二稿-设计07电科

..................................................................III 前 11112332.1.13 DS18B203 DS18B2042.1.452.1.57AT89C5272.2.172.2.28第三章多点测温系统设 系统大概结 系统硬件设 DS18B20与单片机的典型接口设 RS-232接口简 设计与调 系统....................................................设计方案仿真 在仿真过程中出现的问题以及解决方 第四章系统整体联机调试及实验结果分 PC机与单片机的串行通口电 仿真结果分 结论与展 参考文 附 致 DS18B20DS18B20DS18B20的结构、DS18B20通用PC。下位机则实现温度的检测并提供标准RS232通口，单片机使用了ATMELAT89C52单片机。此次设计课题就是以ATMEL公司的C52单片机系统为，数字传感器DS18B20后介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及编程，并给出了:MCU-BasedMultipointDigitalTemperatureMeasuringSystemWiththecontinuousimprovementofpeople'slives,microcontrollertechnologyethegoal.Thisarticleistointroduceasinglechipmulti-pointtemperaturebasedonthesystem(design).DallasCompanytousedigitaltemperaturesensorDS18B20,successfulmulti-pointtemperature.DescribesthecharacteristicsandDS18B20，DS18B20thestructure,function,temperaturemeasurementprinciplesandmulti-pointtemperatureofthetest.AsDS18B20precision,goodinterchangeability,temperaturedanbedirectlyencoded.Thesystemconsistsofupper(lower)bitmachineandtwomajorcomponents.Someuseacommoforlowerbit.LowerthetemperatureofthetestingmachineistoachieveandprovideastandardRS232communicationinterface,singlechipusingtheATMELCorporationAT89C52microcontroller.Theprojectistodesignthecompany'sC52ATMELmicrocontrollersystemasthecore,thedigitalsensorDS18B20temperaturemeasurementsystemcomposedofmulti-point.C52microcontroller,thetemperatureofthereal-timemulti-pointinspection.DS18B20isanetworkofhighprecisioncanbedigitaltemperaturesensorwithsinglebus,becauseofitsuniqueadvantages,allowsuserstoeasilysetupfromthesensornetwork,andallowsmulti-pointtemperaturemeasurementcircuit essimpleandreliable.Thiscombinationofpracticalexperience,andfinallyintroducedDS18B20digitaltemperaturesensorintheSCMhardwareconnectionandsoftwareundertheprogram,andgivesthesoftwareflowchart. Digitalsensors，Temperature，Multi-pointmeasurementtemperature，前言收和发送数据,并把接收到的温度数据通过图像 绪课题背多点测温系统发展趋成化、数字化正成为传感器的发展趋势。而在温度传感领域,高精度温度测量、多点测21要进行非线性校准电路简单它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，AD592、AD590、TMP17、LM135等；AD22105、LM56和MAX6509。第三某些增强型集成温度控制器中还包含了A/D转换器以及好的程序这与本课题研究的意I/010～+85℃内有0.5度精度；用户可编程设定9～12位的分辨率[4]。以上特性使得DS18B20非常系统概PC（单片机）多点温度，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用RS-232PCDS18B20DS18B20利用单总线第二章温度传感器的介DS18B20本次设计选用的数字传感器就是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20DS18B20独特的单总线接口方式连接，在与微处理器连接时仅需要一条I/O口即可实现联在唯一的三线上，实现组网多点测温；DS18B20在-10℃时精度为±0.5℃；可编程的分辨率为1～9～+85℃时精度2位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.125℃、0.0625℃和0.25℃，可实现高精度测温；在9位分辨率时最多在93ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数CRC，这样就具有极强的纠错能力。负压特性：电源极性接反时，不会因发热而烧毁，但不能正常工作一根口线读写[5]DS18B2020是LS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚,小体积封装形55℃～＋125℃之间测温分辨率可达0.06259位～12位D20c接外I/O与单片机的I/O、D接地I/O接单片机I/O无论是寄生电源还是外部供电I/O口线要接5K左右20的外形及管脚排列如图2.1图2.1DS18B20图2.2DS18B20 结的温度测量结果：首先用DS18B20提供的指令BEH读出以0.5℃为分辨率的温度测量结分以0.25℃、0.75℃为进位界限的关系，实际温度TS可用下式计算：TS=(TZ－0.25℃)＋(CD－CS)/CD[6]图2.3DS1820在-55℃相对的一个基数值;低温系数振荡器输出的脉冲始终在高温度系数振荡器产生0,则表示测,2.4所示,这个值以16位形式存放在便笺式存贮器中,命令而读出,时低位,在后,斜率累加器用于补偿温度振荡器的抛物线特性[7]DS18B20在使用时,一般都采用单片机来实现(这里我选用的是处理模块是单片机AT89C51),就可实现单点或多点温度检测。图2.4用二进制补码形式表达的温度值根据DS18B20的电气特性,可以采取以下二种方法使用DS18B20进行多点测图2.5单端口总线的多点测温所有的DS18B20相互并联后其数据线连接到微处理器的某个I/O端口线上,因为每个DS18B20均有一个唯一的64位序列号,特点是只占用微处理器的一个端口。在系统安装及工作之前先将主机与DS18B20逐个挂接,分别读出其序列号并在主机的ROM中,微处理器根据序列号就可以对同一条总线上的多支DS18B20进行识别与控制,分别它们的温度。单片机AT89C52介在现在科学技术突飞猛进的时代里，单片机在众多控制领域中越来越们所重片机有In公司的MCS-51/96和Philip公司的P89C51XX系列单片机．Motorola公司的M6800NSNS8070系列单片机以及Microchip公司的PIC系列CPU、RAM、ROM、定时/I/ORS-232串行通T89S52TEL88kbytes的可反复擦写的只读程序器和256bytes的随机存取数据器器件采用TEL公司的高密度、非易失性技术生产与标准S51指令系统及系统及8052产品引脚兼容，内置通用8位处理器和Flah单元功能强大T8952单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。其功能参数如下:兼容MCS518k可反复擦写FlashROM；256x8bit的RAM；32个双向I/O16位可编程计数/定时器中断；0-24MHz；2UART282个读写中断口线，3功耗空闲和掉电模式，设置睡眠和唤醒功能PDIP、PQFP、TQFP及PLCCAT89C528C51内核，其主要用于会聚与调整时的功能控制功能包括对会聚主IC寄存器数据RAM及外部接口等功能部件12MHz晶振。RST/Vpd为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC和VSS为供电端口，分别接+5V电源正负端。P0-P3I/O脚，其功能用途由定义，在设计中，P0N1N1连接，13IR输入端，1011I2CN1SDAS（18脚）SCLS（19脚）端口，12脚、2728脚定义为握手信号功能CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能[9]2.5：P0

2.6P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址总线和数据总线复用口。作8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，（低8位）和数据总线复用，在期间激活上拉电阻。在Flash编程时，P0口P1P18位双向I/OP14个TTL逻使用时，由于存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流P2P2和P1一样是一个带有上拉电阻的8位双向I/O口，输出缓冲级也可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输，当作输使用时，和P1口一样。外部程序器或16位地址的外部数据器时，P2口送出高8位地址数据在8位地址的外部数据器时，P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时，P2接收地址和一些控制信号。P3口：P3口同样是一组带有上拉电阻的8位双向I/O口。输出缓冲级同样可驱动4个TTL逻辑门电路对P3口写入“1”时它们被上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能P3口还接收一些用于Flash闪速器编程和程序校验当外部程序器或数据器时，ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。要注意的是：每当外部数据器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash器编程期间该引脚还用于输入编程脉冲必要可通过对特殊功能寄存器区中的8EH单元的D0位置位，可ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE激活。程序允许输出是外部程序器的读选通信号，当AT89C52由外部程数据器，将跳过两次PSEN信号。外部允许。欲使CPU仅外部程序器，EA端必须保持低电平接地。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时会锁存EA端状态。如EA端为高电平接Vcc端CPU则执行程序器中的指令Flash器编程时该引脚加上+12VVpp12VVpp。振荡器反相放大器的及时钟发生器输入端第三章系统大概本次设计主要以DS18B20为传感器、AT89C51单片机为控制组成多点温度测系统硬件温度传感器DS18B20将被测环境温度转化成带符号的数字信号，输出脚DQ直接与单片机的P3.7相连．R1LM016L,LCD图3.1时钟电路8951单片机的时钟信号通常用振荡和外部振荡方式在引脚1和2外接晶振，就够成了晶体振荡方式。由于单片机有一个反相放大器当外接晶振后，就构成了自激振荡器并且产生振荡时钟脉冲。这里我选用的晶振为12Z。振荡器方式如下。如图3.2，电器1、2起稳定振荡频率，快速起振的作用电容使用30PF振荡方式所得的钟信号比较稳定外部振荡方式是把已有的时钟信号引入单片机内，这种方式适于用于用来使单片机的时钟与外部信号保持一致。图3.2显示电路:为了实现多点测温显示结果，本课题采用的现实模块是LM016L（1602）图3.3显示电路DS18B20与单片机的典型接口设3.33.4外部电源3.5由于设计因数本次设计我的就是外部电源供电的连接方式RS-232接口RS232是目前异步串行通信中应用最广泛的标准总线，适用于数据中断设备DTERS232PCRS232号电平转换为RS232电平，或者使两者进行逆转换[11]。选用电平转换MAX232来设计与调KeilC51是德国KeilSoftware公司的51系列兼容单片机C语言集成开发（IDE）系目了然。对于输入的温度信号的显示是利用MAX7219驱动进行显示的，MAX7219是串行输出共阴极显示驱动，每片可驱动8个LED，此显示器具有接口简单．占用资源少、控制灵活方便等，因此利用MAX7219驱动显示方便，快捷。开选择码方式的开选择码方式的地址字送送显示测试寄存器的控制字送显示测试寄存器的地址字送关闭寄存器的控制送关闭寄存器的地址送扫描范围控制字送扫描范围寄存器的地址字送显示亮度控制字送显示亮度寄存器地选择码方式控制字3.6初始化MAX7219void{unsignedcharWriteToMax7219(0x0AWriteToMax7219(0x09,0xFF)WriteToMax7219(0x0B,0x07);{}}通信程序流程如图3.7初初始化串口和采样周显显示出错信开始接N接受到开始接N接受到数据否YN协议正确Y数据为温度值YN显示传感器出错信数数据处理，显示各点温度YY返图3.7程序流程图返系DS18B20为数字传感器的温度测量系统的电路是用Proteus画的。PROTEUS是英国Labcenterelectronics公司研发的EDA工具。它是一个集模拟电路、图、电路分析与仿真、单片机代码调试与仿真、系统测试与功能验PCB板生成的首先使用Proteus做出仿真图，其仿真图如图示3.8温度测量系统的硬件电路然后运用KEIL与PROTEUS对仿真结果进行验证确定能否仿真图3.8仿真效果图DS18B20元件在老版本的PROTEUS中不能识别，只有在网上找更早的元件库，不过问题都能一一克单片机系统实现预期功能,最直接而有效的方法是对系统进行软硬件联调,即Proteus与第四章PC机与单片机的串行通口电线上电平从TTL电平到RS-232电平然后再返回TTL电平。工作电平在+12V与-3V～-12V2V-3V左右，所以其抑制能力1520kb/s。综上所述,本次设计中串口输入电路采用了一个MAX232和一个9针的RS-232串口组成。采用此接口的串行通信系统只需要一个+5V的电源就可以了。对于没有±12VMAX2324.1所示：4.1MAX232仿真结果

图4.2PC机与单片机 口电路我使用Keil和Proteus对其进行编程和仿真。因为Keil和Proteus已经被广泛用于单片机的编仿真中。先由Keil编译程序，生成的十六进制.hex文件。然后将其加载到Proteus中的虚拟单片机器件中,就可以进行单片机系统的仿真了上位机，下位机，硬件电路和虚拟串口都已经准备就绪，下面就可以进行上位机与下位机的通信仿真了。在仿真之前，首先要确认下波特率的设置。上位机、下位机的设计，并通过虚拟串口对上位机与下位机进行联机测3.9(4.3)4.3本文利用Proteus与KEILC51实现了对单片机多点温度测量准确的显示,并对系统进本次设计将3个DS18B20构建成为一个多点测试系统，实现了多点温度测量，其转（7）：1-137-6-[7]甘勇,,.数字温度传感器DS18B20在多点测温系统中的应用[J],郑州轻工业月，35（4：292-[8],张为民,,等.MCS-51系列单片机系统及其运用[M].第二版,：高等教育[9]AtmelCorporation.AT89C52[Z],1999,1-[10