基于DS18B20的温度监控系统

温度控制器实训报告院系：机电工程学院班级：（08）应电一班姓名：王曼学号：2008061683指导老师：杨志帮目录第1章总体设计方案........................................................................................31.1方案一...........................................................................................31.2方案二...........................................................................................31.3方案比较.........................................................................................3第2章硬件系统方案设计....................................................................................42.1DS18B20温度传感器简介............................................................................42.2单片机接口电路设计................................................................................42.2.1晶振电路..................................................................................52.2.2串口引脚..................................................................................52.2.3其它引脚.................................................................................52.3键盘控制设计.....................................................................................62.4温度测试电路.....................................................................................62.5温度控制器件电路..................................................................................72.6七段数码管显示电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．72．7串行口通信电路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8第3章软件系统分析与设计..................................................................................93.1程序结构分析.....................................................................................93.2系统程序流图....................................................................................10第4章调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14第5章分析..............................................................................................155.1测试环境........................................................................................155.2测试方法........................................................................................155.3测试结果........................................................................................155.4测试分析........................................................................................15结论...................................................................................................16参考文献.................................................................................................16附录...................................................................................................17附录一：完整程序....................................................................................17附录二：电路原理图..................................................................................17第1章总体设计方案1.1方案一测温电路的设计，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。1.2方案二考虑使用数字温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。1.3方案比较方案一采用模拟温度传感器，数据处理麻烦，且容易产生信号失真，方案二可以只用一根线实现信号的双向传输，具有接口简单、容易扩展等优点，并且可以挂接多个从机，适用于单片机、多从机构成的系统。DS18B20可以直接温度转换为串行数字信号，供单片机进行处理，具有低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点。比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。在本系统的电路设计方框图如图1.1所示。图1.1温度计电路总体设计方案第2章硬件系统方案设计2.1DS18B20温度传感器简介DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围－55～＋125℃，可编程为9～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个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。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。图2.1温度芯片DS18B202.2单片机接口电路设计DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20Stc12c5116s2CPUDSP18B20温度芯片键盘电路LED显示报警电路继电器PC机电源的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图3.1所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个三极管来完成对总线的上拉。本设计采用电源供电方式，P2.2口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个上拉电阻和stc12c5a16s2的P2.2来完成对总线的上拉。当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10μs。采用寄生电源供电方式是VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三状态的。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤：初始化。ROM操作指令。存储器操作指令。2.2.1晶振电路单片机XIAL1和XIAL2分别接30PF的电容，中间再并个12MHZ的晶振，形成单片机的晶振电路。Y112MC230pfC130pfx1x2图2.2.12.2.2串口引脚P0口接9个2.2K的排阻然后接到显示电路上。P2.2温度传感器DS18B20如图2.2.2所示。VCC1DATE2GND3R1034DS18B20VccR185.1kp2.2图2.2.2DS18B20与单片机的接口电路P3.6引脚接继电器电路的4.7K的限流电阻上；P1口中P1.4、P1.5、P1.6、P1.7分别接到显示电路的三极管上，P3.2接蜂鸣器电路，P1.3接到发光二极管上；P2口接到按键电路。2.2.3其它引脚ALE引脚悬空，复位引脚接到复位电路、VCC接电源、VSS接地、EA接电2.3键盘控制设计单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路,以及专一的复位功能外,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。键开关状态的可靠输入：为了去抖动我采用软件方法，它是在检测到有键按下时，执行一个10ms的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响在这种行列式矩阵键盘非编码键盘的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。对照图示的3*4键盘，说明线反转法工作原理。首先辨别键盘中有无键按下，有单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入行线状态来判断。方法是：给P2口的一个口致0，其它致1，判断P2口值是否有变化，在判断是哪个按键按下。S1S2S3S5S6S7S9S10S11S4S8S12P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6图2.32.4温度测试电路采用温度芯片DS18B20。可以直接将被测温度转换为串行数字信号，工单片机进行处理，具有低功耗、高功能、抗扰能力强等优点。VCCP22GND1I/O2VCC3U1DS18B20R215.1KVCC图2.4温度传感器电路引脚图2.5温度控制器件电路单片机通过三极管控制继电器的通断，最后达到控制外围器件电路的目的。当温度未达到要求时，单片机发送高电平信号使三极管饱和导通，继电器使电源与外围器