閆少景傳感器

15基于DS18B20溫度傳感器的智能測(cè)溫儀姓名：閆少景學(xué)號(hào)：123787指導(dǎo)教師：龐晶目錄目錄1摘要2傳感器概訴31、傳感器及溫度傳感器發(fā)展現(xiàn)狀32、主要元器件介紹3課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容61、課程設(shè)計(jì)名稱62、設(shè)計(jì)要求、目的及意義6設(shè)計(jì)達(dá)到的指標(biāo)7傳感器設(shè)計(jì)原理71、三個(gè)重要組成部分72、DS1802工作原理73、DS1802內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖84、程序流程圖95、proteus仿真原理圖9實(shí)驗(yàn)過(guò)程101、前期準(zhǔn)備102、課程設(shè)計(jì)過(guò)程103、個(gè)人主要工作及遇到問(wèn)題11數(shù)據(jù)分析與結(jié)論11課程設(shè)計(jì)總結(jié)、思考與致謝12參考文獻(xiàn)14附錄15摘要:溫度的檢測(cè)與控制是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中比較典型的應(yīng)用之一，隨著傳感器在生產(chǎn)和生活中的更加廣泛的應(yīng)用，利用新型單總線式數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的測(cè)試與控制得到更快的開(kāi)發(fā)，隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域。一種數(shù)字式溫度計(jì)以數(shù)字溫度傳感器作感溫元件，它以單總線的連接方式，使電路大大的簡(jiǎn)化。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)大多以熱敏電阻為傳感器，這類傳感器可靠性差，測(cè)量溫度準(zhǔn)確率低且電路復(fù)雜。因此，本溫度計(jì)擺脫了傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方法，利用單片機(jī)對(duì)傳感器進(jìn)行控制。這樣易于智能化控制。文中給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件原理圖及軟件流程圖。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明,該系統(tǒng)測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng),具有一定的參考價(jià)值。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布線簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高，擴(kuò)展方便，在大型倉(cāng)庫(kù)，工廠，智能化建筑等領(lǐng)域的多點(diǎn)溫度檢測(cè)中有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：數(shù)字測(cè)溫；溫度傳感器DS18B20；單片機(jī)STC89C52；LCD1602顯示器。一、傳感器的概訴1、傳感器及溫度傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置。傳感器技術(shù)滲透帶了各個(gè)領(lǐng)域，但他們的共性是利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學(xué)和生物特性，將非電量轉(zhuǎn)換為電量。由此可見(jiàn)，傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用。傳感器從功能上可分為雷達(dá)傳感器、電阻式傳感器、電阻應(yīng)變式傳感器、壓阻式傳感器、熱電阻傳感器、溫度傳感器、光敏傳感器、濕度傳感器、生物傳感器、位移傳感器、壓力傳感器、超聲波測(cè)距離傳感器等，本文所研究的是溫度傳感器。溫度傳感器是最早開(kāi)發(fā)，應(yīng)用最廣泛的一類傳感器。溫度傳感器是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。這些呈現(xiàn)規(guī)律性變化的物理性質(zhì)主要有半導(dǎo)體。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)溫系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、家庭多方面均有應(yīng)用。從而使得現(xiàn)代溫度傳感器的發(fā)展。微型化、集成化、數(shù)字化正成為發(fā)展的一個(gè)重要方向。2、主要應(yīng)用元器件及基本要求該設(shè)計(jì)是以單片機(jī)STC89C52為控制核心，通過(guò)溫度傳感器DS18B20感受溫度，實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量功能并顯示在LCD1602上。STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。單片機(jī)總控制電路如下圖1：圖4—1單片機(jī)總控制電路其性能指標(biāo)為：工作電壓：5.5v~3.3v(5v單片機(jī))/3.8v~2.0v(3v單片機(jī))工作頻率范圍：0~40MHZ,相當(dāng)于8051的0~80MHZ,實(shí)際工作頻率可大48MHZ。用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)片上集成512字節(jié)RAM通用I/O口（32個(gè)）,復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口使用時(shí)，需加上拉電阻。具有EEPROM功能與看門(mén)狗功能具有3個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。及定時(shí)器T0.T1.T2。二、任務(wù)要求：基于DS18B20溫度傳感器的智能測(cè)溫儀設(shè)計(jì)要求：該設(shè)計(jì)是以單片機(jī)STC89C52為控制核心，通過(guò)溫度傳感器DS18B20感受溫度，實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量功能。目的及意義：隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活，工作，科研，各個(gè)領(lǐng)域，一種數(shù)字式溫度計(jì)以數(shù)字溫度傳感器作感溫元件，它以單總線的連接方式，使電路大大的簡(jiǎn)化；傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)大多以熱敏電阻為傳感器，這類傳感器可靠性差，測(cè)量溫度準(zhǔn)確率低且電路復(fù)雜。因此，本溫度計(jì)擺脫了傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方法，利用單片機(jī)對(duì)傳感器進(jìn)行控制。這樣易于智能化控制。進(jìn)而考慮到用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。四、傳感器設(shè)計(jì)原理1、三個(gè)重要組成部分：溫度檢測(cè)模塊：溫度檢測(cè)模塊主要使用的是DS18B20為傳感器。該芯片性價(jià)比很高，可達(dá)到精度11位的精度，即最小分辨率可達(dá)0.0625攝氏度，測(cè)溫范圍為(-55,125)。MCU信號(hào)控制模塊：STC89C52RC單片機(jī)，是整個(gè)系統(tǒng)的核心文件，用來(lái)存儲(chǔ)和控制輸出溫度信號(hào)。液晶顯示模塊：顯示模塊主要用來(lái)顯示是測(cè)得的當(dāng)前的溫度值，選用1602，該模塊還配有3個(gè)按鍵，可設(shè)置溫度控制值。見(jiàn)圖3（圖3）2、DS18B20工作原理：DS18B20的工作原理如圖4所示，是用一個(gè)高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個(gè)門(mén)周期，內(nèi)部計(jì)數(shù)器在這個(gè)門(mén)周期內(nèi)對(duì)一個(gè)低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)得到溫度值。計(jì)數(shù)器被預(yù)置到對(duì)應(yīng)于-55℃的一個(gè)值。如果計(jì)數(shù)器在門(mén)周期結(jié)束前到達(dá)0，則溫度寄存器（同樣被預(yù)置到-55℃）的值增加，表明所測(cè)溫度大于-55℃。同時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位到一個(gè)值，這個(gè)值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計(jì)數(shù)器又開(kāi)始計(jì)數(shù)直到0，如果門(mén)周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過(guò)程。斜坡式累加器用來(lái)補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以期在測(cè)溫時(shí)獲得比較高的分辨力。這是通過(guò)改變計(jì)數(shù)器對(duì)溫度每增加一度所需計(jì)數(shù)的的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時(shí)知道在給定溫度下計(jì)數(shù)器的值和每一度的計(jì)數(shù)值。4、程序流程圖：（圖6）5、proteus仿真原理圖：仿真過(guò)程：DS18B20的DQ端與STC89C52單片機(jī)的外部中斷1相連接，另外的VCC與GND端分別接電源的輸出端與地端。液晶顯示屏的D0~D7端口分別與單片機(jī)的P0~P7口相連接，仿真圖上未予顯示的BLA和BLK端分別接地與電源，而顯示屏的第三個(gè)接口可以懸空，也可以外接電阻調(diào)試顯示屏的背光與亮度。在單片機(jī)的18腳與19腳端用22PF的電容接上12MHZ的晶振，持續(xù)給單片機(jī)提供振蕩周期。單片機(jī)的EA接口外接高電平。整體的電路在PROTUES上仿真如下圖，因?yàn)樵诜抡鎺?kù)中沒(méi)有STC89C52RC這一元件，所以用AT89C51予以替代。原理圖如圖7。（圖7）五、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1、課程設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)電路圖，并根據(jù)所設(shè)計(jì)電路圖和傳感器的工作原理，為實(shí)現(xiàn)測(cè)溫目的，進(jìn)行編寫(xiě)程序。經(jīng)反復(fù)調(diào)試和修改，最終編譯通過(guò)，proteus仿真成功，LCD顯示器能根據(jù)溫度傳感器的測(cè)得溫度顯示數(shù)據(jù)。將所編程序置入單片機(jī)內(nèi)，并按照所設(shè)計(jì)電路圖在面包板上連線。經(jīng)反復(fù)連線、檢查元件、檢查線路、檢驗(yàn)程序，最終終于演示通過(guò)。按照電路圖，將各元器件焊接在電路板上，再經(jīng)檢驗(yàn)是否有空焊、短路等情況，進(jìn)一步處理。顯示器正常顯示所測(cè)溫度，早中晚溫度各不相同，且用手觸碰溫度傳感器，顯示器顯示溫度也隨之上升。課程設(shè)計(jì)完成。3、遇到問(wèn)題過(guò)程中遇到了各種問(wèn)題，在面包板上幾次調(diào)試都不成功，顯示器亮的卻不顯示數(shù)字。曾懷疑線路連錯(cuò)、元器件有損壞、背光沒(méi)有調(diào)好等問(wèn)題，后經(jīng)一一排除。接著就用萬(wàn)用表測(cè)每條線路是否正常，終于發(fā)現(xiàn)有些應(yīng)該是高電平卻不是，經(jīng)過(guò)分析討論，認(rèn)為可能是有接觸不良。后借了其他組的面包板嘗試，幾經(jīng)波折，終于演示成功。焊接過(guò)程也是很容易出錯(cuò)。焊好后接通電源，顯示屏不亮，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)有一處短路。稍作處理后，我們努力了一個(gè)星期的數(shù)字測(cè)溫儀就成功了。七、課程設(shè)計(jì)總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)，是一個(gè)嶄新的體驗(yàn)，是一個(gè)學(xué)習(xí)的平臺(tái)，是一次興趣的啟迪，是嘗試著自己動(dòng)手實(shí)踐的開(kāi)始，是現(xiàn)實(shí)與需求之間差距的體現(xiàn)，也是一個(gè)認(rèn)識(shí)與改變的過(guò)程。安排課程設(shè)計(jì)的基本目的，是在于通過(guò)理論與實(shí)際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺(jué)悟和領(lǐng)悟力。尤其是觀察、分析和解決問(wèn)題的實(shí)際工作能力。作為整個(gè)學(xué)習(xí)體系的有機(jī)組成部分，課程設(shè)計(jì)雖然安排在兩周進(jìn)行，但并不具有絕對(duì)獨(dú)立的意義。對(duì)于我們理工類的本科生來(lái)說(shuō)，實(shí)踐能力如何是至關(guān)重要的。而這種能力在課堂上是學(xué)習(xí)不到的，必須從書(shū)本走向?qū)嵺`。無(wú)論課本上的原理如何經(jīng)典，課文中的描述如何生動(dòng)，我們都只能理解，只能想象。課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也遇到了各種各樣問(wèn)題，在面包板上幾次調(diào)試都不成功，顯示器亮的卻不顯示數(shù)字。曾懷疑線路連錯(cuò)、元器件有損壞、背光沒(méi)有調(diào)好等問(wèn)題，后經(jīng)一一排除。八、參考文獻(xiàn)［1］施昆松.多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS1820地址的自動(dòng)搜尋[J]國(guó)外電子元器件,1997,(01)［2］趙旦峰,劉昕.集成溫度傳感器在多點(diǎn)溫度測(cè)量中的應(yīng)用[J]傳感器技術(shù),1997,(01).［3］張西.基于MCS-51單片機(jī)的測(cè)溫系統(tǒng)[J]電子工程師,2002,(06).［4］楊恢先：黃輝先.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京.中國(guó)郵電出版社.2010.［5］劉迎春等.傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用.長(zhǎng)沙.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社.2004.［6］李海玲、王航宇等.基于AT89C51&DSl8B20的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)[J].新特器件應(yīng)用.[7]張?zhí)禊i,魏蔚.“一線式”數(shù)字溫度計(jì)DS18B20原理與應(yīng)用[J].辦公自動(dòng)化(綜合版)，2009（2）:24-26附錄1：（程序）#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#definedelayNOP(){_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}sbitDQ=P3^3;sbitLCD_RS=P2^0;sbitLCD_RW=P2^1;sbitLCD_EN=P2^2;ucharcodeTemp_Disp_Title[]={"CurrentTemp:"};ucharCurrent_Temp_Display_Buffer[]={"TEMP:"};ucharcodeTemperature_Char[8]={ 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