【正文】 a design out a full of hardware system, and the it of soul software system. Are based on single chip digital thermometers, thermometers are multipurpose thermometer, you can set the upper and lower alarm temperature, when the temperature when you are not within the set range, can be alarming. Digital thermometer and described this design than traditional thermometers, with readings, wide temperature range and accuracy of temperature measurement and the output temperature with digital display, the design of controller with MCU AT89S51, temperature sensor DS18B20, with 4bit mon anode LED digital tube serial ports to transfer data, temperature display, can accurately meet the above requirements. KEY WORDS: Singlechip, digital control, thermometers, DS18B20, AT89S51 山東英才學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 6 第 1 章 .數(shù)字溫度計總體設(shè)計方案 ：熱敏電阻 由于本設(shè)計是測溫電路， 可以使用 熱敏電阻 之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，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。 從以上兩種方案，很容易看 出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。 圖 1 總體設(shè)計方框圖 方案三：控制內(nèi)核不用單片機，用 DSP 選定了溫度傳感器之后，再來考慮它的控制內(nèi)核， 因為數(shù)字溫度計的設(shè)計并不復(fù)雜，單片機完全可以處理的了， DSP 是比較高端的控制內(nèi)核應(yīng)用成本相對較高，所以選用單片機是即 經(jīng)濟又 實惠的選擇。 此外， at89s51 設(shè)計和配置了 振蕩頻率 可為 0hz 并可通過軟件設(shè)置省電模式。同時該芯片還具有 pdip、 tqfp 和 plcc 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 兼容 mcs51 指令系統(tǒng) 32 個雙向 i/o 口 2 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 全雙工 uart 串行中斷口線 2 個外部中斷源 中斷喚醒省電模式 看門狗（ wdt）電路 靈活的 isp字節(jié)和分頁編程 TO－ 92 封裝的 DS18B20 的引腳排列見下圖，其引腳功能描述見表 1。開漏單總線接口引腳。 3 VDD 可選擇的 VDD 引腳。 DS18B20 的性能特點如下： ●獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信； ●多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能； ●無須外部器件； ●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為 ~； ●零待機功耗； ●溫度以９或１２位數(shù)字； ●用戶可定義報警設(shè)置； ●報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件； ●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； DS18B20 采用３腳 PR－ 35 封裝或８腳 SOIC 封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 2所示。溫度報警觸發(fā)器ＴＨ和ＴＬ，可通過軟件寫入戶報警上下限。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為８字節(jié)的存儲器，結(jié)構(gòu)如圖 3所示。第５個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。該字節(jié)各位的定義如圖3所示。 I/O C 64 位 ROM 和 單 線 接 口 高速緩存 存儲器與控制邏輯 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 Vdd 山東英才學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 9 TM R1 1R0 1 1 1 1 .... 圖 3 DS18B20 字節(jié)定義 由表 1可見， DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的時間比較長，而且分辨率越高，所需要的溫度數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn) 換時間越長。 高速暫存ＲＡＭ的第６、７、８字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯１。 當(dāng) DS18B20 接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。單片機可以通過單線接口讀出該數(shù)據(jù)，讀數(shù)據(jù)時低位在先，高位在后，數(shù)據(jù)格式以 ℃／ LSB 形式表示。表 2 是一部分溫度值對應(yīng)的二進制溫度數(shù)據(jù)。若Ｔ＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應(yīng)。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（ CRC）。 DS18B20 的測溫原理是這這樣的 ,器件中低溫度系數(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)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器２的脈沖輸入。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器１、溫度寄存器中，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。其輸出 用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作按協(xié)議進行。 D S 1 8 B 2 0 D S 1 8 B 2 0 D S 1 8 B 2 04 .7 KGN D GN D GN DVC CVC C單 片機.... 圖 4 DS18B20 與單片機的接口電路 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3腳接電源。 當(dāng) DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時，總 線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10us。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 DS18B20 有嚴(yán)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(yán)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。 對于 DS18B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 （ 1）將數(shù)據(jù)線拉高 “1” 。 （ 3）將數(shù)據(jù)線拉低 “0” 。