温-度-传-感-器-课-程-设-计(共11页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上 课程设计(论文)任务书题 目： 温度传感器课程设计 系 部： 信 息 工 程 系 专 业： 应用电子技术 姓 名： 朱桂红、桑晴 李贵亮 张强、赵楠 学 号： 指导教师： 李 棚 2011年5月16日一、设计任务及要求：设计任务：完成一个简单数字温度计的硬件电路部分和软件部分的设计要 求： 1. 利用单片机对数字温度计的各种功能进行控制。2. 数字温度计能够显示当前的温度。3. 数字温度计能够自动检测外界温度变化，能直观的显示出来。4. 数字温度计具有具有控制功能。 5. 数字温度计能够在，温度达到设置界限时会发出报警，做出一系列响应。6. 数字温度计的精度能达到0

2、.1摄氏度。指导教师签名： 李 棚 2011年 3月 20日 二、指导教师评语：该组同学的设计符合设计要求，能够在教师指导下完成实物的制作，在课程设计中体现了小组协作，达到预期目的。指导教师签名： 李 棚 2011年5月20 日 三、成绩 2011年6月 10 日 目录 1、引言.3 2、实现方法.3 3、硬件设计.4 3.1 单片机最小系统设计4 3.1.1 电源电路.4 3.1.2 振荡电路与复位电路.4 3.2 DS18B20与单片机的接口电路.4 3.3 PROTEUS仿真电路图.5 4、软件设计.5 4.1 程序流程.5 4.1.1 主程序流程图.5 4.1.2 各子程序流程图.61

3、、初始化程序62、读取温度子程序6 3、写流程图7 4、读流程图8 5、DS18B20简单介绍.9 5.1 DS18B20 的性能特点9 6、总结与体会10 7、 参考文献101、引言 随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。本设计选用AT89S52型单片机作为主控制器件，DS18B20作为测温传感器,通过数码管实现

4、温度显示。通过DS18B20直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在0100最大线性偏差小于0.01。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。2、 实现方法 采用数字温度芯片DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和AT89S52单片机构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,也可直接与计算机连接。采用AT89S52单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，

5、安装方便。该系统利用AT89S52芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限温度。该系统扩展性非常强。该测温系统电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单。系统框图如图1所示。时钟振荡电路AT89S52复位电路电源电路LED显示DS18B20温度传感器图1 DS18B20温度测温系统框图3、 硬件设计3.1 单片机最小系统设计3.1.1 电源电路图2 电源电路3.1.2 振荡电路与复位电路 图3 振荡电路 图4 复位电路3.2 DS18B20与单片机的接口电路P3.7图5 DS18B20与单片机的接口电路3.3 PROTE

6、US仿真电路图图6 PROTEUS仿真电路图4、软件设计系统程序主要包括主程序、读取温度子程序、数据转换子程序、显示数据子程序等。4.1 程序流程4.1.1 主程序流程图主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图7所示。图7 主程序流程图4.1.2 各子程序流程图1、初始化程序所有操作都必须由初始化脉冲开始，波形如图，单片机先输出一个480960us低电平到DQ引脚，再将DQ引脚置高电平，过1560us后检测DQ引脚状态，若为低电平则DS18B20工作正常，否则初始化失败，不能正常

7、测量温度。2、 读取温度子程序 读取温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。主要包括以下三个命令：（1）写暂存器命令 【4EH】这个命令为由TH寄存器开始向DS18B20暂存器写入数据，4EH命令后的3字节数据将被保存到暂存器的地址2、3、4（TH、TL、CONFIG）三个字节。所有数据必须在复位脉冲前写完。即如果只想写一个字节的数据到地址2，可按如下流程：1、 初始化;2、 写0CCH，跳过ROM检测;3、 写4EH; 4、 写1字节数据;5、 复位,即向DQ输出480960us低电平（2）读暂存命令【BEH】这个命令由字节0读取

8、9个暂存器内容，如果不需要读取所有暂存内容，可随时输出复位脉冲终止读取过程（3）转换温度命令【44H】这个命令启动温度转换过程。转换温度时DS18B20保持空闲状态，此时如果单片机发出读命令， DS18B20将输出0直到转换完成，转换完成后将输出1。图8 读取温度子程序3、写流程图写时隙：写时隙由DQ引脚的下降沿引起。18B20有写1和写0两种写时隙。所有写时隙必须持续至少60s，两个时隙之间至少有1s的恢复时间。DS18B20在DQ下降沿后15s60s间采样DQ引脚，若此时DQ为高电平，则写入一位1，若此时DQ为低电平，则写入一位0，如图9所示。所以，若想写入1，则单片机应先将DQ置低电平，

9、15us后再将DQ置高电平，持续45s；若要写入0，则将DQ置低电平，持续60s。图9 写流程图4、读流程图读时隙：读时隙由DQ下降沿引起，持续至少1s的低电平后释放总线（DQ置1）DS18B20的输出数据将在下降沿15s后输出，此时单片机可读取1位数据。读时隙结束时要将DQ置1。所有读时隙必须持续至少60s，两个时隙之间至少有1s的恢复时间。 5、DS18B20简单介绍DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度

10、传感器。温度测量范围为-55+125 摄氏度，可编程为9位12 位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3 根或2 根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。5.1 DS18B20 的性能特点如下：独特的单线接口方式，DS1

11、8B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电温范围55125，在-10+85时精度为±0.5零待机功耗可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750m

12、s内把温度值转换为数字，速度更快用户可定义报警设置报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作以上特点使DS18B20非常适用与多点、远距离温度检测系统。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列、各种封装形式如图12所示，DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源

13、下，也可以向器件提供电源；GND为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。图 12 外部封装形式6、总结与体会在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过几次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事，举个例子，以前写的那几次，数据加减时，我用的都是BCD码，这一次，我全部用的都是16进制的数直接加减，显示处理时在用除法去删分,感觉效果比较好，有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。从这次的设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。随着电子技术的不断发展，按着此思路设计的温度计的性能也一定会越来越好。经过此次设计，我了解了一些传感器的知识，对智能仪器的设计有了一个整体的认识，这有利于我以后深入学习或参加工作。参考文献1 沙占友.智能温度传感器的发展趋势J.电子技术应用,2002(5):6-7. 2 于永学,葛建. 1-Wire总线数字温度传感器DS18B20及应用J.电子产品世界,2003(24):80-82.3