畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的可報(bào)警數(shù)字溫度探測(cè)器的設(shè)計(jì)

1、目 錄摘要IAbstractII第一章 緒論1第二章 設(shè)計(jì)方案22.1 設(shè)計(jì)任務(wù)22.2 設(shè)計(jì)要求22.3 測(cè)量溫度模塊的論證與比較22.4 顯示模塊的論證與比較32.5 鍵盤設(shè)計(jì)方案的論證與比較3第三章 硬件設(shè)計(jì)43.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖43.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)43.3 測(cè)溫電路設(shè)計(jì)53.4 1602LCD液晶模塊的設(shè)計(jì)6第四章 控制器的說明84.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介84.2 單片機(jī)的發(fā)展概述84.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域84.4 單片機(jī)的發(fā)展及趨勢(shì)94.5 DS18B20簡(jiǎn)介94.6 DS18B20的主要特性10 4.7 DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)104.8 DS18B20的測(cè)溫原理114

2、.9 DS18B20應(yīng)用電路11第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)135.1 主程序流程圖135.2 液晶顯示流程圖135.3 報(bào)警程序流程圖14第六章 軟硬件的測(cè)試166.1 軟件測(cè)試166.2 硬件測(cè)試17總結(jié)18參考文獻(xiàn)19附錄21基于單片機(jī)的可報(bào)警溫度探測(cè)器設(shè)計(jì) 摘要：本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為主控制裝置的微機(jī)，一個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20新型溫度傳感器。主要包括硬件電路和系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。硬件電路主要包括主控制器，測(cè)溫電路和顯示電路等組成，主控制器采用單片機(jī)AT89S52單片機(jī)，DS18B20溫度傳感器，1602液晶顯示電路采用直讀顯示；系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換命令子程序，計(jì)算

3、溫度子程序和顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。此外，還介紹了系統(tǒng)的調(diào)試與分析。關(guān)鍵詞：AT89S52單片機(jī)、DS18B20溫度傳感器、1602LCD液晶顯示器Alarm Design Temperature Detector Based on MCUAbstract:This design USES the single chip microcomputer as the main control device of the computer, a digital temperature sensor DS18B20 new type of temperature sensor. Mainly inclu

4、des the hardware circuit and the program design of the system. Hardware circuit mainly includes the main controller, temperature measurement circuit and display circuit and so on, main controller by single chip microcomputer AT89S52 single chip, DS18B20 temperature sensor, 1602 liquid crystal displa

5、y circuit adopts direct reading; System program mainly includes the main program, read the temperature subroutine, temperature conversion command subroutine, calculated temperature subroutine and display the data refresh subroutine etc. In addition, also introduced the system debugging and analysis

6、.Keywords: AT89S52 MCU, DS18B20 temperature sensor, LCD liquid crystal display 1602第一章 緒論眾所周知，如今的工業(yè)生產(chǎn)高度現(xiàn)代化，溫度作為我們必須要掌握的主要參數(shù)，已經(jīng)滲透到各種工業(yè)制造的領(lǐng)域，并且在其中扮演著重要的角色。人們急需對(duì)這一個(gè)重要的參數(shù)做出準(zhǔn)確的檢測(cè)以及分析，從而及時(shí)的控制這一個(gè)參數(shù)使其減少對(duì)人類生活和生產(chǎn)的危害。MCS - 52單片機(jī)控制溫度具有更多的優(yōu)點(diǎn)。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且方便控制。正因?yàn)檫@些特點(diǎn)我們可以更有效地控制溫度，達(dá)到技術(shù)上的指標(biāo)，產(chǎn)品的質(zhì)量也被大大的提高。所以采用單片機(jī)控制溫度是我們生活和

7、生產(chǎn)上的一個(gè)很常見的問題。此次我們將研究并且設(shè)計(jì)一款以單片機(jī)為主控元件，再通過溫度傳感器并且直接在LCD顯示溫度、達(dá)到溫度檢測(cè)并且報(bào)警的現(xiàn)象。第二章 設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)我們將MCS52單片機(jī)和DS18B20數(shù)字溫度傳感器組合在一起，在這兩個(gè)器件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一款檢測(cè)溫度并且報(bào)警的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)將進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，將測(cè)量的當(dāng)前溫度實(shí)現(xiàn)在LCD上顯示。此前我們會(huì)設(shè)置我們所要求的被控溫度上下限。此時(shí)顯示的溫度會(huì)與我們?cè)O(shè)置的溫度進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到我們?cè)O(shè)置的限度值，報(bào)警并且點(diǎn)亮報(bào)警燈。2.2 設(shè)計(jì)要求這個(gè)溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著極其嚴(yán)格的要求，首先我們要掌握MCS-52單片機(jī)和數(shù)字溫度傳感器的原理及特性。然后根

8、據(jù)這些特性的作用使硬件合理的搭配在一起并起到監(jiān)測(cè)溫度的作用。軟硬件的開發(fā)要做到合理，從而使得該系統(tǒng)更加完善。2.3 測(cè)量溫度模塊的論證與比較方案一原理框圖下圖所示。溫度電壓轉(zhuǎn)換電路信號(hào)調(diào)理電路A/D轉(zhuǎn)換電路雙限報(bào)警電路1602液晶顯示Tx圖2.1 方案一原理框圖方案二原理框圖下圖所示。AT89C52單片機(jī)數(shù)字溫度傳感器雙限報(bào)警系統(tǒng)1602液晶顯示系統(tǒng)圖2.2 方案二原理框圖本次設(shè)計(jì)我們采用的方案二，方案二較方案一相比電路更加的簡(jiǎn)潔一些。并且實(shí)現(xiàn)硬件和調(diào)試等方面都比較理想，更容易去實(shí)現(xiàn)。從性價(jià)比方面說也更加的高一些。2.4 顯示模塊的論證與比較方案一：LED數(shù)碼顯示的造價(jià)相對(duì)偏低，一般會(huì)組成大的

9、顯示屏幕，例如我們所看到的電視墻。它是利用發(fā)光二極管作為像素單元組成。所以方案一就是采用數(shù)碼管作為顯示模塊。方案二：利用LCD液晶作為顯示模塊。它的像素單元是液晶屏中的一個(gè)小模塊。造價(jià)高但是顯示比較精致成像也比較清晰。它一般適用于相對(duì)比較小的器件。它的功耗低。在我們平常用的手機(jī)，電腦上都比較常見。這上面的兩種方式，數(shù)碼管顯示我們都知道需要譯碼和編碼來進(jìn)行顯示，我們完全可以不必要增加硬件和軟件上的困難。而把液晶看做集成電路，只要簡(jiǎn)單的發(fā)送命令和讀寫數(shù)據(jù)就行了。所以我們選擇方案二。2.5 鍵盤設(shè)計(jì)方案的論證與比較我們的鍵盤設(shè)計(jì)一樣擁有兩種方式。第一個(gè)是矩陣型鍵盤，它的行與列的交叉點(diǎn)是沒有互相關(guān)系的

10、,它們只要一個(gè)按鍵就可以接通，一般按鍵很多的時(shí)候才會(huì)用這個(gè)方法。另一種就是獨(dú)立鍵盤的方案，它的按鍵電路時(shí)各自獨(dú)立的，占用著一條數(shù)據(jù)線。一個(gè)鍵按下后，它對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線的電平就會(huì)變低。單片機(jī)讀入就為零，這時(shí)候的表示就是鍵位閉合。要是沒有鍵位閉合就表示都處于高電平位置。我們的設(shè)計(jì)鍵位比較少，所以會(huì)采用第二種方式，這樣就會(huì)更加的實(shí)惠。第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖單片機(jī)數(shù)據(jù)采集傳感器鍵盤控制越限報(bào)警顯示電路控制電路 圖3.1 控制器設(shè)計(jì)總體框圖我們知道溫度的變化是很慢的，而且檢測(cè)的溫度精確度是有待商榷的。所以根據(jù)這寫特點(diǎn)我們采用AT89S52單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的中心控制點(diǎn)，在這個(gè)中心的基礎(chǔ)上建

11、立起一個(gè)完整的硬件模塊。加入DS18B20溫度傳感器對(duì)現(xiàn)實(shí)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的探測(cè)與采集數(shù)據(jù)，采集完的溫度數(shù)據(jù)輸送給1602LCD液晶顯示。這就是我們系統(tǒng)的整體框架。這樣的設(shè)計(jì)模塊結(jié)構(gòu)是很簡(jiǎn)潔的。檢測(cè)的精確度也是比其他檢測(cè)器是好很多的，適用于更多的地方，有很大的實(shí)用性。這個(gè)溫度控制系統(tǒng)的功能還是比較豐富的：1、 控制溫度的設(shè)定波動(dòng)范圍小于1%，測(cè)量溫度與實(shí)際溫度差異小于1%；2、 可以自我控制提高溫度上限以及降低溫度下限；3、 實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前溫度值； 4、 按鍵控制：設(shè)置運(yùn)行鍵、加一鍵、減一鍵；5、 越限報(bào)警3.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)我們都知道單片機(jī)其實(shí)就是很小的一塊芯片。它作為一種集成電路芯片，

12、是采用高精度的制作、高規(guī)格的集成電路技術(shù)將中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM以及多種I/O口和中斷系統(tǒng)等功能匯集在一塊芯片上從而構(gòu)成一塊小而全面的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)的復(fù)位電路是單片機(jī)一個(gè)很重要的構(gòu)成，它通過在單片機(jī)的RST上電阻和電容，進(jìn)行上電復(fù)位。復(fù)位如果有效復(fù)位電平就會(huì)保持兩個(gè)時(shí)鐘周期或者更多周期。按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩個(gè)部分構(gòu)成了復(fù)位電路。上電復(fù)位通常是以引腳連接電容到VCC在連接一個(gè)電阻到GND；而在復(fù)位電路上并聯(lián)開關(guān)，按下開關(guān)電容就會(huì)被進(jìn)行放電引腳也會(huì)被拉到高電平這樣的復(fù)位方式一般稱作按鍵復(fù)位。AT89C52單片機(jī)的振蕩源是使用十二兆赫茲的晶振產(chǎn)生的，在因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部

13、本身就含有自身的振蕩電路，所以在外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容的就可以了，兩個(gè)電容的大小一般是取十五皮法到五十皮法這個(gè)范圍之間。我們的單片機(jī)所要求的時(shí)鐘頻率通常就是外部的晶振結(jié)合內(nèi)部的振蕩電路產(chǎn)生的。圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.3 測(cè)溫電路設(shè)計(jì)在溫度采集電路的這一部分，溫度傳感器DS18B20的特性促使我們有著這個(gè)更好的選擇。我們利用它來進(jìn)行溫度的讀取與采集。它是一款新型的一線式數(shù)字溫度傳感器，擁有著3個(gè)引腳；測(cè)量范圍較其他傳感器而言更加寬廣，低能達(dá)到-55，高能達(dá)到+125，而且測(cè)量精度也很低，很適合我們的實(shí)驗(yàn)要求，因?yàn)樗木冗_(dá)到了0.5；而且中央處理器僅僅只需要用一個(gè)端口就可以實(shí)現(xiàn)與DS

14、18B20的通信連接。它的這些特性使我們更加確定它作為我們測(cè)溫的主要器件。溫度采集電路下圖所示。圖3.3 溫度采集電路3.4 1602LCD液晶模塊的設(shè)計(jì)我們選擇了LCD液晶來作為顯示模塊的設(shè)計(jì)，它能更好的搭配我們其他的元件使的整體的操作更加簡(jiǎn)單，外觀也不復(fù)雜。只需把采集到的溫度以及要求的指令輸送進(jìn)去然后它進(jìn)行顯示即可。液晶報(bào)警電路下圖所示。圖3.4 液晶溫度顯示報(bào)警電路我們都知道，液晶顯示模塊是由一個(gè)慢顯示器件構(gòu)成的，通常在執(zhí)行指令之前都要先確認(rèn)模塊是不是低電平，因?yàn)榈碗娖奖硎静幻?。如若不是，那么指令?huì)失敗。一般先輸入顯示字符地址來達(dá)到顯示字符的目的。輸入地址也就是顯示哪塊的字符。下表我們會(huì)

15、列出模塊內(nèi)部的顯示地址已做參考。表3.1 1602液晶內(nèi)部顯示地址12345678910111213141516000102030405060708090A0B0C0D0E0F404142434445464748494A4B4C4D4E4F例如表中我們看到的第二行第一個(gè)字符的地址是40H，那么我們?cè)趺炊ㄎ坏竭@個(gè)位置呢。首先寫入顯示地址時(shí)要求最高位D7的電平恒定為高電平1所以實(shí)際上我們寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）10000000B（80H）11000000B（C0H）。下面就是我們?cè)?602液晶模塊中通過以上方式定位到第一行第1個(gè)字符的位置顯示字母“A”的程序: ORG0000H

16、。第四章 控制器的說明4.1 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用了超大規(guī)模技術(shù)把CPU，存儲(chǔ)器、輸入輸出電路等眾多電路集成到一塊芯片上，構(gòu)成了最小并且很完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這個(gè)芯片上的所有電路都有效合理的配合著。在相互的配合與協(xié)作下精準(zhǔn)、高效的完成所給出的指令與任務(wù)。單片機(jī)的問世不僅帶來的龐大的經(jīng)濟(jì)效益，在人類的控制歷史上也占據(jù)著重要的地位，4.2 單片機(jī)的發(fā)展概述在上個(gè)世紀(jì)七十年代左右單片機(jī)就已經(jīng)誕生了,例如Fairchild公司研究的一款叫做F8單片機(jī)。為了構(gòu)成最小的的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)我們采用大規(guī)模集成電路技術(shù)，CPU、RAM、ROM以及I / O通信端口然后將其集成在同一塊芯片上。相比較之

17、下現(xiàn)代單片機(jī)增加了中斷電路單元這個(gè)模塊,使得現(xiàn)在的單片機(jī)功能更加的強(qiáng)大復(fù)雜。到了八十年代，單片機(jī)已經(jīng)能被各大公司廣泛生產(chǎn)并且功能變得更加強(qiáng)大，有很多個(gè)系列，品種也達(dá)到三百多種，這時(shí)候的單片機(jī)才在真正意義上被稱作單片機(jī)，功能變得越來越強(qiáng)大，容量也越來越大，尋址空間甚至達(dá)到了64kB，在這個(gè)時(shí)期，單片機(jī)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。單片機(jī)已經(jīng)在歷史上開始進(jìn)入新的篇章，此時(shí)的單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域變得更加廣泛，智能化的發(fā)展道路讓許多家電、科技產(chǎn)品更加傾向魚使用單片機(jī)。 在經(jīng)過了十年，到了九十年代，單片機(jī)已經(jīng)進(jìn)入了飛速發(fā)展的時(shí)代，世界上各大公司已經(jīng)相繼的開發(fā)了功能更加強(qiáng)大的單片機(jī)。美國的Microchip公司發(fā)

18、布了新一代的PIC系列單片機(jī)。這是一種完全不兼容MCS-51的單片機(jī)，得到了業(yè)界廣泛認(rèn)同，它的33條精簡(jiǎn)指令集讓眾多的民眾被吸引。，使人們從INTEL的111條復(fù)雜指令集中走出來。PIC單片機(jī)獲得了快速的發(fā)展，在業(yè)界中占有一席之地。九零年代在單片機(jī)的發(fā)展史上出現(xiàn)了一個(gè)重要的里程碑，美國因特爾公司推出了一款超極32位單片機(jī)，這引起了了世界性的轟動(dòng)，產(chǎn)品繼而被投放進(jìn)了市場(chǎng)。在此階段，單片機(jī)的種類前仆后繼的產(chǎn)生。8位、16位以及32位單片機(jī)已經(jīng)成了潮流現(xiàn)象。其中八位的單片機(jī)扔由于有著眾多其他單片機(jī)所不能及的特點(diǎn)仍占著主要的地位。例如價(jià)格便宜、品種繁多、開發(fā)方便等。4.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)

19、域廣泛。并且在這些領(lǐng)域上都有著重要的作用。以下我們列舉了幾個(gè)方面：1、在智能儀器方面由于單片機(jī)特點(diǎn)比較清晰。它體積小、控制強(qiáng)、靈活方便的等眾多優(yōu)點(diǎn)，它可以被應(yīng)用到智能儀器中，再配合不同的傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)各種物理量的檢測(cè)。由于單片機(jī)使得儀器更加智能化、數(shù)字化、功能更加強(qiáng)大。精密的測(cè)量?jī)x器都被廣泛應(yīng)用。2、在工業(yè)控制方面各種形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本都離不開單片機(jī)的強(qiáng)勢(shì)加入。工廠中流水線的智能化管理、電梯的自我控制、以及網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)都有著單片機(jī)的功勞3、在家用電器方面家用電器方面來講，我們每天所看的電視，做飯用的電飯煲，洗衣用的洗衣機(jī)，冷凍收藏的冰箱基本上也都用到了單片機(jī)的控制。4、在通

20、信領(lǐng)域中方面我們每天所打的電話如何取得通信呼叫，如何從遙遠(yuǎn)的地方收取到信息，這都與單片機(jī)有著密不可分的關(guān)系，通過單片機(jī)的智能化控制，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備之間的聯(lián)系提供了可很好的物質(zhì)條件。 5、在醫(yī)用設(shè)備方面單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途也被廣泛的發(fā)展。我們所看到的呼吸機(jī)，心跳檢測(cè)機(jī)都離不開它的智能化檢測(cè)與控制。另外，單片機(jī)在國防航空航天，教育等諸多領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途，它與我國的進(jìn)步有著密切的聯(lián)系。 4.4 單片機(jī)的發(fā)展及趨勢(shì)如今的時(shí)代可以說單片機(jī)已經(jīng)被普及的不能再普及了。單片機(jī)的種類也是達(dá)到了讓人眼花繚亂的程度。世界上各個(gè)芯片公司也都生產(chǎn)出自己的單片機(jī)。從以前的8位到現(xiàn)在的32位。種類可以說

21、是應(yīng)有盡有，數(shù)不勝數(shù)。他們各有各的特色，形成互補(bǔ)之勢(shì)。尤其是C51系列成為了單片機(jī)的主流。由此我們也可以看出單片機(jī)的發(fā)展迅猛，它的未來還很長(zhǎng)。根據(jù)它的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)計(jì)以后的單片機(jī)會(huì)朝著以下幾類去發(fā)展。1、低功耗CMOS化如今市場(chǎng)上我們所見的單片機(jī)的功耗大部分都是在100mW左右，但隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技的發(fā)展迅猛，我們不會(huì)希望單片機(jī)的功耗還會(huì)是這么高，降低它的功耗是勢(shì)在必行的。所以現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都會(huì)采用了互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝。CMOS盡管功耗相對(duì)來說比較低，但還是由于它的物理特征決定了它工作效率不會(huì)太高，所以我們需要一個(gè)效率高且功耗低的材料。CHMOS則有著高速和低功耗兩種兼?zhèn)?/p>

22、的特點(diǎn)，他的這兩個(gè)特點(diǎn)足夠使他更適合在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合。所以預(yù)計(jì)這一類功耗低的工藝將是今后一段時(shí)期內(nèi)單片機(jī)發(fā)展的主要研究對(duì)象。2、微型單片化由于現(xiàn)在人類對(duì)科技產(chǎn)物的實(shí)用美觀以及便捷上有著很大的要求。所以對(duì)單片機(jī)的要求也會(huì)越來越大。人們需要功能強(qiáng)大的物件但如果太大會(huì)影響人們對(duì)它的實(shí)用性。所以便會(huì)要求廠商去聲場(chǎng)更強(qiáng)大但是芯片確更小的單片機(jī)。所以在未來單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)上回更趨向更強(qiáng)更小上。4.5 DS18B20簡(jiǎn)介數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持一線總線接口的溫度傳感器，在這個(gè)傳感器的內(nèi)部使用了在板專利技術(shù)。而在較為傳統(tǒng)的模擬信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)距離的溫度測(cè)量中需要解決大部分技

23、術(shù)問題，否則很難達(dá)到較高的測(cè)量精度。另外在檢測(cè)的過程中有很多的干擾來自非人為因素從而導(dǎo)致測(cè)量精度偏低。因此我們急需一款抗干擾強(qiáng)的，精度高的溫度傳感器。所以說新型的數(shù)字傳感器DS18B20的問世解決了我們的問題。它的體積小，精度更高。支持一線總線等優(yōu)點(diǎn)，能夠在現(xiàn)實(shí)中對(duì)溫度采集取得更加理想的效果。4.6 DS18B20的主要特性DS18B20有著操作簡(jiǎn)單，能夠簡(jiǎn)化電路等一系列優(yōu)點(diǎn)，是它能夠被人們所關(guān)注的重要原因。若不小心將芯片接反，雖然不會(huì)毀掉芯片，但卻不能完成工作。DS18B20相比其他芯片來說，擁有更高的換算速度。DS18B20的精度也較優(yōu)于其他芯片，它的工作溫度在之間，其中當(dāng)溫度處于時(shí)誤差僅

24、為。DS18B20可用于多點(diǎn)組網(wǎng)，提高溫度測(cè)量精度、效率。DS18B20供電方式簡(jiǎn)單，電壓適應(yīng)度強(qiáng)，可在的電壓環(huán)境下穩(wěn)定工作。DS18B20采用單線接口方式，也能完成與CUP的雙向通信。DS18B20集成度高、體積小、能夠最大化的簡(jiǎn)化電路。當(dāng)分辨率為時(shí)，測(cè)量的溫度為，測(cè)量準(zhǔn)確度高。檢測(cè)數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式傳輸?shù)教幚砥髦?，同時(shí)伴有驗(yàn)證碼，這使得它具有較強(qiáng)的抗干擾和自測(cè)能力。4.7 DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖6.7-1所示，DS18B20含64位只讀存儲(chǔ)器、溫度傳感器、溫度報(bào)警控制定時(shí)器和、16為虛擬寄存器四部分組成。 圖4.1 DS18B20外形及引腳排列圖圖4.2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)

25、圖4.8 DS18B20的測(cè)溫原理有上節(jié)的結(jié)論參數(shù)可以知道，當(dāng)分辨率設(shè)置為時(shí)，測(cè)量的溫度應(yīng)該為，測(cè)量準(zhǔn)確度高，運(yùn)算時(shí)間為。在DS18B20中由TL產(chǎn)生的脈沖信號(hào)與計(jì)數(shù)器1進(jìn)行減法運(yùn)算。若計(jì)數(shù)器減少為0，溫度寄存器自加一，此時(shí)計(jì)數(shù)器1的值被復(fù)位，并對(duì)脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，直至計(jì)數(shù)器2減為0，這時(shí)帶測(cè)的溫度就是寄存器中的數(shù)值。4.9 DS18B20應(yīng)用電路DS18B20溫度測(cè)量系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，溫度測(cè)量精確度較高、電路簡(jiǎn)單、端口占用率低等優(yōu)點(diǎn)。下面是對(duì)DS18B20不同測(cè)溫方式下的應(yīng)用電路：1. 如圖6.9-1是DS18B20采用寄生電源工作方式的電路設(shè)計(jì)圖。在此工作環(huán)境下工作，在DQ為高電位時(shí)DS18B20

26、從CPU中充電，完成工作；當(dāng)DQ位低電位，通過內(nèi)部電容放電，支持完成工作，直至DQ再次為高電位，再為自己充電。寄生電源的優(yōu)點(diǎn)有很多其中主要有：電路復(fù)雜度低，一個(gè)輸入輸出接口便能完成測(cè)量。獲取ROM中的數(shù)據(jù)條件簡(jiǎn)單。容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量，對(duì)電源要求低。另外為了確保測(cè)量的精度，需在輸入輸出端保持充足的電量，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們要確保Vcc保持在5V。否則會(huì)造成極大誤差甚至無法轉(zhuǎn)換溫度。圖4.3 寄生電源方式 2. 如圖6.9-2將Vdd與工作電壓相連，是DS18B20采用外部供電的電路設(shè)計(jì)圖。在此工作環(huán)境下工作，易于實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度測(cè)量。 圖4.4 外部供電方式單點(diǎn)測(cè)溫電路 圖4.5 外部供電方式的多點(diǎn)

27、測(cè)溫電路圖外部供電方式被人們廣泛的應(yīng)用。對(duì)于這種工作方式來說，不論是穩(wěn)定性、可靠性，還是克服外在客觀的問題，例如干擾、設(shè)計(jì)思路，都比寄生工作方式要優(yōu)秀。最關(guān)鍵的，外部供電實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)的溫度測(cè)量。第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 主程序流程圖我們初步的對(duì)單片機(jī)的主程序進(jìn)行設(shè)計(jì)并討論，這個(gè)初級(jí)階段的設(shè)計(jì)包含了溫度的讀取、顯示、報(bào)警三個(gè)子程序的系統(tǒng)。根據(jù)下圖所示，首先由主程序調(diào)用DS18B20溫讀取溫度收集,然后發(fā)送到液晶顯示器。在系統(tǒng)內(nèi)部自動(dòng)判斷所測(cè)到的數(shù)據(jù)是否超出了我們所設(shè)定的溫度上下限。如果超出就可以執(zhí)行報(bào)警程序；如果沒有超出，就會(huì)執(zhí)行返回程序再次執(zhí)行以上步驟。開始設(shè)定初值從DS18B20中讀取溫度值

28、調(diào)用讀取函數(shù)，將其液晶編碼并顯示數(shù)值將讀取的溫度寓所設(shè)置的上下限比較，判斷是否超出范圍調(diào)用報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警器報(bào)警返回圖5.1主程序流程圖5.2液晶顯示流程圖在1602顯示程序中，程序會(huì)自動(dòng)先將初始的標(biāo)識(shí)給清除。然后液晶才會(huì)接收溫度值并且進(jìn)行顯示。過后程序執(zhí)行延遲，延遲過后，根據(jù)以上步驟接收下一組數(shù)據(jù)并且顯示下去。1602顯示流程圖如圖所示。開始清除初始標(biāo)志將溫度送至液晶顯示延時(shí)清除標(biāo)志返回圖5.2 譯碼顯示流程圖5.3 報(bào)警程序流程圖我們?cè)诔绦騼?nèi)部已經(jīng)寫入了自我比較指令，當(dāng)讀取到的溫度顯示同時(shí)也會(huì)與我們所設(shè)定的上下限溫度進(jìn)行比較。比較的過程會(huì)如下圖進(jìn)行下去。圖5.3 報(bào)警程序流程圖5.4報(bào)警處理

29、系統(tǒng)正常工作，之后開始所有的DS18B20溫度轉(zhuǎn)換，您可以使用報(bào)警搜索命令ECH發(fā)現(xiàn)溫度高于或低于TL值報(bào)警DS18B20讀ROM代碼，檢查通過AVR單片機(jī)內(nèi)部測(cè)量定位點(diǎn)在E2PROM芯片進(jìn)行了介紹和傳感器64 ROM代碼表之間的關(guān)系，得到報(bào)警DS18B20的數(shù)字的位置，從而啟動(dòng)語音報(bào)警、緊急報(bào)警的位置是在LCD上顯示的數(shù)字。第六章 軟硬件的測(cè)試6.1 軟件測(cè)試在我們應(yīng)用的PROTUES軟件中，電路圖連接好后在單片機(jī)中導(dǎo)入Keil生成的“溫度監(jiān)測(cè).HEX”程序文件。DS18B20系統(tǒng)中設(shè)置的溫度初值上限為40和下限位20。因?yàn)楫?dāng)前溫度會(huì)比較低，所以剛開時(shí)蜂鳴器會(huì)發(fā)出響聲。在該軟件仿真中，調(diào)節(jié)溫

30、度傳感器DSI18B20的按鈕可以對(duì)設(shè)置的上下限溫度值進(jìn)行改變，當(dāng)上下限的溫度值高出或者低于實(shí)時(shí)溫度，警器報(bào)警。改變上限溫度或下限溫度，可解除報(bào)警器報(bào)警，液晶顯示的數(shù)值也會(huì)隨即改變。電路仿真如圖所示。圖6.1 44.3時(shí)，仿真電路圖使DS18B20的溫度值在099之間變化，仿真數(shù)據(jù)如表3所示。表6.1 099溫度范圍內(nèi)電路仿真情況統(tǒng)計(jì)表設(shè)置溫度值051015182023252729數(shù)碼管顯示051015182023252729是否報(bào)警是是是是是是是是是是設(shè)置溫度值30313540506070809099數(shù)碼管顯示30313540506070809099是否報(bào)警是是是是是是是是是是6.2硬件測(cè)試

31、硬件焊接完成然后檢查電路確定無誤后，給電路通上5V電壓。再利用萬用表對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量發(fā)現(xiàn)電壓都正確，導(dǎo)入單片機(jī)相關(guān)的程序，開始進(jìn)行測(cè)量，打開開關(guān)發(fā)現(xiàn)如下問題。單片機(jī)的復(fù)位電路時(shí)而不工作。經(jīng)過反復(fù)測(cè)量發(fā)現(xiàn)由于軟件仿真的相對(duì)比較理想復(fù)位電路中所選擇的電容沒有起到作用。于是在復(fù)位電路的基礎(chǔ)上并聯(lián)一個(gè)較大的電容，在將單片機(jī)的EA腳接上電源，復(fù)位有效。總結(jié)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是設(shè)計(jì)一個(gè)溫度報(bào)警系統(tǒng)。在忙碌了將近兩個(gè)多月后，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)也即將完成。由于在經(jīng)驗(yàn)上還有很多不足，很多方面難免會(huì)考慮的不周全或者做的不到位還好有老師的監(jiān)督指導(dǎo)和同學(xué)們的鼓勵(lì)支持。否則僅僅憑著我一個(gè)人完成這個(gè)設(shè)計(jì)是很困難的。在這次的設(shè)計(jì)中，有很多的只是使我們平時(shí)課堂上學(xué)不到的。例如：電路的設(shè)計(jì)與制作、器件的選擇和購買、程序的設(shè)計(jì)以及之后的系統(tǒng)調(diào)試還有很多的編程與對(duì)相關(guān)軟件的認(rèn)識(shí)等等。此次設(shè)計(jì)感受頗深。過程中遇到很多問題是很正常