数字式温度检测装置的设计

制造科学与工程学院课程设计报告目录设计要求.......................................................................................................................0引言...............................................................................................................................1一、DS18B20型数字温度传感器工作原理................................................................11.DS18B20的特性.................................................................................................12.DS18B20的内部结构.........................................................................................13.DS18B20的工作时序.........................................................................................23.DS18B20的存储器及测得的温度值.................................................................34.DS18B20的命令.................................................................................................4二、设计思路...............................................................................................................5三、硬件设计...............................................................................................................51.总体框图............................................................................................................52.时钟振荡电路....................................................................................................53.超温报警电路....................................................................................................64.复位电路............................................................................................................65.键盘电路............................................................................................................76.显示电路............................................................................................................8四、软件设计...............................................................................................................81.主程序设计........................................................................................................82.传感器子程序..................................................................................................103.键盘子程序......................................................................................................144.显示子程序......................................................................................................165.声明函数..........................................................................................................17五、电路图仿真及封装...........................................................................................19六、设计说明.............................................................................................................19七、设计心得.............................................................................................................20参考文献.....................................................................................................................21制造科学与工程学院课程设计报告0数字式温度检测装置的设计设计目的无论在工业生产，还是日常生活中，温度参数都是最重要和最常见的测量参数。集成温度传感器具有微型化、低功耗、高性能及抗干扰力强等优点，适用于多种温度测控系统。1.要求学生采用MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度检测装置，实现单点温度参数的检测。通过这一设计，了解集成温度传感器的性能特点，初步掌握微机化检测装置的设计方法，达到专业课综合训练的目的。2.要求学生复习《传感器》、《测控电路》、《单片机》等专业课知识，训练综合所学知识解决实际问题的能力。技术要求1、单点温度检测范围：0~80℃；精度：±0.5℃；2、温度传感器：DS18B20型可编程温度传感器；3、利用三段LED数码管显示温度，两位整数，一位小数；4、具有键盘输入上下限功能，要求超温后发声报警。设计说明书的具体要求1、根据设计任务要求，确定总体设计方案，画出系统组成框图；2、分析所选传感器的工作原理及性能特点；3、详细讨论各部分电路的实现方法和原理，计算相应的参数并确定所选元器件的型号；4、选择合适的芯片，完成系统的接口电路设计；5、完成题目的程序设计，提交程序设计框图及程序清单；6、完成电路的PCB设计并绘出总的电路图。（选做）7、提交设计报告书。要求打印，并列出参考文献。设计说明书要求3000~5000字，必须自己完成；参考文献至少3~6篇（除参考书外）；各部分电路不能徒手画，不能通过扫描或粘贴完成。8、设计报告书交稿时间:1月13日上午9:00~11:00测控系2014年12月制造科学与工程学院课程设计报告1引言温度是一个基本的物理现象，它是生产过程中应用最普遍、最重要的工艺参数[1]。温度传感器是现代工艺测试和工业过程控制中应用频率最高的传感器之一。当前，主要的温度传感器，如热电偶、热电阻及辐射温度传感器等的技术已经成熟，且各自都有优点。例如热电偶的可测温度范围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高[2]。结合各种温度传感器的特点及设计要求，本次设计采用DS18B20型数字温度传感器。一、DS18B20型数字温度传感器工作原理1.DS18B20的特性DS18B20数字温度传感器是单总线器件，具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、移配微处理器、线路简单等特点，可以直接将温度值转换为串行数字信号供处理器处理，特别适合多点温度测控系统。DS18B20产品的特点：（1）只要求一个端口即可实现通信，本设计采用P1.0端口通信；（2）在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号，适合多点温度测控；（3）实际应用中不需要外部任何元件即可实现测温，线路简单；（4）测量温度范围在-55至125℃之间；（5）数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择；（6）内部有温度上下限设置。2.DS18B20的内部结构DS18B20的内部结构如图一所示：主要由4部分组成：64位ROM、温度传感制造科学与工程学院课程设计报告2器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的引脚排列如图二所示，其中DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，他可以被看做是该DS18B20的地址序列码。每个DS18B20的64位序列号均不同。64位ROM的排列是：前8位是产品的家族码，接着的48位是DS18B20的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。ROM的作用是使用每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现在一根总线上挂接多个DS18B20的目的。3.DS18B20的工作时序DS18B20是在一根I/O线上读写数据，对读写的数据位有严格的时序要求，该协议定义了几种信号的时序：初始化、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备，而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行些命令后，主机需启动读时序完成数据接收，数据和命令的传输都是低位在先。DS18B20的复位时序：主机把单总线拉低至少480s，最多不超过960s。之后释放总线，等待DS18B20应答。DS18B20接收到到复位脉冲后等待15至60s发出应答脉冲。应答脉冲能保持低电平60至240s。主机收到此信号表示复位成功。主机从发送完复位脉冲到再次控制总线至少等待480s。DS18B20的读时序：对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。读时序是主机把单总线拉低之后，在15s之内就得释放单总线，让DS18B20把数据传输到单总线上，DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60s才能完成。制造科学与工程学院课程设计报告3DS18B20的写时序：对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同。当要写0时序时，单总线要被拉低至少6