基于DS18B20的温度报警器设计讲解

毕业设计论文基于DS18B20的温度报警器设计系电子信息工程系专业电子信息工程技术姓名康志凌班级电子信息122学号1201043206指导教师徐敏N职称讲师设计时间2014.10.08－2015.04.08基于DS18B20的温度报警器设计I摘要本设计以AT89C51单片机为核心，设计了一个温度测量报警系统，可以方便的实现温度采集和显示。它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工农业中的温度测量及报警。本设计由AT89C51单片机、DS18B20温度传感器和LED显示器组成，可以直观的显示测量的温度。本设计运行过程中，如果外界温度低于-20℃或高于70℃，系统将出发蜂鸣器，产生报警声音，且对应的LED同步闪烁。关键词：AT89C51，DS18B20，传感器，温度报警器江苏信息职业技术学院毕业设计（论文）II目录摘要...................................................................................................................................................I目录.................................................................................................................................................II第1章引言...................................................................................................................................1第2章方案设计...........................................................................................................................2第3章DS18B20简介....................................................................................................................33.1DS18B20性能指标..........................................................................................................33.2DS18B20的封装及内部结构..........................................................................................43.3DS18B20工作原理及应用..............................................................................................43.4控制器对DS18B20操作流程.........................................................................................5第4章硬件电路设计.....................................................................................................................74.1AT89C51...........................................................................................................................84.2晶振电路.........................................................................................................................94.3复位电路.........................................................................................................................94.4报警电路.......................................................................................................................104.574LS245.........................................................................................................................104.6显示电路.......................................................................................................................11第5章软件设计...........................................................................................................................125.1主程序模块...................................................................................................................125.2程序说明.......................................................................................................................12第6章仿真结果...........................................................................................................................21参考文献.........................................................................................................................................23致谢................................................................................................................................................24基于DS18B20的温度报警器设计1第1章引言温度是一个十分重要的物理量，对他的测量与控制有着十分重要的意义。随着现代化工农业技术的发展及人民对生活环境要求的提高，人民也迫切需要监测和控制温度.在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在跟温度打着交道。子18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不靠路这温度的因素。信息科学和航空工业的飞速发展给人们生活甚至国家安全带来了巨大的飞跃。我的实习单位是航天八五一一研究所，在我工作期间深刻感觉到温度对焊接工艺的重要性，往往只是高了或低了一二摄氏度，就有可能将电缆或芯片报废掉，造成严重的损失。我们也在重要的位置上放置了一个温度测量报警器由此可见温度对我们工作生活的重要性，温度传感器以及温度报警器就显得格外重要。江苏信息职业技术学院毕业设计（论文）2第2章方案设计本设计主要元件有AT89C51、DS18B20、数码管等，其中由AT89C51作为控制器，DS18B20测量温度，再通过74LS245把AT89C51单片机芯片所处理和转化的数据传输到数码管中。当DS18B20感知到温度达到高于70℃或低于-20℃临界值时相应的LED闪烁，同时蜂鸣器发出报警声。晶振是正弦波震荡电路，供本设计数字电路整形后作时钟源。复位电路的作用是把电路恢复到起始状态。本设计的温度报警器电路的总体框图如图2.1所示。图2.1温度报警器电路的总体框架基于DS18B20的温度报警器设计3第3章DS18B20简介DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。3.1DS18B20性能指标（1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）在使用中不需要任何外围元件。（3）可用数据线供电，电压范围：+3.0~+5.5V。（4）测温范围：-55~+125℃。固有测温分辨率为0.5℃。（5）通过编程可实现9~12位的数字读数方式。（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。（7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。江苏信息职业技术学院毕业设计（论文）43.2DS18B20的封装及内部结构DS18B20的封装如图3.1所示。图3.1DS18B20的封装DS18B20引脚功能：1、GND为电源地2、DQ为数字信号输入/输出端3、VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时地）DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。3.3DS18B20工作原理及应用DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解18B20的内部存储器资源。18B20共有三种形态的存储器资源，它们分别是：ROM只读存储器，用于存放DS18B20ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的编码是19H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上基于DS18B20的温度报警器设计556的位的CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。RAM数据暂存器，用于内部计算和数