数字温度计课程设计报告

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1、目录1设计概述11.1设计目标和要求11.2设计思路12系统方案及硬件设计22.1设计方案22.2方案的硬件总体方框图32.3温度传感器DS18B20测温原理42.4硬件设计72.4.1主控制器82.4.2复位电路82.4.3时钟振荡电............................................................................................82.4.4显示电路93软件设计103.1系统分析103.2各子程序及其流程图设计113.2.1初始化子程序113.2.2DS1820

2、的读写字节子程序123.2.3温度读取及转换子程序123.2.4计算温度子程序133.2.5温度显示子程序134总结14-14-1设计概述1.1设计目标和要求（1）系统硬件设计要求：根据任务要求，完成单片机最小系统及其扩展设计，组成功能完整的系统；⑵系统软件设计：根据温度测量及显示功能要求，完成程序的编写与调试；⑶系统功能要求：至少利用3位数码管进行测量值的显示；温度测量范围：-50℃~100℃；测量误差≤0.5℃。1.2设计思路首先确定我们所设计的是一个数字温度计，由单片机、温度传感器以及其他电路共同实现。根据所要实现的功能，先在proteus软

3、件上仿真。根据所选用的硬件可以将整个软件设计分为若干子程序，有初始化、查询时间、发送指令、读取数据、显示温度等构成，可将以上子程序分别设计，实现各自的功能，再在子程序中调用，就可以实现预期的目标。-14-2系统方案及硬件设计2.1设计方案采用数字温度芯片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ATmega16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ATmega16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

4、简单，安装方便。该系统利用ATmega16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。2.2方案的硬件总体方框图基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器ATmega16，温度传感器采用的DS18B20，用四位数码管显示温度。图12.3温度传感器DS18B20测温原理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

5、能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：（1）独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信，DS18B20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。-14-（2）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网测温；（3）无须外部器件，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；（4）可通过数据线供电，电压范围为3.0-5.5Ｖ；（5）零待机功耗；（6）温度以9或12位数字，对应的可分辨温度分别为

6、0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；（7）用户可定义报警设置；（8）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；（9）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；（10）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DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，其引脚排列及内部结构框图如图2及图3以及图4的测温原理图如下所示：图2引脚排列-14-图3内部结构框图预置斜率累加器比较低温度系数振荡器计数器1

7、温度寄存器Tx预置=0高温度系数振荡器-0计数器2T1加1停止T2图4DS18B20测温原理图64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限。-14-DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，结构如图4所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每

8、次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率