word 专业收拾 淮海工学院 课程规划报告书 课程名称： 题 目： 系 （院）： 学 期： 专业班级： 姓 名： 学 号： 智能仪器课程规划 智能多点温度计 电子工程学院 2014-2015-2 评语： 成果： 学习材料 收拾共享 签名： 日期： word 专业收拾 智能多点温度计 摘要 本文介绍了根据 DS18B20 和 AT89C51 的多点温度丈量的办法和原理，运用 DSI8B20 单总线温度传感器和单片机与其它外围设备结合在一起完结温度的测 量和显现。该规划首要分为以下三大部分：硬件规划、软件规划和整个体系的调 试与完结。其间硬件规划首要是由 proteus 软件进行电路的规划与仿真；软件设 计选用 C 言语编写完结。选用该解决计划，完结了根据 DS18B20 进行的各项软硬 件的规划、调试和处理，完结了多点温度丈量和显现。 关键词：温度丈量；硬件；软件；温度传感器 DS18B20 学习材料 收拾共享 word 专业收拾 1 序言 本章首要评论本课题研讨的现状及含义，规划选用的首要元器材简介及体系 的规划及完结计划。 DS18B20 引脚详细阐明 1.1 概述 1.1.1 课题研讨的现状及含义 在实践工业出产及日常日子中，为了防止部分的温度过高或过低，需求对某 个空间内多个点的温度进行监测，如在粮库测温体系、智能建筑自控体系、冷库 测温体系、中央空调体系等多种体系中都需求多点温度丈量。为了改进监测人员 的作业条件，监测人员一般需求远离监测目标。因而，多点温度长途监测在实践 出产中具有重要的运用价值。 1.1.2 DS18B20 温度传感器简介 DS18B20 是 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器，DS18B20 经过一个单线 接口发送或承受信息，因而在中央处理器和 DS18B20 之间仅需一条衔接线℃。除 此之外，DS18B20 能直接从单线通讯线上罗致能量，除去了对外部电源的需求。 每个 DS18B20 都有一个共同的 64 位序列号，然后答应多只 DS18B20 一起连 在一根单线总线上；因而，很简略就可以用一个微操控器去操控许多掩盖在一大 片区域的 DS18B20。这一特性在 HVAC 环境操控、勘探建筑物、仪器或机器的温 度以及进程监测和操控等方面十分有用。 图 1.1 是 DS18B20 的引脚摆放，表 1.1 是 DS18B20 的引脚阐明，图 1.2 是 DS18B20 的方框图。64 位只读存储器贮存器材的仅有片序列号。高速暂存器含 有两个字节的温度寄存器，这两个寄存器用来存储温度传感器输出的数据。除此 之外，高速暂存器供给一个直接的温度报警值寄存器（TH 和 TL），和一个字节 的的装备寄存器。装备寄存器答使用户将温度的精度设定为 9，10，11 或 12 位。 TH，TL 和装备寄存器对错易失性的可擦除程序寄存器（EEPROM），所以存储的 数据在器材掉电时不会消失。 由于 DALLAS 公司出产的温度传感器 DS18B20 具有单总线传输、接线简略、 精度高、价格低一级长处，所以本规划决议选用数支温度传感器 DS18B20 完结多点 温度的丈量。 学习材料 收拾共享 word 专业收拾 8 引脚 SOIC 封装* 5 4 T0-92 封装 1 2 3 3 *一切表中未提及的脚均都无衔接。 符号 阐明 GND 接地。 数据输入/输出引脚。关于 DQ 单线操作：漏极开路。当 作业在寄生电源形式时用 来供给电源。 可选的 VDD 引脚。作业于 VDD 寄生电源形式时 VDD 有必要 接地。 表 1.1 温度传感器 DS18B20 引脚阐明表 图 1.1 温度传感器 DS18B20 引脚摆放 图 1.2 温度传感器 DS18B20 方框图 1.2 体系计划规划 学习材料 收拾共享 word 专业收拾 以单片机接口原理， DS18B20 芯片功用与接口规划等理论常识为根底，设 计出完好的体系原理图。根据原理图，将硬件体系资源经过 proteus 仿真。根据 体系功用，规划编写固件程序，下载后进行调试，经过 DS18B20 及 LED 显现正常 作业完结体系的多点温度丈量。 本课题触及的理论常识首要是 DS18B20 多点温度丈量原理及 LED 显现原理， 要点在于硬件规划，难点在于编程和整机的调试。经过证明，在完结规划要求的 前提下，操控器选取 AT89C51；并且这款单片机支撑在线编程，经过串口下载程 序，这给程序的下载和运用带来便利。电路规划选用 proteus，程序规划选用 C 言语进行编程，软件仿真选用 Keil μVison4。体系的组成框图如下图所示。它 首要由四部分组成： 温度显现 多点温度丈量 单片机驱动 图 1.3 体系的组成框图 温度报警 1.3 预期成果 经过硬件电路的规划和软件程序的编写完结以下功用： 1、完结硬件电路的规划，让整个体系供电正常； 2、完结软件程序的编写，单片机能独立操控电路板上元件作业； 3、经过体系硬件与软件的调试，一切 DS18B20 能正常丈量环境温度，LED 能正确显现各点温度； 4、运用 C 言语编程完结对单片机硬件的操作，培育在此方面工程开发的能 力。 2 硬件电路规划 本规划的硬件电路规划分为单片机驱动电路规划、温度显现模块电路规划、 学习材料 收拾共享 word 专业收拾 温度丈量模块电路规划及温度报警电路规划。 单片机驱动电路是单片机正常运作的条件，即单片机最小体系。 温度显现模块是本体系规划的显现装置，可以挑选数码管或许液晶显现屏作 为显现装置，本规划选用的是 LED 作为显现装置。 各模块的详细电路规划请看下文。 2.1 单片机驱动电路规划 单片机能正常作业，有必要要有它的驱动电路，即单片机最小体系。单片机最 小体系首要包含其供电体系，时钟电路和复位电路。本体系单片机的复位电路采 用手动复位。单片机驱动电路规划如图 2.1 所示。 图 2.1 单片机驱动电路规划 2.2 温度丈量模块电路规划 前面介绍到，温度传感器 DS18B20 的供电电路有两种接法，一种是 DS18B20 经过从 VDD 引脚接入一个外部电源供电，另一种是 VDD 引脚接地，作业于寄生电 源形式，该形式答应 DS18B20 作业于无外部电源需求状况。寄生电源在进行远距 离测温时是十分有用的。可是，当 DS18B20 正在履行温度转化或从高速暂存器向 EPPROM 传送数据时，作业电流或许高达 1.5mA。这个电流或许会引起衔接单总线 的弱上拉电阻的不行承受的压降，这需求更大的电流，而此刻 Cpp 无法供给。为 学习材料 收拾共享 word 专业收拾 了确保 DS18B20 由足够的供电，当进行温度转化或复制数据到 EEPROM 操作时， 有必要给单总线供给一个强上拉。在宣布温度转化指令[44h]或复制暂存器指令 [48h]之后，有必要在至多 10us 之内把单总线转化到强上拉，并且在温度转化时序 (tconv)或复制数据时序(ter=10 ms)有必要一向坚持为强上拉状况。当强上拉状况 坚持时，不答应有其它的动作。当温度高于 100℃时，DS18B20 在这种温度下表 现出的漏电流比较大，运用寄生电源，通讯或许无法进行。因而，本规划挑选 DS18B20 传统供电形式的电路接法，从 VDD 引脚接入一个外部电源，这样做的好 处是单总线上不需求强上拉，并且总线不用在温度转化期间总坚持高电平。 温度传感器 DS18B20 内部均有一个独立的 64 位序列号，单片机经过序列号 可以对一条总线 进行操控，读取它们的温度。但要完结这个操 作，软件规划比较复杂，一起存在一个缺陷便是速度太慢。无法适用于一些实时 性要求高的测温场合。所以本规划采纳一种运用单片机的并口，同步快速读取 4 支 DS18B20 的办法。本体系的温度丈量模块电路规划如图 2.2 所示，接线电路具 体阐明如下： 四支温度传感器 DS18B20 的第 1 脚接地； 四支温度传感器 DS18B20 的第 2 脚别离串联一个 10kΩ的电阻； 四支温度传感器 DS18B20 的第 2 脚别离接单片机的 P2.0～P2.3 口； 四支温度传感器 DS18B20 的第 2 脚及第 3 脚 图 2.3 体系温度丈量模块电路规划 2.3 体系硬件电路规划图 学习材料 收拾共享 word 专业收拾 由 DS18B20 和单片机 AT89C51 以及相关外围电路组成的高精度、多点温度测 量体系的电路规划如图 2.3 所示。 图 2.3 体系的硬件电路规划 2.4 小结 本章介绍了体系硬件电路规划的办法，根据课题需求，要点评论了 DS18B20 芯片在多点丈量温度时与单片机的接法。外围硬件资源根据框图规划出试验电路 图，这些电路是做出体系电路板及软件可以正确运转的根底。 3 软件程序规划及调试 3.1 体系软件程序规划 学习材料 收拾共享 word 专业收拾 开端 调用初始化子程序 设置越过 ROM 指令 CCH 调用写指令子程序 读取温度数据 调温度数据处理子程序 设置发动温度转化令 44H 调用写指令子程序 延时 调用初始化子程序 设置越过 ROM 指令 CCH 调用写指令子程序 设置读数据指令 BEH 调用 写指令子程序 调 LED 显现子程序 图 3.1 体系主程序履行流程图 主程序履行流程如图 3.1 所示，主程序先对各 DS18B2O 及 LED 进行初始化， 然后重复调用 DS18B20 的写指令和读数据模块，最终将数据处理后送 LED 显现. 4 定论 本课题将多个 DS18B20 和 AT89C51 单片机相结合完结了多点温度丈量。关于 单片机的独立操控外设而言，在技能上难度不大，所以，本文没有要点介绍，然 而，多点温度丈量技能，本文结合接口芯片 DS18B20 用很大的篇幅进行介绍 固件编程直接运用单片机的 C 言语，在速度上相关于单片机的汇编言语而言 学习材料 收拾共享 word 专业收拾 比较慢，可是具有很好的可读性。在多点温度丈量运用规模越来越宽的今日，只 有把握了固件程序的编写，才或许开宣布一个好多点温度丈量体系。 在多个 DS18B20 与单片机的通信中，经过 I／O 并口传输，能快速丈量多点 温度，并循环显现到 LED 上。 从成果来看，根据 DS18B20 单总线协议和单片机的运用常识，本次试验成功 地完结了根据 DS18B20 的多点温度丈量体系的功用，并开发了其温度差显现功 能，如果有需求，想要显现温度平均值，只需经过更改几个句子就可以完结，需 要持续丈量更多的温度点，则只需依照前面评论的 DS18B20 的接口电路与单片机 衔接好，再持续多加相应的温度丈量、显现和报警程序就能完结。因而，本规划 的拓展性很强。 参考文献 ［1］王红玲等．根据 AT89C51 的多点温度检测体系规划［J］．现代电子技能，2010（9）： 126-128. ［2］潘勇，孟庆斌.根据 DS18B20 的多点温度丈量体系规划［J］．电子丈量技能， 2008（9）： 91-93. 学习材料 收拾共享 word 专业收拾 学习材料 收拾共享