基于DS18B20的多点温度检测系统的设计LCD

毕业设计（论文）1目录前言.........................................................................31系统方案设计..................................................................41.1方案设计....................................................................41.2方案论证....................................................................52硬件设计......................................................................52.1工作原理....................................................................52.2单元电路设计................................................................62.1.1DS18B20与单片机接口电路设计............................................62.1.2按键电路设计...........................................................112.1.3显示电路设计...........................................................121602液晶显示模块特点及引脚图：................................................122.1.4报警电路设计...........................................................173软件设计.....................................................................183.1软件流程设计...............................................................183.2软件设计...................................................................224系统仿真.....................................................................224.1原理图绘制.................................................................224.2程序加载...................................................................224.3系统仿真...................................................................225整机制作.....................................................................235.1PCB板设计................................................................235.1.1PCB板面规划..........................................................235.1.2PCB网络表导入、元件布局..............................................235.1.3布线...................................................................235.2PCB板制作................................................................245.2.1PCB打印、转印.........................................................245.2.2PCB蚀刻、钻孔和表面处理...............................................24毕业设计（论文）25.3整机制作与调试.............................................................255.3.1元器件焊接.............................................................255.3.2整机调试..............................................................26总结.........................................................................26参考资料.......................................................................26致谢.......................................................................27附录1部分子程序...............................................................28毕业设计（论文）3前言21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大影响，因此对温度的测量至关重要。其测量控制一般使用各式各样形态的温度传感器。随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。分布式温度传感器在电力工业、煤矿、森林、火灾、高层建筑、航空、航天飞行器等有着重要的应用前景，引起研究人员的广泛关注。近年来，已经有不少分布式温度传感器的报道，包括基于光纤非线性效应的拉曼温度传感器等，但由于其昂贵的成本而无法得到广泛的应用。本设计使用了美国Dallas半导体公司的新一代数字式温度传感器DS18B20,它具有独特的单总线接口方式,即允许在一条信号线上挂接数十甚至上百个数字式传感器,从而使测温装置与各传感器的接口变得十分简单,克服了模拟式传感器与微机接口时需要的A/D转换器及其它复杂外围电路的缺点。本设计是心AT89C51为单片机作为控制核心，提出了一种基于DS18B20的温度传感系统，温度传感点通过线与单片机相联形成分布式系统。单片机通过实时监控温度的变化，通过128×64图形液晶显示温度的数值，当温度值超出允许范围时，报警器开始报警，从而远程实现对整个温度系统的管理和控制。这种分布式温度测量系统具有成本低廉、传感精度高、系统稳定、易于管理等优点。毕业设计（论文）41系统方案设计1.1方案设计方案一：该方案由单片机、模拟温度传感器AD590、运算放大器、AD转换器、4×4键盘、LCD显示电路、集成功率放大器、报警器组成。本方案采用模拟温度传感器AD590作为测温元件，传感器将测量的温度变换转换成电流的变化，再通过电路转换成电压的变化，使用运算放大器交将信号进行适当的放大，最后通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，传给给单片机，单片机将温度值进行处理之后用LCD显示，当温度值超过设置值时，系统开始报警。图1.1方案一温度测量系统方案框图方案二：该方案使用了AT89C51单片机作为控制核心,以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，采用度传感器对温度进行检测，通过键盘模块对正常温度进行设置显示电路采用128×64LCD模块，使用三极管作为报警电路中的功率放大器。图1.2方案二温度测量系统方案框单片机LCD显示模块集成功放报警器键盘模块AD转换运算放大器模拟温度传感器毕业设计（论文）51.2方案论证方案一采用模拟温度传感器，转换结果需要经过运算放大器和AD转换器传送给处理器。它控制虽然简单，但电路复杂，不容易实现对多点温度进行测量和监控。由于采用了多个分立元件和模数转换器，容易出现误差，测量结果不是很准确，因此本方案并不可取。方案二采用智能温度传感器DS18B20，它直接输出数字量，精度高，电路简单，只需要模拟DS18B20的读写时序，根据DS18B20的协议读取转换的温度。此方案硬件电路简单，使用开发工具KEIL用C语言对系统进行了程序设计，用仿真软件PROTEUS对系统进行了仿真，达到了预期的结果。由此可见，该方案完成具有可行性，体现了技术的先进性，经济上也没有问题。综上所述，本课题采用方案二对系统进行设计。2硬件设计2.1工作原理基于DS18B20温度测量系统以AT89C51为中心器件，以KEIL为系统开发平台，用C语言进行程序设计，以PROTEUS作为仿真软件设计而成的。系统主要由传感器电路、液晶显示电路、键盘电路、报警电路组成，电路原理图2.1所示。图2.1系统硬件电路原理图毕业设计（论文）6DS18B20是智能温度传感器，它的输入/输出采用数字量，以单总线技术，接收主机发送的命令，根据DS18B20内部的协议进行相应的处理，将转换的温度以串口发送给主机。主机按照通信协议用一个IO口模拟DS18B20的时序，发送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）给DS18B20，并读取温度值，在内部进行相应的数值处理，用图形液晶模块显示温度。在系统启动之时，可以通过键盘设置温度的上限值，当温度超过设置值时，报警器开始报警，从而实现了对温度的实时监控。DS18B20有自己的序列号，因此本系统通过CRC校验，对DS18B20的ROM进行寻址，地址符合的DS18B20作出响应，接收主机的命令，向主机发送转换的温度。采用这种DS18B20寻址技术，使系统硬件电路更加简单。2.2单元电路设计2.1.1DS18B20与单片机接口电路设计(1)DS18B20与单片机的接口技术如图2.2所示：DS18B20与单片机的接口电路非常简单。DS18B20只有三个引脚，一个接地，一个接电源，一个数字输入输出引脚接单片机的IO口，电源与数字输入输出脚间需要接一个4.7K的电阻。图2.2DS18B20与单片机接口电路(2)中央处理器AT89C51简介①AT89C51的特点AT89C51具有以下几个特点：毕业设计（论文）7AT89C51与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；全静态工作,工作范围：0Hz～24MHz；三级程序存储器加密；128×8位内部RAM；32位双向输入输出线；两个十六位定时器/计数器五个中断源,两级中断优先级；一个全双工的异步串行口；间歇和掉电两种工作方式。②AT89C51的功能描述AT89C51是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复编