DS18B20数字温度计的设计.doc

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1、单片机原理及应用课程设计报告书题目：DS18B20数字温度计的设计姓名学号：张琪2008221105200102吕群武2008221105200166蔡凌志2008221105200178专业班级：电信1班指导老师：余琼蓉设计时间：2010年12月题目DS18B20数字温度计的设计任务要求1、数字式温度计测温范围在-55~125℃2、误差在±0.5℃以内3、采用LED数码管直接显示实验完成1、数码管温度值显示正常2、在测不同的温度时反应比较灵敏3、与实际温度相比误差不大4、自评成绩良好互评1、2、3、4、互评成绩老师评价成绩日期：年月日成绩评定一、课题介绍本设计是一款简单实用的小型数

2、字温度计，所采用的主要元件有传感器18B20，单片机AT89S52，，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围-55°C~+125°C。在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。18B20的精度较差为±2°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，LED显示部分，传感器部分，复位部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED显示部分是指四位共阳极数码管，用来显示温

3、度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。本设计能完成的温度测量范围是-55°C~+128°C，由于能力有限，不能实现报警功能。二、方案论证方案一：由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。方案设计框图如下：热敏电阻组成的感温电路AD转换数

4、码管显示电路方案二：考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。三、系统软硬件设计1、硬件设计按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。数字温度计总体电路结构框图所示：DS18B20AT89C52主控制器显示电路扫描驱动单片机的选择单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电

5、路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。复位电路设计单片机系统的复位电路在这里采用的是上电+按钮复位电路形式，其中电阻R采用6.8KΩ的阻值，电容采用电容值为10μ的电解电容。电路图如下：温度显示电路四位共阳极数码管，能够显示小数和负温度。零下时，第一个数码管显示负号。当温度超过99.9时，四个数码管全部亮。列扫描用P3.0~P3.3口来实现，列驱动用9012三极管。电路图如下：温度传感器DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单

6、的编程实现9～12位的数字值读数方式。电路图如下：系统总电路图如下：2、软件设计主要包括主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序和现实数据刷新子程序等。主程序主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量温度值。温度测量每1S进行一次。主流程图如下：调用显示程序初始化初次上电YNY读出温度值温度计算处理显示数据刷新发温度转换开始命令1s到？N读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节。在读出时须进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。流程图如下：发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CRC校验

7、9字节完？CRC校验正？确？移入温度暂存器结束　NNYY温度转换命令子程序温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令。当采用12位分辨率时，转换时间约为750ms。在本程序设计中，采用1s显示程序延时法等待转换的完成。流程图如下：发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发温度转换开始命令结束计算温度子程序计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定。开始温度零下?NY置“+”标志温度值取补码置“-”标志计算小数位温度BCD值