畢業(yè)論文-基于單片機的溫度采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、大連東軟信息學院高職畢業(yè)設計（論文）論文題目論文題目：基于單片機的溫度采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)系 所： 電子工程系 專 業(yè)： 嵌入式系統(tǒng)工程 學生姓名： 學生學號： 指導教師： 導師職稱： 講師 完成日期： 2013 年 4 月 25 日 大連東軟信息學院Dalian Neusoft University of Information大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文） 摘要 V基于單片機的溫度采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)摘 要溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，同時也是常見的工藝參數(shù)之一,在農(nóng)工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中，占據(jù)著極其重要的地位。隨著社會的發(fā)展，溫度的測量及控制變得越來越重要。溫度是生活中不可或缺的一部分。此

2、次研究的目的主要是讓生活在信息時代的我們將所學知識應用于生產(chǎn)生活中，掌握溫度控制系統(tǒng)設計的流程方案的論證選擇實施與完善。本次畢業(yè)設計利用單片機結合傳感器技術而開發(fā)設計了這一溫度采集系統(tǒng)。本文描述了基于單片機STC89C52RC型號和溫度傳感器DS18B20的溫度控制系統(tǒng)的設計方案與軟硬件實現(xiàn)方案。系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集溫度數(shù)據(jù)，LCD1602同步顯示溫度設定值和當前測量值。DS18B20是美國DALLAS半導體公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號供處理器處理。以DS18

3、B20為代表的新型單總線數(shù)字式溫度傳感器及溫度測量和A/D轉換于一體，直接輸出數(shù)字量，與單片機接口電路結構簡單，廣泛適用于距離遠、節(jié)點分不多的場合，具有較強的推廣應用價值。單片機型號的選擇是根據(jù)項目內容而定的，并不是什么型號單片機都可以用。既需要考慮選用的單片機能否在不需要外擴的情況下就可以滿足要實現(xiàn)的功能。例如：單片機的存儲器空間大小、單片機的I/O口數(shù)等。還要考慮單片機的性價比，是否容易買到等一些外部因素。本次設計實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無線收發(fā)，利用一個溫度傳感器發(fā)送溫度，另一個模塊接收并且在LCD上顯示當前的溫度。系統(tǒng)具有控制方便、簡單和靈活性大等優(yōu)點，經(jīng)過反復測試，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。關鍵詞：DS

4、18B20，單片機，藍牙串口通信大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文） AbstractDesign and Implementation of Single-Chip Temperature Acquisition System AbstractTemperature is a basic environmental parameters, but also one of the common parameters, in agro-industrial production and daily life, occupy a very important position. With the de

5、velopment of society, the measurement and control of temperature becomes increasingly important. Temperature is an integral part of life.The main purpose of the study is to make living in the information age, we will learn the knowledge used in the production of life, master argumentation temperatur

6、e control system design process and improve the implementation of the program of choice. The graduation project using microcontroller and sensor technology combined with the development and design of the temperature acquisition system. This paper describes a model-based microcontroller and temperatu

7、re sensor DS18B20 STC89C52RC temperature control system design and hardware and software solutions. System uses digital temperature sensor DS18B20 collecting temperature data, LCD1602 synchronized display the current temperature set point and the measured value. DALLAS DS18B20 is an American semicon

8、ductor company introduced the first chip to support bus line temperature sensor interface, it has a miniaturized, low power consumption, high performance, anti-interference ability and easy with microprocessors, etc., can be directly temperature for conversion into a serial digital signal processor.

9、 In DS18B20 as the representative of the new single-bus digital temperature sensor and temperature measurement and A/D converter in one, direct digital output, and the microcontroller interface circuit structure is simple, widely used in distance, the nodes of the few occasions, with more strong app

10、lication value.SCM model selection is based on the contents of the project, not what type microcontroller can be used. Both need to consider whether the chosen microcontroller without the need for external expansion to meet to achieve the function. For example: MCU memory space, MCU I/O port number

11、and so on. SCM also consider cost, is it easy to buy and some external factors.The graduation design was achieved wireless data transceiver, the use of a temperature sensor sends temperature, another module receives and displays the current temperature on the LCD. Control system has a convenient, si

12、mple, and flexibility advantages of large, after repeated testing, the system can be stable operation.Key words: DS18B20 ,SCM ,Bluetooth serial communication大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文） 目錄目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc386059157 h IAbstract PAGEREF _Toc386059158 h II第1章項目概述 PAGEREF _Toc386059159 h 11.1項目背景 PAG

13、EREF _Toc386059160 h 11.2項目簡介 PAGEREF _Toc386059161 h 11.3應用范圍 PAGEREF _Toc386059162 h 1第2章項目實施方案 PAGEREF _Toc386059163 h 22.1項目概述 PAGEREF _Toc386059164 h 22.1.1功能描述 PAGEREF _Toc386059165 h 22.1.2設計主要內容 PAGEREF _Toc386059166 h 22.2方案論證 PAGEREF _Toc386059167 h 32.2.1系統(tǒng)分析 PAGEREF _Toc386059168 h 32.2.

14、2系統(tǒng)功能劃分 PAGEREF _Toc386059169 h 32.2.3機型器件選擇 PAGEREF _Toc386059170 h 42.3開發(fā)環(huán)境 PAGEREF _Toc386059171 h 42.4硬件設計 PAGEREF _Toc386059172 h 42.4.1硬件系統(tǒng)框圖 PAGEREF _Toc386059173 h 42.4.2單片機最小系統(tǒng)電路設計 PAGEREF _Toc386059174 h 52.4.3溫度采集電路設計 PAGEREF _Toc386059175 h 102.4.4藍牙模塊電路介紹 PAGEREF _Toc386059176 h 152.4.5

15、顯示模塊電路設計 PAGEREF _Toc386059177 h 162.5軟件設計 PAGEREF _Toc386059178 h 182.5.1軟件系統(tǒng)結構 PAGEREF _Toc386059179 h 182.5.2溫度采集端（下位機） PAGEREF _Toc386059180 h 182.5.3溫度顯示端（上位機） PAGEREF _Toc386059181 h 18第3章項目實施過程 PAGEREF _Toc386059182 h 193.1硬件實現(xiàn)過程 PAGEREF _Toc386059183 h 193.1.1實施步驟 PAGEREF _Toc386059184 h 193

16、.1.2操作注意事項 PAGEREF _Toc386059185 h 193.2軟件實現(xiàn)過程 PAGEREF _Toc386059186 h 203.2.1實施步驟 PAGEREF _Toc386059187 h 203.2.2核心代碼 PAGEREF _Toc386059188 h 203.3調試過程 PAGEREF _Toc386059189 h 223.3.1硬件調試 PAGEREF _Toc386059190 h 223.3.2軟件調試 PAGEREF _Toc386059191 h 22第4章項目成果 PAGEREF _Toc386059192 h 234.1硬件成果物 PAGERE

17、F _Toc386059193 h 234.1.1溫度采集端 PAGEREF _Toc386059194 h 234.1.2溫度顯示端 PAGEREF _Toc386059195 h 234.2軟件成果物 PAGEREF _Toc386059196 h 234.2.1溫度采集端 PAGEREF _Toc386059197 h 234.2.2溫度顯示端 PAGEREF _Toc386059198 h 24第5章結 論 PAGEREF _Toc386059199 h 25參考文獻 PAGEREF _Toc386059200 h 26致 謝 PAGEREF _Toc386059201 h 27附 錄

18、 PAGEREF _Toc386059202 h 28大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文）- 第1章項目概述1.1項目背景溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學反應過程都與溫度密切相關，因此溫度控制是生產(chǎn)自動化的重要任務。溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，同時也是常見的工藝參數(shù)之一,在農(nóng)工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中，占據(jù)著極其重要的地位。隨著社會的發(fā)展，溫度的測量及控制變得越來越重要。此次研究的目的主要是讓生活在信息時代的我們將所學知識應用于生產(chǎn)生活當中掌握溫度控制系統(tǒng)設計的流程方案的論證選擇實施與完善。通過對溫度控制系統(tǒng)的設計、制作、了解信息采集測試、控制的全過程提高在嵌入式工程設計和實際操作

19、方面的綜合能力初步培養(yǎng)在完成項目過程中所應具備的基本素質和要求。培養(yǎng)研發(fā)能力通過對電子電路的設計初步掌握在給定條件和要求的情況下如何巧妙合理地去設計系統(tǒng)中的各部分電路并將它們有序的連接起來。1.2項目簡介本次畢業(yè)設計是利用單片機結合傳感器技術與藍牙串口通信技術而開發(fā)設計的一款溫度采集系統(tǒng)。采用的DS18B20是較為普遍使用的溫度傳感器。采集到的數(shù)據(jù)通過藍牙主機發(fā)送，另一模塊采用藍牙從機接收數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)溫度用該溫度采集器的顯示部分LCD1602液晶顯示器顯示出來，系統(tǒng)具有操作方便、簡單和靈活性大等優(yōu)點，經(jīng)過反復測試，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。1.3應用范圍溫度是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一,當

20、今社會溫度的測量與控制系統(tǒng)在生產(chǎn)與生活的各個領域中扮演著越來越重要的角色,溫度采集的技術的應用被認為非常廣泛而且極具潛力。大到工業(yè)生產(chǎn)上的冶金、對環(huán)境的隨時檢測、電力機房中溫度的測量、紡織廠、冷凍庫、糧倉、醫(yī)療衛(wèi)生等方面。小到家用冰箱、冷熱空調、電飯煲、太陽能熱水器等方面都得到了廣泛的應用。單片機溫度控制系統(tǒng)使溫度控制指標得到了大幅度提高。其使用量日益增多,其地位和作用也倍顯重要。溫度控制系統(tǒng)的廣泛應用使得這方面的研究意義頗為必要。溫度控制系統(tǒng)的結構組成.控制原理使用維護等方面的基礎內容已成為電子工程技術人員急需了解掌握的必要知識。大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文）- 第2章項目實施方案2.1項

21、目概述本次畢業(yè)設計內容是基于單片機的溫度采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。系統(tǒng)采用DS18B20這種較為普遍使用的溫度傳感器以及HC-06藍牙串口通信模塊分別對溫度進行采集、傳輸，DS18B20對溫度進行采集，將采集到的溫度傳給單片機，單片機通過藍牙主機向從機發(fā)送數(shù)據(jù)，從機接收數(shù)據(jù)并顯示當前所檢測到的溫度。本設計成果具有采集數(shù)據(jù)、傳輸顯示當先溫度的功能。2.1.1功能描述本次畢業(yè)設計可以實現(xiàn)以下功能：DS18B20溫度采集。DS18B20傳感器對當前所處環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)進行實時采集、檢測。藍牙傳輸。兩個單片機分別接一個藍牙主機和一個從機，朱從機配對之后，相當于一根串口線，包含了RXD,TXD兩組信號，兩個單

22、片機之間可以通過藍牙串口模塊串口通信。顯示功能。單片機將收到的溫度信號進行處理，然后把溫度數(shù)據(jù)顯示到顯示模塊上。2.1.2設計主要內容本次畢業(yè)設計所涉及的主要內容有：對STC89C52RC單片機的充分了解及部分應用。主要包括：單片機最小系統(tǒng)的設計（晶振電路、復位電路）、單片機外圍電路設計以及相應的程序設計。傳感器的應用。主要包括對DS18B20傳感器工作原理的詳細了解及應用，對DS18B20充分了解，了解DS18B20與單片機接口電路的設計，對DS18B20采集溫度的程序設計，其中包括對DS18B20溫度傳感器的初始化、設定精度，采集讀取溫度值等。LCD1602液晶顯示屏的應用。主充分了解LC

23、D1602芯片的引腳功能，其工作原理、硬件電路的連接方式、軟件程序設計。主要包括LCD1602初始化、清屏、數(shù)據(jù)讀入、讀取數(shù)據(jù)等。藍牙串口模塊的應用。藍牙串口模塊最主要的功能是取代串口線。掌握藍牙模塊各管腳的定義和其相應的硬件連接方式，程序代碼的編寫。2.2方案論證2.2.1系統(tǒng)分析基于單片機的溫度采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)其基本結構分為兩部分，一部分是溫度采集端整體結構設計，另一部分是溫度顯示端整體結構設計，溫度采集端的基本結構如圖2.1所示，溫度顯示端的基本結構如圖2.2所示。該系統(tǒng)的這兩個模塊均是主要以STC89C52RC單片機為核心芯片對電路進行控制的。其他附加電路還包含晶振電路設計、復位電

24、路設計、LCD液晶顯示電路設計、藍牙串口模塊電路、DS18B20溫度傳感器電路設計等外圍電路設計組成。圖2.1 溫度采集端功能模塊圖圖2.2 溫度顯示端功能模塊圖2.2.2系統(tǒng)功能劃分硬件功能：硬件部分主要包括溫度采集端的電路設計，溫度顯示端的電路設計，硬件電路的焊接，元器件的選擇、應用及連接等。軟件功能：軟件部分主要是程序的設計，它是建立在硬件電路的基礎上才能得以實現(xiàn)的。整個程序的設計主要包括DS18B20的初始化、溫度采集程序、LCD1602的初始化、溫度顯示程序、藍牙串口初始化、發(fā)送和接收等程序的設計。本次程序的難點在于溫度的采集以及實現(xiàn)藍牙之間的相互通信。通過硬件功能和軟件功能相結合，

25、能夠完成本次畢業(yè)設計的基本要求。硬件和軟件具體的設計流程、實現(xiàn)方法、實施步驟以及在整個設計的過程中需要注意到的一些問題，在以后的章節(jié)中我將會做出更加詳細的說明。2.2.3機型器件選擇主控芯片。該項目采用單片機作為整個系統(tǒng)的核心，用于控制整個系統(tǒng)，處理信號。針對本設計的特點，D/A、A/D功能不必采用專用單片機，但是為了便于實驗過程中的擴展，也不能過于用精簡的I/O口的單片機，綜合考慮，由于STC系列單片機具有51單片機內核，并且價格便宜，便于程序的下載。所以本次畢業(yè)設計中，采用STC89C52RC型號單片機。這種方案是一種較為理想的方案。傳感器模塊。我們實驗設計中最常見的溫度傳感器有兩種，分別

26、是DS18B20溫度傳感器和LM35溫度傳感器。它們都有其各自的優(yōu)缺點，相對比下來說LM35傳感器比DS18B20易編程，但是其硬件的電路設計相對于DS18B20復雜一些，而DS18B20支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它是一種新型單總線結構數(shù)字溫度傳感器，A/D轉換和溫度測量于一體，直接能夠輸出數(shù)字量，與單片機接口電路十分簡單，廣泛適用于距離遠、節(jié)點分不多的場合。所以在本次畢業(yè)設計中，采用DS18B20這種溫度傳感器。這種方案是一種理想的方案。顯示模塊。常用的數(shù)碼顯示器器件主要有LED數(shù)碼顯示器和LCD液晶顯示器。LCD顯示器具有散熱小、低功耗、屏幕調節(jié)方便等特點，同時它的用途廣，價格相當

27、。在本次畢業(yè)設計中，只需要顯示當前溫度即可，所以，選用1602液晶顯示器對采集到的當前環(huán)境的溫度顯示是一種理想的方案。藍牙串口模塊。本次畢業(yè)設計目的在于將某一地點采集到的溫度信號發(fā)到另一地點，并在這個地點顯示出當前傳感器所處環(huán)境的溫度。在這里，藍牙串口模塊最主要的功能是取代串口線，由于HC-06的指令比較少，且容易操作，價格便宜，所以在本次畢業(yè)設計中，采用HC-06藍牙主從機芯片。2.3開發(fā)環(huán)境硬件環(huán)境：32位機, 自制的電路板軟件環(huán)境：Keil軟件編寫單片機C語言代碼2.4硬件設計2.4.1硬件系統(tǒng)框圖本次畢業(yè)設計是基于單片機的溫度采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，其硬件電路方框圖同樣分為溫度采集端硬件

28、電路和溫度顯示端硬件電路。溫度采集端硬件電路方框圖如圖2.3所示，溫度顯示端硬件電路方框圖如圖2.4所示。由圖可知，硬件電路主要由以下幾部分組成。即單片機主板電路、溫度采集電路、液晶顯示電路、藍牙主從機串口電路等。圖2.3溫度采集端硬件電路設計圖2.4溫度顯示端硬件電路設計2.4.2單片機最小系統(tǒng)電路設計單片機型號的選擇很重要，它是由項目設計的內容來決定的，并不是什么單片機都可以應用。既要考慮選用的單片機是否能在不需要外擴的情況下就能夠滿足要實現(xiàn)的功能。例如：單片機存儲器空間的大小、單片機的I/O口數(shù)的使用量等內部因素。又要考慮單片機的性價比，是否容易買到等一些外部因素。在本次設計中，之前已經(jīng)

29、論述過對單片機型號的選擇，本次項目采用STC89C52RC這款單片機。該模塊主要包括單片機，晶振電路、復位電路、以及擴展電路的預留。1.主要部分原理圖本項目的主要部分電路設計原理圖如圖2.5所示。圖2.5主要部分原理圖2.單片機型號介紹STC89C52RC單片機引腳如圖2.6所示。圖2.6 STC89C52RC單片機引腳STC89C52RC單片機各引腳功能（參考張義和等.例說51單片機）電源引腳a.VCC(40腳)：接+5V電壓；b.GND(20腳)：接電源地端。時鐘脈沖引腳a.XTAL1(19腳)：接外部石英晶振的一端。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成了片內振蕩器。b

30、.XTAL2(18腳)：接外部石英晶振的另一端，在單片機內部，它是片內振蕩器的反相放大器的輸出端。輸入/輸出引腳（I/O口）a.P0口(39腳32腳)：P0.0P0.7統(tǒng)稱為P0口。在不接片外存儲器或不擴展I/O口時，P0口可作為準雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲器或擴展I/O口時，P0口分時復用低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。b.P1口(1腳8腳)：P1.0P1.7統(tǒng)稱為P1口。P1口可以作為準雙向輸入/輸出口使用。當有片外存儲器或者擴展I/O口時，P0口分時復用低8位地址線和雙向數(shù)據(jù)線。c.P2口(21腳28腳)：P2.0P2.7統(tǒng)稱為P2口。通?？勺鳛闇孰p向輸入/輸出口使用。當有片外存儲器

31、或擴展I/O口并且尋址范圍超過256B時，P2口用作為高8位地址線。d.P3口(10腳17腳)：P3.0P3.7統(tǒng)稱為P3口。除了作為準雙向輸入/輸出口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且P3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。P3口的第二功能見表2.1所示。表2.1 P3口第二功能表引腳第二功能名說明P3.0RxD串行口輸入端P3.1TxD eqxto 串行口輸出端P3.2INT0外部中斷0輸入端，低電平有效P3.3INT1外部中斷1輸入端，低電平有效P3.4T0定時/計數(shù)器0計數(shù)脈沖輸入端P3.5T1定時/計數(shù)器1計數(shù)脈沖輸入端P3.6WR外部存儲器寫信號輸出端，

32、低電平有效P3.7RD外部存儲器讀信號輸出端，低電平有效控制線a.ALE(30腳)：ALE(Address Latch Enable)地址鎖存使能端。其功能是在存取外部存儲器時，送出一個將原本在P0的地址（A0A7）信號鎖存到外部鎖存器IC，讓P0口空出來，以傳輸數(shù)據(jù)。當外部接存儲電路時，若ALE=0，則P0被用作數(shù)據(jù)總線。b.PSEN(29腳)：PSEN(Program Store Enable)程序存儲使能端。其功能是讀取外部存儲器。通常此引腳連接到外部存儲器（ROM）的OE引腳，當單片機要讀取外部存儲器數(shù)據(jù)時，此引腳就會輸出一個低電平信號。c.RST/VPD(9腳)：RST(Reset)

33、復位引腳, VPD相當于備用電源，該引腳為上電復位或者掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳會出現(xiàn)連續(xù)兩個機器周期（一個機器周期包含12個時鐘脈沖）的高電平，就可以實現(xiàn)復位的操作。單片機上電時，因為振蕩器需要一定的起振時間，該引腳上的高電平必須持續(xù)10ms以上才能保證單片機有效復位。當VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為內部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。d.EA/VPP(31腳)：EA（External Access Enable）片外程序存儲器使能端。當EA=1時，系統(tǒng)使用內部存儲器；當EA=0時，系統(tǒng)使用外部存儲器。3.單片機最小系

34、統(tǒng)電路的設計單片機最小系統(tǒng)電路就是能夠達到單片機正常工作最基本要求的硬件電路。主要包括時鐘電路、復位電路。STC89C52RC單片機時鐘電路單片機工作的時間基準是由時鐘電路所提供的。單片機的XTAL1和XTAL2管腳是接時鐘脈沖，如圖2.7所示。圖2.7 時鐘電路51中內部已經(jīng)具備振蕩電路，只要在GND引腳上方的兩個引腳（18、19腳）連接簡單的石英晶振即可構成單片機時鐘脈沖電路，對于石英晶體的選擇，選擇不同的石英晶體，其結果的機器周期不同。本次設計中，石英晶體選擇12MHz。 STC89C52RC單片機復位電路單片機的復位方式兩種，上電復位和手動復位。本次設計采用上電自動復位和手動復位組合電

35、路，如圖2.8所示。圖2.8 復位電路圖中可以看到單片機的復位引腳是9引腳，RST與一個電阻R（10K）、一個電容C（10uf）和一個按鍵連接。其工作原理是：電源接上的瞬間，電容C上沒有電荷，相當于短路，所以9引腳直接連接到VCC上，即可執(zhí)行復位動作。隨著時間的增加，電容器上的電壓逐漸增加，而9引腳上的電壓逐漸下降，當9引腳上的電壓降至低電平時，單片機恢復常態(tài)，此為自動復位。在這一電路中，使用10K電阻、10uf電容，其時間常數(shù)遠大于2us，所以9引腳上的電壓可保持2us以上的高電平，足以使系統(tǒng)復位。在本次設計中在電容兩端并接一個按鈕開關，形成一個手動復位按鈕。2.4.3溫度采集電路設計該模塊

36、中采用DS18B20溫度傳感器作為溫度采集電路的核心部件。單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是Dallas（達拉斯）半導體公司生產(chǎn)的“一線式”數(shù)字溫度傳感器，它具有3引腳T092超小體積封裝形式，超低的硬件開銷。同時具有低功耗、高性能、高精度、抗干擾能力強、附加功能強、易配微處理器等優(yōu)點，可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號供處理器處理。原理圖溫度采集電路設計見圖2.9。圖2.9 溫度采集電路設計原理圖芯片介紹DS18B20溫度傳感器芯片管腳DS18B20溫度傳感器芯片管腳定義見表2.2。表2.2 DS18B20溫度傳感器芯片管腳標識管腳名說明1GND接地2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出腳。對于單線操作：漏極開

37、路3VCC電源引腳DS18B20溫度傳感器特性（以下部分內容節(jié)選自DS1820單線數(shù)字溫度計datasheet）獨特的單總線接口僅需要一個引腳就能夠進行通訊。簡單的多分點分布應用。不需要其他外部器件。可以通過數(shù)據(jù)線進行供電。測溫范圍-55+125，以0.5遞增。華氏器件-67+257華氏溫度以0.9遞增。溫度以9為數(shù)字量讀出。溫度數(shù)字量的轉換時間為200ms。用戶可以自定義的非易失性溫度報警設置。應用范圍該器件的應用包括溫度控制、工業(yè)溫度系統(tǒng)設計、日常生活中的溫度計或其他任何熱感測系統(tǒng)?？刂艱S18B20的指令控制DS18B20的指令分為兩種，一種是發(fā)送一條ROM的指令，另一種是發(fā)送存儲器指令

38、，兩種指令分別見表2.3，表2.4。表2.3 發(fā)送一條ROM的指令指令名稱對應代碼對應功能讀ROM33H讀出DS18B20溫度傳感器ROM中的編碼（64位ROM編碼）匹配ROM55H 發(fā)出此條命令后，接著再發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與改編碼對應的DS18B20并做出響應，為下一步對該DS18B20的讀/寫做準備搜索ROMF0H用于確定接在同一總線上的DS18B20的個數(shù)，識別64位ROM地址，為操作各器件做準備跳過ROMCCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)送溫度變換命令，適用于單片機工作警報搜索ECH執(zhí)行后只有溫度超過設定值上限或下限芯片才做出響應表2.4 發(fā)送存儲器指令

39、指令名稱對應代碼對應功能溫度轉換44H啟動DS18B20進行溫度轉換，12位轉換時間最長為750ms。結果存入內部9字節(jié)RAM中讀暫存器BEH 讀內部RAM中9字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)寫暫存器4EH向內部RAM的第2,3字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，在該命令后，傳送兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)復制暫存器48H將RAM中第2,3字節(jié)上的內容復制到EPROM中重調EPROMB8H將EPROM中內容恢復到RAM中的第3,4字節(jié)讀供電方式B4H讀出DS18B20的供電模式。寄生供電時，DS18B20發(fā)送0；外接電源供電時，DS18B20發(fā)送1溫度數(shù)據(jù)存儲格式此溫度傳感器中溫度數(shù)據(jù)的存儲格式見表2.5。表2.5 溫度數(shù)據(jù)存儲格式

40、1514131211109876543210SSSSSDS18B20在剛出場時默認配置為12位，其中最高位是符號位，其余11位單片機在讀取數(shù)據(jù)時作為溫度值讀取，一共讀兩個字節(jié)共16位，讀完后，將低11位的二進制數(shù)轉換為十進制數(shù)后再乘以0.0625即為所測到的實際溫度值。另外，需要判斷溫度的正負。前5位為符號位，這5位同時變化。前5位為1時，讀取的溫度為負值，且撿測到的數(shù)值需要取反加1再乘以0.0625才可以得到實際值。前5位為0時，讀取溫度為正值，且溫度為正值時，只需要將測得數(shù)值乘以0.0625即可得到實際溫度值。DS18B20工作協(xié)議流程初始化ROM操作指令存儲器操作指令數(shù)據(jù)傳輸DS18B2

41、0工作時序（部分摘自DS18B20數(shù)據(jù)手冊）其工作時序包括：初始化時序、寫時序、讀時序。時序圖各總線狀態(tài)見圖2.10。圖2.10 時序圖中各總線狀態(tài)初始化時序圖見圖2.11。圖2.11 初始化時序圖單片機發(fā)一個480-960us的低電平脈沖，后釋放總線變成高電平，并在之后的480us時間內對總線進行檢測，如果有低電平出現(xiàn)，則說明總線上有器件已做出應答，若沒有低電平出現(xiàn)，一直都是高電平則說明總線上無器件做出應答。從器件的 HYPERLINK /icstock/DS18B20.html t _blank DS18B20在一上電后就一直在檢測總線上是否有480-960us的低電平出現(xiàn)，如果有，在總線

42、轉為高電平后等待15-60us后將總線電平拉低60-240us做出響應存在脈沖，告訴單片機本器件已做好準備，若沒有檢測到就一直在檢測等待。DS18B20寫數(shù)據(jù)DS18B20寫數(shù)據(jù)時序圖見圖2.12。圖2.12 寫數(shù)據(jù)時序圖寫周期一開始先把總線拉低1us表示開始進入寫周期，隨后單片機若想寫0，則繼續(xù)拉低電平至少60us一直到寫周期結束，之后釋放總線為高電平；若想寫1，從一開始拉低電平1us后釋放總線為高電平，直至寫周期結束。而18B20溫度傳感器則在檢測到總線被拉低后等待15us，然后從15us到45us開始對總線進行采樣，在采樣期內總線為高電平則為1，否則為低電平0。DS18B20讀數(shù)據(jù)時序圖

43、見圖2.13。圖2.13 讀數(shù)據(jù)時序圖讀操作也分為讀0時序和讀1時序兩個過程，讀時序是在單片機把總線拉低1us之后釋放為高電平，以達到讓傳感器把數(shù)據(jù)傳到單總線上。DS18B20在檢測到總線被拉低1us后送出數(shù)據(jù)，如果想要送出0就需要把總線拉成低電平，直到讀周期結束；若要送出1則釋放總線使其為高電平。開始拉低總線1us之后再釋放總線，然后在包括拉低總線電平1us之后的15us內完成對總線的采樣，采樣期內總線若為低電平則確認為0，否則為高電平則確認為1，完成一個讀時序過程至少需要60us。2.4.4藍牙模塊電路介紹本項目采用HC系類藍牙產(chǎn)品。HC系類藍牙產(chǎn)品包括藍牙串口模塊和藍牙適配器兩大類別。本

44、次畢業(yè)設計選用HC-06藍牙串口模塊。藍牙串口模塊是用于把串口轉換為藍牙，這種模塊工作時分為主機和從機，以偶數(shù)命名的型號在出廠時就已經(jīng)確定了是主機或是從機，并且無法對其進行更改。以奇數(shù)命名的型號可以由用戶自己通過指令修改其為主機或是從機。本次畢業(yè)設計我選用的是HC-06主從機芯片。1.芯片介紹采用CSR藍牙芯片，具有PIO0-PIO11、AIO0、AIO1、USB、PCM、UART及SPI接口，模塊內置8MFFLASH，功能強大，用戶可定制軟件，適用于各種藍牙設備，內置RF無線，便于調試。2.特性無線收發(fā)靈敏度（誤碼率）達到 -80dm。功率可調輸出。性能藍牙2.0帶EDR，2Mbps-3Mb

45、ps調制度。內置2.4GHz天線，用戶無線調試天線。外置8Mbit FLASH。低電壓3.3V工作?？蛇xPIO控制。標準HCI端口（UART or USB）。體積?。?7mm*13mm*2mm）。自主適應跳頻技術。簡單的外圍設計電路。存儲溫度：-40至+85度，工作溫度：-25至+75度。2.4.5顯示模塊電路設計本次畢業(yè)設計采用LCD1602液晶顯示屏，LCD1602液晶也叫LCD1602字符型液晶，它是一種低功耗顯示器件，具有顯示內容豐富、體積小、重量輕、壽命長、使用方便、安全省電等優(yōu)點，在計算器、萬用表、袖珍式儀表和低功耗機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。1.原理圖顯示模塊原理圖見圖2.13。

46、圖2.13 顯示模塊原理圖2.芯片介紹LCD1602芯片管腳LCD1602芯片管腳見表2.6。表2.6 LCD1602芯片管腳定義引腳號碼管腳名說明引腳號碼管腳名說明1VSS接地9DB2總線2VDDLCD模塊邏輯電路電源（+5V）10DB3總線3V0LCD面板明亮度調節(jié)11DB4總線4RSRS=1,處理數(shù)據(jù) RS=0,處理指令12DB5總線5R/WR/W=1,讀取LCMR/W=0,寫入LCM13DB6總線6E使能信號14DB7總線7DB0總線15A背光LED正端8DB1總線16K背光LED負端LCD1602工作原理在字符型液晶顯示模塊中，字符發(fā)生器產(chǎn)生的點陣字符模塊是由5*7、5*8或5*11

47、的一組組點陣像素排列而成的，相鄰位間有一定的間隔，相鄰行間也有一定的間隔，所以不能顯示圖形。在點陣圖形液晶顯示模塊中，其點陣像素連續(xù)排列，行和列再排布中均沒有空隔，因而可以顯示連續(xù)、完整的圖形和漢字。字符型液晶顯示模塊在顯示字符時，被顯示的每個字符都有一個對應的十六進制代碼，顯示模塊從處理器得到該代碼，并將其存儲到顯示數(shù)據(jù)RAM中，字符發(fā)生器根據(jù)該代碼顯示相應的點陣圖形。通過數(shù)據(jù)總線確定代表字符在液晶顯示屏上的位置，由微處理器送到顯示模塊的指令寄存器中，每個字符代碼送入液晶顯示模塊以后，它會將顯示地址自動加1或減1。一些指令可以使顯示模塊實現(xiàn)清屏，光標恢復初始位置、開/關顯示及光標、移動光標等

48、功能。液晶顯示模塊既采用上電復位，也可通過軟件編程來實現(xiàn)復位。2.5軟件設計2.5.1軟件系統(tǒng)結構根據(jù)項目結果需求確定本系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)結構。2.5.2溫度采集端（下位機）溫度采集端（下位機）軟件系統(tǒng)結構如圖2.14所示。圖2.14 溫度采集端（下位機）軟件系統(tǒng)結構2.5.3溫度顯示端（上位機）溫度顯示端（上位機）軟件系統(tǒng)結構如圖2.15所示。圖2.15 溫度顯示端（上位機）軟件系統(tǒng)結構第3章項目實施過程3.1硬件實現(xiàn)過程3.1.1實施步驟1.硬件采購硬件需求如下:STC89C52RC單片機2個底座2個排針若干滑動變阻器1個萬能板2塊杜邦線若干DS18B20 1個LCD1602液晶顯示器1個晶振

49、2個30pf電容4個10uf電容1個按鍵1個藍牙主從機各1個2.硬件電路連接按照原理圖完成其硬件連接，保證其相應的管腳連接正確。3.1.2操作注意事項1.焊接部分使用電烙鐵前檢查電源線與地線的接頭是否正確。使用電烙鐵時，注意烙鐵線以防烙鐵線被燙破，隨時檢查電烙鐵的插頭、電線，是否破損老化。使用電烙鐵時，一定要輕拿輕放，不使用時，必須將電烙鐵放到烙鐵架上，以免燙傷自己或他人及周邊物件；若長時間無需使用，應拔掉電源插頭；焊接時，注意元器件位置的正確擺放，防止錯焊。注意有極性元器件的焊接，注意其方向的正確性，保持焊接與原理圖一致。采用正確的方法進行加熱焊接，要靠增加接觸面積加快傳熱，而不要用烙鐵對焊

50、件加力。應該讓烙鐵尖與元器件形成面的接觸而不是點的接觸。加熱要靠焊錫橋要提高烙鐵頭加熱的效率，需要形成熱量傳遞的焊錫橋。2.硬件連接部分結合軟件設計，檢查連接各線路是否與其對應的軟件管腳連接正確，軟件中，管腳定義修改，其硬件連接上同樣必須修改到對應的位置。3.2軟件實現(xiàn)過程3.2.1 實施步驟1.溫度采集端實施結合硬件，確定軟件要實現(xiàn)的功能，完成LCD1602的初始化、溫度傳感器的初始化代碼、溫度采集代碼初步設計，設計數(shù)據(jù)計算公式將采集到的數(shù)據(jù)進行計算。2.溫度顯示端實施結合硬件和整個系統(tǒng)，確定軟件的整體設計，初始化串口、初始化LCD1602、接收數(shù)據(jù)，并且完成數(shù)據(jù)的顯示功能大媽設計與實現(xiàn)。3

51、.2.2 核心代碼1.溫度采集端核心代碼設計LCD_Initialise();/液晶初始化TMOD=0 x20;TH1=0 xFd; /11.0592M晶振，9600波特率TL1=0 xFd;SCON=0 x50;PCON=0 x00;TR1=1;ES=1;EA=1;LCD_ShowString(0,0, DS18B20 Test );/顯示標題LCD_ShowString(1,0, Waiting );/顯示等待信息Read_Temperature();/預讀取溫度delay_ms(1500); /長延時while(1)/循環(huán)讀取溫度并顯示if(Read_Temperature()temp

52、= (int)(Temp_Value18|Temp_Value0)*0.0625;sprintf(Temp_Disp_Buff,TEMP:a%5.1f xDFx43,temp);LCD_ShowString(1,0,Temp_Disp_Buff); for(i=5;i=11;i+)SBUF = Temp_Disp_Buffi;while(TI=0);TI = 0;delay_ms(500);2.溫度顯示端核心代碼設計TMOD=0 x20;TH1=0 xFd; /11.0592M晶振，9600波特率TL1=0 xFd;SCON=0 x50;PCON=0 x00;TR1=1;ES=1;EA=1;i

53、nit_1602();while(1)gotoxy(1,0);for(j=0;j3;j+)write_LCD_data(tab1j);gotoxy(0,0);for(j=0;j16;j+)write_LCD_data(tab2j);if(flag_REC=1)flag_REC=0;tab25=shi2;tab26=shi3;tab28=shi5;3.3調試過程3.3.1 硬件調試硬件調試是指利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器（萬用表、示波器等），通過執(zhí)行開發(fā)系統(tǒng)的有關命令或運行適當?shù)臏y試程序來檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。檢查焊點是否與其他質量問題，是否與其他焊盤連接，焊點是否光亮飽滿并且無虛焊。對單

54、片機應用系統(tǒng)中所用的器件與設備，仔細核對型號，檢查他們對外連線是否完整無損。通過目測來檢查一些明顯的元器件、設備的故障，并及時的排除。采用萬用表檢查目測中認為可疑的連接或接點，檢查它們的通斷狀態(tài)是否與設計的規(guī)定相符。再檢查電源線與地線之間是否存在短路現(xiàn)象。3.3.2 軟件調試軟件調試是通過對用戶程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤，并加以糾正的過程。采用單步、斷電、連續(xù)運行方式調試與硬件相關的各程序段，檢驗各程序段的正確性，如果出現(xiàn)錯誤，分析錯誤原因，找出解決問題的方法。大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文）第4章項目成果4.1硬件成果物4.1.1溫度采集端溫度采集端實物成果圖

55、如圖4.1所示。圖4.1 溫度采集端4.1.2 溫度顯示端溫度顯示端實物成果圖如圖4.2所示。圖4.2 溫度顯示端4.2軟件成果物4.2.1溫度采集端溫度采集端軟件編譯結果如圖4.3所示。圖4.3 溫度采集端軟件編譯成果4.2.2溫度顯示端溫度顯示端軟件編譯結果如圖4.4所示。圖4.4 溫度顯示端軟件編譯成果第5章結 論隨著社會的發(fā)展，溫度的測量及控制變得越來越重要。溫度是人類生活中不可或缺的一部分,大到工業(yè)生產(chǎn)上的冶金技術、對環(huán)境的隨時檢測、電力機房中溫度的測量、紡織廠、冷凍庫、糧庫、醫(yī)療衛(wèi)生等方面。小到家用冰箱、冷熱空調、電飯煲、電磁爐、太陽能熱水器等方面都得到了廣泛的應用。由此可以看出溫

56、度對人類生活有著不可忽視影響，合理的利用、控制溫度成為當今各領域都十分重視的問題。此次項目研究的目的主要就是實現(xiàn)溫度的采集并實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的傳輸應用，讓生活在信息時代的我們將所學到知識應用于生產(chǎn)生活中，掌握溫度采集系統(tǒng)設計的流程方案的論證選擇實施與完善。本次畢業(yè)設計主要是利用單片機結合傳感器技術而開發(fā)設計了這一溫度采集系統(tǒng)。在本次設計中，采用單片機STC89C52RC型號和溫度傳感器DS18B20、HC-06主從機等核心器件。系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集溫度數(shù)據(jù)，LCD1602能夠同步顯示溫度設定值和當前測量值，并采用藍牙主機發(fā)送采集到的溫度數(shù)據(jù)，藍牙從機接收來自于藍牙主機傳送來的采

57、集到的溫度數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)具有控制方便、操作簡單和靈活性大等優(yōu)點，經(jīng)過對本系統(tǒng)的反復測試，系統(tǒng)最終能夠穩(wěn)定運行。本次設計中藍牙技術和溫度采集技術都是值得我們今后在生活中廣泛應用的。在設計過程中，按照設計的基本要求，一步一步的實現(xiàn)，最終系統(tǒng)能夠成功達到預期的結果。通過此次的畢業(yè)設計制作流程，我對51單片機有了進一步的認識與了解，對溫度傳感器的認識也加深的許多，同時我也學會了更好使用keil等軟件應用和軟硬件之間的結合。在完成設計題目的過程中，經(jīng)歷了設計整體思路，編寫程序，調制，并且親自動手進行焊接調試，鍛煉增強了我的動手實踐能力。在這次畢業(yè)設計中，我收獲很多，不僅有軟件的應用和對單片機知識的更加了解

58、，并且親自動手進行焊接鍛煉了我軟硬件調試的綜合能力，更學到了嚴謹踏實不斷奮斗的工作態(tài)度。相信，在今后的學習生活中，我會更加的努力，掌握更多的知識。參考文獻1 劉娟，梁衛(wèi)文，程莉，廖銀萍單片機C語言與PROTUES仿真技能實訓M，北京：中國電力出版社，20102 李平，杜濤，羅和平單片機應用開發(fā)與實踐M，北京機械工程出版社，20083 鄭阿奇，王綺紅，周怡君，張春良Protel實用教程M，北京電子工業(yè)出版社，20104 常敏，王涵，范紅波51單片機應用程序開發(fā)與實踐M，北京電子工業(yè)出版社，20095 李建忠單片機原理及應用M，西安電子科技大學出版社，20116 藍牙芯片datasheet資料EB

59、/OL，/p-476176576.html,20127 張義和例說51單片機C語言版M，人民郵電出版社，20108 彭偉單片機C語言程序設計100例-基于8051單片機+proteus仿真（第二版）M，電子工業(yè)出版社，20129 郭強液晶顯示應用技術M，北京電子工業(yè)出版社，201110 李廣弟單片機基礎M，北京航空航天大學出版社，2009大連東軟信息學院畢業(yè)設計（論文）致 謝隨著畢業(yè)設計的結束，大學生活也即將結束，我們即將走上了工作的崗位，在這里，我感想頗多。首先，我感謝所有對本次設計給予幫助的老師和同學，畢業(yè)設計期間，經(jīng)過不懈努力和老師、同學間共同商討解決了許多畢業(yè)設計中遇到的問題。同時，我

60、想衷心感謝我的指導老師陳詠詩老師在這期間給予的悉心指導和幫助。陳老師在此期間認真負責，定期檢查畢業(yè)設計進度，無論是在實踐或者理論中，老師都給予了我很大的幫助，對我起到了督促和監(jiān)督的作用。從開題報告到最終論文的成型定稿，都凝聚了老師的心血，在這里要對老師表達我最由衷的謝意。陳老師的工作態(tài)度也影響著我以后的人生態(tài)度，并起著積極的作用。此次畢業(yè)設計，我遇到了很多問題，然而這些問題都在老師指導及同學的幫助下一個個的得到了解決，達到預期的效果，我非常高興。但我深深的知道我的成果離不開老師及同學的支持和鼓勵。在緊張而忙碌的畢業(yè)設計期間，通過老師和同學的幫助解決了許多問題，為以后的工作奠定了很好的基礎。其次