DS18B20温度检测仪表(数码管显示)

哈尔滨华德学院课程设计用纸目录第1章绪论.........................................................................................................11.1选题目的...............................................................................................11.2设计要求...............................................................................................1第2章电路结构及工作原理.............................................................................22.1电路方框图............................................................................................22.1.1电路图.......................................................................................22.1.2系统流程...................................................................................32.2芯片介绍................................................................................................52.2.1DS18B20.....................................................................................52.2.1.1DS18B20的工作原理..................................................52.2.1.2DS18B20的使用方法..................................................62.2.2AT89C51.....................................................................................82.2.2.1AT89C51简介................................................................8第3章整机工作原理.......................................................................................10第4章系统调试与分析...................................................................................124.1系统的调试.........................................................................................124.2系统的分析..........................................................................................12结论.....................................................................................................................13收获和体会.........................................................................................................14致谢.....................................................................................................................15参考文献.............................................................................................................16附录一元件清单.................................................................................................17哈尔滨华德学院课程设计用纸课程设计任务书课程设计题目DS18B20温度检测仪表（数码管显示）功能技术指标测量温度范围为0-100℃。并通过数码管显示工作量任务书图纸焊接实物程序编写电路仿真工作计划指导教师评语第一周查找资料设计电路编写程序软件仿真第二周焊接电路实物验收第三周书写论文课设答辩年月日哈尔滨华德学院课程设计用纸1第1章绪论1.1选题目的随着人们生活水平的不断提高,单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研等各个领域。单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本文利用单片机结合传感器技术开发设计，把传感器理论与单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用温度传感器DS18B20测量环境温度，设置上下报警温度，当温度不在设置范围内是，可以报警。同时51单片机在现代电子产品中广泛应用以及其技术已经非常成熟，DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用一线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。1.2设计要求(1)设计题目和设计指标测量温度范围为0-100℃。并通过数码管显示(2)设计功能利用DS18B20实现温度采集，并用数码管显示哈尔滨华德学院课程设计用纸2第2章电路结构及工作原理2.1电路方框图图2-1电路方框图2.1.1电路图图2-2电路图XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C5129.0DQ2VCC3GND1U2DS18B2012MCRYSTALC122pFC222pFR110k+5v+5vA02B018A13B117A24B216A35B315A46B414A57B513A68B612A79B711CE19AB/BA1U374LS245R24.7kDS18B20AT89C5174LS245数码管哈尔滨华德学院课程设计用纸32.1.2系统流程图2-3读DS18B20的子程序哈尔滨华德学院课程设计用纸4图2-4读转换温度子程序Y发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CRC校验9字节完？结束CRC校验正确？移入温度暂存器NYN哈尔滨华德学院课程设计用纸52.2芯片介绍2.2.1DS18B202.2.1.1DS18B20的工作原理当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1，2字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以0.0625℃/LSB形式表示。温度值格式如表2-1所示。表2-1温度值格式MSBLSBMSBLSB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。图中，S表示位。对应的温度计算：当符号位S=0时，表示测得的温度植为正值，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，表示测得的温度植为负值，先将补码变换为原码，再计算十进制值。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。21212121202－12－12－1SSSSSSSS哈尔滨华德学院课程设计用纸6DS18B20温度传感器主要用于对温度进行测量，数据可用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，并以0.0625℃／LSB形式表示。表2-2是部分温度值对应的二进制温度表示数据。表2-2部分温度值温度二进制表示十六进制表示+125000001111101000007D0H+25.062500000001100100010191H+0.500000000000010000008H000000000000000000000H－0.51111111111111000FFF8H－25.06251111111001101111FE6FH－551111110010010000FC90H2.2.1.2DS18B20的使用方法由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、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，在进行写命令后，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的初始化（1）先将数据线置高电平“1”哈尔滨华德学院课程设计用纸7（2）延时（该时间要求的不是很严格，但是尽可能的短一点）（3）数据线拉到低电平“0”。(4）延时750微秒（该时间的时间范围可以从480到960微秒）。（5）数据线拉到高电平“1”。（6）延时等待（如果初始化成功则在15到60毫秒时间之内产生一个由DS18B20所返回的低电平“0”。据该状态可以来确定它的存在，但是应注意不能无限的进行等待，不然会使程序进入死循环，所以要进行超时控制）。（7）若CPU读到了数据线上的低电平“0”后，还要做延时，其延时的时间从发出的高电平算起（第（5）步的时间算起）最少要480微秒。（8）将数据线再次拉高到高电平“1”后结束。DS18B20的写操作（1）数据线先置低电平“0”。（2）延时确定的时间为15微秒。（3）按从低位