靜態(tài)顯示，兩種方法在本設(shè)計中皆可。本人采用是節(jié)約硬件資源的動態(tài)掃描方式。顯示數(shù)據(jù)由4511 譯碼器輸出， ULN2020 為位驅(qū)動掃描信號。 溫 度測試電路 這里我們用到溫度芯片 DS18B20。測溫分辨率可達(dá) ℃，被測溫度用符號擴展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。 CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。C~+125176。C 范圍內(nèi) ,精度為 177。C。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，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。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 有 4個主要的數(shù)據(jù)部件： ① 64 位激光 ROM。 ② 溫度靈敏元件。可通過軟件寫入用戶報警上下限值。配置寄存器為高速暫存存儲器中的第五個字節(jié)。 TM R1 R0 1 1 1 1 1 MSB DS18B20 配置寄存 器結(jié)構(gòu)圖 LSB 其中， TM：測試模式標(biāo)志位，出廠時被寫入 0，不能改變； R0、 R1：溫度計分辨率設(shè)置位，其對應(yīng)四種 分 辨率如 下 表所列，出廠時 R0、 R1置為缺省值： R0=1， R1=1（即 12位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補碼形式存放在高速暫存存儲器的第 0 和第 1個字節(jié)。對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位 S=0 時，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進(jìn)制值。 硬件連接電路如下圖： 本系統(tǒng)為多點溫度測試。另外單總線長度也不宜超過 80M，否則也會影響到數(shù)據(jù)的傳輸。在實際應(yīng)用中還可以使用一個 MOSFET 將 I/O 口線直接和電源相連，起到上拉的作用。編制程序時必須嚴(yán)格按芯片數(shù)據(jù)手冊提供的有關(guān)操作順序進(jìn)行，讀、寫時間片程序要嚴(yán)格按要求編寫。 （ 2）有多個測溫點時，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實現(xiàn)傳感器出錯自動指示，進(jìn)行自動 DS18B20 序列號和自動排序，以減少調(diào)試和維護(hù)工作量。 DS18B20 在三線制應(yīng)用時，應(yīng)將其三線焊接牢固；在兩線應(yīng)用時，應(yīng)將 VCC與 GND接在一起，焊接牢固。 （ 4）實際應(yīng)用時，要注意單線的驅(qū)動能力，不能掛接過多的 DS18B20， 同時還應(yīng)注意最遠(yuǎn)接線距離。 167。進(jìn)行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232 電平的，而單片機的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片 MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。這是最簡單的連接方法，但是對 本設(shè)計 來說已經(jīng)足夠使用了，電路如 上 圖所示 。 具體連接電路如下 : 162738495J1D B 9 A T 8 9 C 5 1162738495J2D B 9 P CR X D R X DT X D T X D 167。 概述 整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。二是執(zhí)行軟件（子程序）， 它是用來完成各種實質(zhì)性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。 首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。 主程序方案 主程序調(diào)用了 4 個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度測試程序、中斷控制程序、單片機與 PC機串口通訊程序。 溫度測試程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。 中斷控制程序：實現(xiàn)循環(huán)顯示功能。 將各個功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和 I/O 沖突即可。因為跳轉(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序 段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個好處那就是以后寫程序結(jié)構(gòu)LED顯示數(shù)碼管顯示程序鍵盤掃描程序中斷控制程序溫度芯片傳數(shù)據(jù)程序繼電器控制程序與當(dāng)前溫度相比較程序串口通訊程序程序結(jié)構(gòu)顯示數(shù)碼管顯示程序鍵盤掃描程序中斷控制程序溫度芯片傳數(shù)據(jù)程序繼電器控制程序與當(dāng)前溫度相比較程序串口通訊程序 開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)硬件測試程序串口通訊子程序溫度顯示子程序撥碼開關(guān)掃描子程序溫度測試及處理子程序開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)硬件測試程序串口通訊子程序溫度顯示子程序撥碼開關(guān)掃描子程序溫度測試及處理子程序 多點溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計 第 19 頁 共