基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析

基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析成績評定表學(xué)生姓名班級學(xué)號專業(yè)課程設(shè)計題目基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計評語組長簽字：成績?nèi)掌?015年1月9日基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第1頁?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第1頁。課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)院專業(yè)學(xué)生姓名班級學(xué)號課程設(shè)計題目基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計實踐教學(xué)要求與任務(wù):1、熟悉所確定的題目，從問題需求、程序結(jié)構(gòu)、難點及關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行分析,形成系統(tǒng)的設(shè)計方案；2、根據(jù)方案設(shè)計硬件電路；3、軟件編程并調(diào)試；4、完成課程設(shè)計報告，打印程序，給出運(yùn)行結(jié)果。工作計劃與進(jìn)度安排:第20周（1月6日-1月12日）：布置設(shè)計任務(wù)，查資料，完成總體設(shè)計框架，完善設(shè)計內(nèi)容，系統(tǒng)調(diào)試，驗收答辯。指導(dǎo)教師：2015年1月5日專業(yè)負(fù)責(zé)人：2015年1月5日學(xué)院教學(xué)副院長：2015年1月5日基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第2頁。基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第2頁。目錄摘要1開題報告 ……………………41.1本課題的研究意義……………41.2本課題的基本內(nèi)容……..………………51.3研究手段和可行性分析…………62方案設(shè)計……………………… …..62.1總體初步方案 ……………………62.2模塊方案分析…………… ..…………………….73整機(jī)電路 ……………124軟件設(shè)計 ……………145仿真與調(diào)試…………………… ……145.1仿真與調(diào)試………………………145.2調(diào)試與運(yùn)行……………………156成品制作…………...166.1電路板設(shè)計……………… 166.2電路板制作 …………………..166.2.1PCB制作流程………….176.2.2制作工藝注意事項…………………176.3器件檢測…………176.3.1PCB板檢測……………..176.3.2所用元器件的檢測…………………...17結(jié)論………………19參考文獻(xiàn)…………...19基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第3頁?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第3頁。摘要在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要檢測溫度，傳統(tǒng)的方式是采用熱電偶或熱電阻。其硬件電路和軟件調(diào)試比較復(fù)雜，制作成本較高。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正不斷走向深入。所以我們選用單片機(jī)作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號的產(chǎn)生，用單片機(jī)本生的優(yōu)勢節(jié)約成本，使電路更簡單。溫度的檢測與控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中比較典型的應(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)字溫度傳感器實現(xiàn)對溫度的測試與控制得到更快的開發(fā)。在這里介紹了一種基于AT89C52單片機(jī)的溫度測量及控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)以及C語言程序設(shè)計，該系統(tǒng)設(shè)計和布線簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，性價比高，擴(kuò)展方便，在大型倉庫，工廠，智能化建筑等領(lǐng)域的多點溫度檢測中有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞DS18B20AT89C52溫度測量基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第4頁?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第4頁。1開題報告1.1本課題的研究意義溫度的測量對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報、物資倉儲等都起著極其重要的作用，因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。近年來，溫度檢測領(lǐng)域發(fā)展迅速，并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫度的測控芯片也相應(yīng)的登上歷史的舞臺，能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域中廣泛使用。溫度的測量的關(guān)鍵之處是溫度傳感器，其往往決定著一個溫度檢測系統(tǒng)的性能。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻和AD590為溫度敏感元件。熱敏電阻雖成本低，但需信號處理電路，電路復(fù)雜，可靠性較低，測溫準(zhǔn)確度及抗干擾能力也有一定的不足。近年來，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段。新型的溫度傳感器的特點是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，它提高了抗干擾能力和可靠性，而且使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡潔，維護(hù)方便，縮小了空間。單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、體積小、價格低、抗干擾能力等優(yōu)于一般CPU的優(yōu)點，因此往往采用單片機(jī)作為數(shù)字控制器取代模擬控制器。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO，我國政府及企業(yè)對此都非常重視，對相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第5頁。目前國際通用的溫標(biāo)是1975年第15屆國際權(quán)度大會通過的《1968年國際實用溫標(biāo)-1975年修訂版，記為：IPTS-68（Rev-75）。但由于IPTS-68溫標(biāo)存在一定的不足，國際計量委員會在18屆國際計量大會第七號決議授權(quán)予1989年會議通過了1990年國際溫標(biāo)ITS-90，ITS-90溫標(biāo)替代了IPTS-68。1.2溫度檢測的發(fā)展背景在眾多溫度儀表中溫度傳感器是開發(fā)最早,也是現(xiàn)在應(yīng)用最廣的一類溫度儀表?，F(xiàn)在溫度儀市場中溫度傳感器的份額已大大超過了其他的傳感器。從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測量。溫度檢測在各個領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用，隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為智能溫度測控系統(tǒng)測控功能的完善、測控精度的提高和抗干擾能力的增強(qiáng)等提供了條件。再則人們在溫度檢測的準(zhǔn)確度、便捷、快速等方面有著越來越高的要求。而傳統(tǒng)的溫度傳感器已經(jīng)不能滿足人們的需求，所以新型的溫度傳感器將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溫度傳感器?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第5頁。溫度檢測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動化水平與范圍也不斷擴(kuò)大，因而對溫度檢測技術(shù)的要求也愈來愈高，現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測范圍為200-3000C，而今后要求能測量超高溫與超低溫。尤其是液化氣體的極低溫度檢測更為迫切，如1OK以下的溫度檢測是當(dāng)前重點研究課題。溫度檢測技術(shù)將會由點測溫發(fā)展到線、面，甚至立體的測量。應(yīng)用范圍己經(jīng)從土業(yè)領(lǐng)域延伸到環(huán)境保護(hù)、家用電器、汽車工業(yè)及航天工業(yè)領(lǐng)域。利用以前的檢測技術(shù)生產(chǎn)出適應(yīng)于不同場合、不同工況要求的新型產(chǎn)品，以滿足用戶需要。同時利用新的檢測技術(shù)制造出新的產(chǎn)品。對許多場合中的溫度檢測器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求;又如移動物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測溫、鋼水的連續(xù)測溫、火焰溫度檢測等。溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。其最大優(yōu)點是直觀、無讀數(shù)誤差、分辨率高、測量誤差小，因而有廣闊的銷售市場。所以說數(shù)字溫度計的發(fā)展前景是相當(dāng)可觀的。1.2本課題的基本內(nèi)容數(shù)字溫度計采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器（如鉑電阻，熱電偶，半導(dǎo)體，熱敏電阻等），將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號的變化有一定的關(guān)系，如線性關(guān)系，一定的曲線關(guān)系等，將電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。如單片機(jī)或者PC機(jī)等，處理單元經(jīng)過內(nèi)部的軟件計算將這個數(shù)字信號和溫度聯(lián)系起來，成為可以顯示出來的溫度數(shù)值，如25.0攝氏度，然后通過顯示單元，如LED,LCD或者電腦屏幕等顯示出來給人觀察。這樣就完成了數(shù)字溫度計的基本測溫功能。該系統(tǒng)利用AT89C52芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行時溫度檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測環(huán)境溫度?？赡苡龅降膯栴}及注意事項：(1)較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對DS18B20進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格的保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。(2)在DS18B20的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛DS18B20數(shù)量問題，容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個DS18B20，在實際應(yīng)用中并非如此。(3)連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的。(4)在DS18B20測溫程序設(shè)計中，向DS18B20發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS1820的返回信號，一旦某一個DS18B20接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀該DS18B20時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第6頁?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第6頁。1.3研究手段和可行性分析采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單,體積也不大。采用51單片機(jī)控制，軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。既可以單獨對多DS18B20控制工作，還可以與PC機(jī)通信上傳數(shù)據(jù)，另外AT89C52在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。因此可行性還是很高。2方案設(shè)計2.1總體初步方案采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理和控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，它溫用作工業(yè)測溫元件，此元件線性較好。在0-100攝氏度時，最大線性偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點之一是采用了單總數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計DS18B20和微控制器AT89C52構(gòu)成溫度測量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號，可直接和計算機(jī)連接。這樣溫度系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單，體積也不大。采用51單片機(jī)控制軟件編程的自由度大，而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。該系統(tǒng)利用AT89C52芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度的實時檢測并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量環(huán)境溫度。硬件以微控制器為核心，外接時鐘電路、復(fù)位電路、溫度測量電路、LED顯示電路組成。硬件設(shè)計方案如圖2.1所示。LED顯示電路時鐘電路LED顯示電路時鐘電路微控制器模塊微控制器模塊復(fù)位電路復(fù)位電路溫度傳感器溫度傳感器圖2.1系統(tǒng)硬件框圖基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第7頁。基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第7頁。2.2模塊方案分析模塊一微處理器模塊單片機(jī)AT89C51具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89C52提供了高性價比的解決方案。AT89C52是一個低功耗高性能單片機(jī)，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。圖2.2AT89C52單片機(jī)的管腳圖基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第8頁。基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第8頁。兼容MCS-51指令系統(tǒng)4k可反復(fù)擦寫（>1000次）FlashROM32個雙向I/O口可編程UARL通道兩個16位可編程定時/計數(shù)器全靜態(tài)操作0-24MHz1個串行中斷128x8bit內(nèi)部RAM兩個外部中斷源共6個中斷源可直接驅(qū)動LED3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能表2-1AT89C52單片機(jī)的管腳功能VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第9頁。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第9頁。P3口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（計時器0外部輸入）P3.5T1（計時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第10頁?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第10頁。模塊二復(fù)位電路為確保兩點間溫度控制系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其目的是使CPU及各專用寄存器處于一個確定的初始狀態(tài)。如：把PC的內(nèi)容初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要復(fù)位以使其恢復(fù)正常工作狀態(tài)。RST端的外部復(fù)位電路有兩種操作方式：上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種，本系統(tǒng)設(shè)計采用上電復(fù)位，如圖2.3所示。上電復(fù)位是直接將RST端通過電阻接高電平來實現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。圖2.3復(fù)位電路模塊三時鐘電路單片機(jī)的時鐘信號用來提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作的時間基準(zhǔn)，時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時鐘信號?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第11頁。單片機(jī)的時鐘信號用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時間基準(zhǔn)，時鐘信號通常用兩種電路形式得到:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。本系統(tǒng)設(shè)計采用內(nèi)部振蕩方式，如圖2.4所示。MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTALl和XTAL2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時，電路簡單，所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實際使用中常采用這種方式?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第11頁。圖2.4時鐘電路圖2.4時鐘電路模塊四溫度傳感器溫度傳感器DS18B20將被測環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號的數(shù)字信號（以十六位補(bǔ)碼形式，占兩個字節(jié)）在通過單片機(jī)發(fā)出命令送給顯示器。它的輸出腳I/O直接與單片機(jī)相連，并接一個上拉電阻，傳感器采用外部電源供電。傳感器控制程序是按照DS18B20的通信協(xié)議編制。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對傳感器的讀寫和對溫度的顯示。DS18B20特點(1)采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號位）；(2)測溫范圍為-55℃～+125℃，測量分辨率為0.0625℃；(3)內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲器ROM；(4)適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)；(5)用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限；(6)內(nèi)含寄生電源。其管腳圖如圖2.5圖2.5管腳圖基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第12頁?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第12頁。圖2.6DS18B20與單片機(jī)工作程序流程圖基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第13頁。基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第13頁。模塊五LED顯示電路通過排阻與LED顯示器相連組成，電路圖如圖2.7圖2.7LED顯示電路3整機(jī)電路當(dāng)接通電源以后，溫度傳感器正常工作，溫度傳感器將根據(jù)被測溫度的不同來采集不同的數(shù)據(jù)，然后將所采集到的數(shù)據(jù)傳送到比較器到中，然后由比較器將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成高低電平，在送入單片機(jī)，單片機(jī)通過控制各個引腳電平的高低來來控制溫度的顯示輸出。整機(jī)電路圖如圖3.1基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第14頁。圖3.1整機(jī)電路圖基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第14頁。圖3.2電路原理圖4軟件設(shè)計整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型的時候軟件也基本定下拉了，從軟件的功能不同，可以分為兩的類：一是主程序，它是整個軟件的核心，專門用來協(xié)調(diào)各個執(zhí)行模塊和操作者的聯(lián)系。二是子程序，它是用來完成各種實質(zhì)性的工作的，如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件就是一個小的執(zhí)行模塊，這里將每一個模塊一一列出來，并為每個執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好以后，就可以規(guī)劃監(jiān)控軟件了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的主程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實時性的條件，合理安排監(jiān)控軟件和執(zhí)行軟件之間的調(diào)度關(guān)系。5仿真與調(diào)試5.1仿真與調(diào)試基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第15頁。此設(shè)計的電路在Proteus軟件中進(jìn)行仿真，運(yùn)行Proteus的ISIS程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。主界面由菜單欄、工具欄、預(yù)覽窗口、元件選擇按鈕、元件列表窗口、原理圖繪制窗口和仿真進(jìn)程控制按鈕組成。通過元件選擇按鈕P(從庫中選擇元件命令)命令，在彈出的PickDevices窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，對元件參數(shù)設(shè)置及元器件間連線，完成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件原理圖繪制?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第15頁。圖5.1protues仿真圖5.2調(diào)試與運(yùn)行（1）首先啟動KEILC51軟件的集成開發(fā)環(huán)境，從桌面上雙擊uVision圖標(biāo)以啟動軟件。（2）建立工程文件。通常單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)軟件包含多個源程序文件，KEILC51使用工程這一概念，將這些參數(shù)設(shè)置和所需的所有文件都加在一個工程中。因此，需要建立一個工程文件，并為這個工程選擇CPU，確定編譯，匯編，連接的參數(shù)，指定調(diào)試的方式。（3）建立并添加源文件。使用菜單或者單擊工具欄的新建文件按鈕，出現(xiàn)文本便捷窗口，在該窗口中輸入新編制的源程序并保存該文件。基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第16頁。然后，我打開已經(jīng)畫好的仿真圖，再將生成的HEX文件導(dǎo)入單片機(jī)里，點擊開始按鈕，電路正常工作，并且能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)先設(shè)想的所有功能，而且效果很好，從而驗證了我的程序的正確性基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第16頁。6成品制作6.1電路板設(shè)計由于在布線過程中需用單層布線，在我的原理圖中元件多，所以我將原理圖劃分為了兩塊，一塊以第一個板塊主要以單片機(jī)AT89C52和傳感器為主，由于未找到傳感器，用三極管替之，另一塊主要以鎖存器和LED顯示器為主。兩塊原理圖及封裝如圖。6.2電路板制作基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第17頁?；趩纹瑱C(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計剖析全文共20頁，當(dāng)前為第17頁。6.2.1PCB制作流程PCB板制作流程如圖6.1所示：鉆孔鉆孔印PCB板圖印PCB板圖腐蝕20-30分鐘腐蝕20-30分鐘洗滌洗滌烘干烘干焊接焊接圖6.1流程圖6.2.2制作工藝