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2012~2013学年第2学期《单片机原理与应用》课程设计报告题目：基于DS18B20的温度采集系统设计专业:自动化班级：电气工程系2013年5月3日任务书课题名称基于DS18B20的温度采集系统设计指导教师（职称）林开司I设计目的(1)学会LED数码管的显示方法；(2)学会使用pertues仿真软件进行电路仿真；(3)熟悉DS18B20的相关知识，并学会使用该传感器进行温度检测的编程方法。(4)通过基于数码管的DS18B20温度传感器的温度采集系统设计的实践，从而加强我们对单片机专业基础知识的认识和兴趣，培养我们综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力。设计要求要求：设计一个基于DS18B20的温度控制系统，其可实现的功能为：（1）使用DS18B20温度传感器采集当前的温度，并采集的温度值送数码管显示。（2）设计温度的上下界限，超过温度上限或下限时，蜂鸣器报警同时一个发光二极管闪烁报警摘要通过系统的分析和总结,得出温室大气温度信号的采集传感器件所需的测量程小,精确度不高,抗干扰性较强,经济性较好的结论。并以此为依据,选用DS18B20数字温度传感器为温度采集器件,进行了温度采集系统的硬件和软件设计,实现了采集系统分布式采集温度信号的功能。同时,通过串行总线完成了采集系统与上位计算机的连接,实现了采集系统的网络化监控功能。关键词温度采集；DS18B20温度传感器；仿真；单片机II基于DS18B20的温度采集系统设计目录摘要.........................................................................................................................................I第一章DS18B20温度传感器......................................................................................................11.1DS18B20的工作原理.........................................................................................................11.2DS18B20的使用方法.........................................................................................................3第二章单片机AT89C51..............................................................................................................62.1AT89C51简介...................................................................................................................62.2AT89C51功能...................................................................................................................62.3AT89C51引脚.....................................................................................................................6第三章系统硬件电路设计...........................................................................................................93.1测温控制电路原理图..........................................................................................................93.2上电复位电路......................................................................................................................93.3时钟电路..............................................................................................................................93.4数码管显示电路................................................................................................................103.5温度报警电路....................................................................................................................11第四章程序设计.........................................................................................................................124.1DS18B20复位检测子程序流程图.....................................................................................124.2温度转换子程序图............................................................................................................124.3写DS18B20子程序图........................................................................................................125.4读DS18B20子程序图........................................................................................................134.5温度计算子程序图............................................................................................................14第五章调试与仿真.....................................................................................................................14第六章结论与体会...................................................................................................................16参考文献.......................................................................................................................................17附录：.........................................................................................................................................18答辩记录及评分表.......................................................................................................................211第一章DS18B20温度传感器1.1DS18B20的工作原理DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。图1-1DS18B20数字温度传感器内部结构DS18B20有4个主要的数据部件：（1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。（2）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。表1-1:DS18B20温度值格式表2这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。表1-2:DS18B20温度数据表（3）DS18B20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。（4）配置寄存器该字节各位的意义如下：TMR1R011111表1-3：配置寄存器结构低五位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：（DS18B20出厂时被设置为12位）R1R0分辨率温度最大转换时间