1、畢業(yè)論文（設(shè)計）題目實用型溫度監(jiān)測提示儀系部專業(yè)班級學(xué)生姓名指導(dǎo)教師職稱2012年12月目錄目錄I摘要nAbstract田第一章緒論11.1 課題背景11.2 本課題研究意義21.3 本課題任務(wù)2第二章硬件設(shè)計22.1 STC89C52單片機簡介22.2 DS18B20介紹52.3 系統(tǒng)電路設(shè)計122.4 顯示電路設(shè)計13第三章軟件設(shè)計143.1 軟件開發(fā)工具的選擇143.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計的一般原則153.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計的一般步驟153.4 測溫軟件實現(xiàn)15第四章誤差分析214.1 誤差產(chǎn)生214.2 降低誤差方法21第五章調(diào)試與小結(jié)22致謝23參考文獻24附錄25I摘要隨著社會的進步和工業(yè)

2、技術(shù)的發(fā)展，人們越來越重視溫度因素，許多領(lǐng)域?qū)囟确秶髧?yán)格，工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)畜牧、食品存儲、醫(yī)療保健等各領(lǐng)域?qū)τ跍囟鹊恼瓶厥欠浅？量痰?，可能因一點點的溫度差異從而產(chǎn)生無法彌補的過失，所以溫度的測控是必不可少的。本課題以AT89C52單片機系統(tǒng)為核心，通過DS18B20寸室內(nèi)溫度進行實時監(jiān)測，并通過LCD1602M示溫度數(shù)值。DS18B2Q1一種單線數(shù)字溫度傳感器，可以程序設(shè)定912位的分辨率，精確度0.5C。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM,掉電后依然保存。本文結(jié)合實際使用經(jīng)驗，介紹了DS18B20數(shù)字溫度傳感器在單片機下的硬件連接及軟件編程，并給出了軟件流程圖。關(guān)鍵詞：D

3、S18B20單片機LCD1602AbstractAlongwiththeprogressofthesocietyandindustrialtechnologydevelopment,peoplepaymoreandmoreattentiontotemperaturefactor,manyareasofstricttemperaturerange,industrialproduction,agricultureanimalhusbandry,foodstorage,healthcare,andotherfieldsfortemperaturecontrolisverystrict,maybeal

4、ittletemperaturedifferenceresultinginirreparablemistake,sothetemperaturemeasurementandcontrolisnecessary.ThistopicwithAT89C52single-chipmicrocomputersystemasthecore,throughtheDS18B20toindoortemperaturereal-timemonitoring,andthroughtheLCD1602displaytemperaturevalue.DS18B20isasingledigitaltemperatures

5、ensor,cantheprogramsets912resolution,accuracy+/-0.5C.ResolutionSettings,anduserssetalarmtemperaturestoredinEEPROM,powerdownandstillsave.Combiningwiththeactualuseexperience,thispaperintroducesthedigitaltemperaturesensorDS18B20inunderthesinglechipmicrocomputerhardwareconnectionandsoftwareprogramming,a

6、ndgivesthesoftwareflowchart.Keywords:DS18B20MCULCD1602iii遼寧工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）第一章緒論1.1 課題背景在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。自18世紀(jì)工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對是否能掌握溫度有著絕對的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎80%勺工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。溫度對于工業(yè)如此重要，由此推進了溫度傳感器的發(fā)展。傳感器主要大體經(jīng)過了三個發(fā)展階段：模擬集成溫度傳感器。該傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成，因此亦稱硅傳感器或單

7、片集成溫度傳感器。此種傳感器具有功能單一（僅測量溫度）、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。它是目前在國內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有AD590AD592TMP17LM135等；模擬集成溫度控制器。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關(guān)、可編程溫度控制器,典型產(chǎn)品有LM56AD22105和MAX6509某些增強型集成溫度控制器（例如TC652/653）中還包含了A/D轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng)，工作時并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別；智能溫度傳感器。

8、能溫度傳感器（亦稱數(shù)字溫度傳感器）是在20世紀(jì)90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)（ATE）的結(jié)晶。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM和只讀存儲器（ROM）智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU）;并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。溫度傳感器的發(fā)展趨勢。進入21世紀(jì)后，溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器

9、、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。傳感器在溫度測控系統(tǒng)中的應(yīng)用。目前市場主要存在單點和多點兩種溫度測量儀表。對于單點溫測儀表，主要采用傳統(tǒng)的模擬集成溫度傳感器，其中又以熱電阻、熱電偶等傳感器的測量精度高，測量范圍大，而得到了普遍的應(yīng)用。此種產(chǎn)品測溫范圍大都在-200C800c之間，分辨率12位，最小分辨溫度在0.0010.01之間。自帶LED顯示模塊，顯示4位到16位不等。有的儀表還具有存儲功能，可存儲幾百到幾千組數(shù)據(jù)。該類儀表可很好的滿足單個用戶單點測量的需要。多點溫度測量儀表，相對與單點的測量精度有一定的差距，雖然實現(xiàn)了多路溫度的測控，但價格昂貴針對目前市場的現(xiàn)狀，本課題提出了一種

10、可滿足要求、可擴展的并且性價比高的單片機測溫系統(tǒng)。1.2 本課題研究意義隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，溫度控制在工業(yè)控制、電子測溫計、醫(yī)療儀器、家用電器等各種溫度控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，且由過去的單點測量向多測量發(fā)展。目前溫度傳感器有模擬和數(shù)字兩類傳感器，為了克服模擬傳感器與微處理器接口時需要信號調(diào)理電路和D專換器的弊端，大多數(shù)多點測溫控制系統(tǒng)采用數(shù)字傳感器，并大大方便了系統(tǒng)的設(shè)計。比較有代表性的數(shù)字溫度傳感器有DS18B20MAX6575DS1722MAX6635SMT160-30。在傳統(tǒng)的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計中，往往采用模擬技術(shù)進行設(shè)計，這樣就不可避免地遇到諸如引線誤差補償、多點測量中的切換誤差和

11、信號調(diào)理電路的誤差等問題；而其中某一環(huán)節(jié)處理不當(dāng)，就可能造成整個系統(tǒng)性能的下降。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，微型化、集成化、數(shù)字化正成為傳感器發(fā)展的一個重要方向。美國Dallas半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字溫度傳感器DS18B20具有獨特的單總線接口，僅需要占用一個通用I/O端口即可完成與微處理器的通信；在-10+85C溫度范圍內(nèi)具有0.5c精度；用戶可編程設(shè)定912位的分辨率。以上特性使得DS18B20上常適用于構(gòu)建高精度、溫度測量系統(tǒng)。1.3 本課題任務(wù)本課題的任務(wù)是實現(xiàn)對溫度進行測量并進行準(zhǔn)確顯示及報警提示。整個系統(tǒng)由單片機控制，要能夠接收DS18B2W度傳感

12、器的數(shù)據(jù)并通過LCD1602a行實時顯示，同時會以進度條的方式表示溫度的高低，從20到40c區(qū)間每增加2c出現(xiàn)一個進度條，低于20c無進度條，高于40c出現(xiàn)10個進度條，并且當(dāng)溫度低于20c時，蜂鳴器不響；當(dāng)溫度在20到28c之間時，蜂鳴器以200M駒次間隔3s時間持續(xù)鳴叫；當(dāng)溫度在28.1到35c之間時，蜂鳴器以200M駒次間隔2s時間持續(xù)鳴叫；當(dāng)溫度在35.1到40c之間時，蜂鳴器以200M的次間隔1S時間持續(xù)鳴叫；而當(dāng)溫度高于40C時，蜂鳴器以200MS次間隔0.5S時間持續(xù)鳴叫。第二章硬件設(shè)計2.1 STC89C52單片機簡介STC89C521一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可榛除只讀存儲器（

13、FPEROM-Flash1遼寧工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計)ProgramableandErasableReadOnlyMemory)的低電壓，高性能COMOS8微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51旨令集和輸出管腳相兼容。2.1.1 時鐘電路STC89C5四部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXDffiTX吩別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖2.1(a)所示，在RXDF口TXD引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回

14、路。晶體振蕩頻率可以在1.212MHz間選擇，電容值在530pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時鐘電路如圖2.1(b)所示，RXDS地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz勺方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2,供單片機使用。(a)內(nèi)部方式時鐘電路圖2.1(b)外部方式時鐘電路 時鐘電路2.1.2 復(fù)位及復(fù)位電路(1)復(fù)位操作復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使

15、系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。除PC之外，復(fù)位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表一所示。寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000H表一寄存器的復(fù)位狀態(tài)SP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00H(2)復(fù)位信號及其產(chǎn)生RST引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位信號是高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。若使用頗率為6MHz勺晶振，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù)位信號的電路邏輯如圖2.2所示：RSTZVro9圖2.2復(fù)

16、位信號的電路邏輯圖整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位相按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，具電路如圖2.3(a)所示。這佯，只要電源Vcc的上升時間不超過1ms就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的，具電路如圖2.3(b)所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RCa分電路

17、產(chǎn)生的正脈沖來實現(xiàn)的，具電路如圖2.3(c)所示：(a)上電復(fù)位(c)按鍵脈沖復(fù)位(b)按鍵電平復(fù)位 圖2.3復(fù)位電路晶振，能保證復(fù)位信號高電平持續(xù)上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz時間大于2個機器周期。STC89C5定體介紹如下：主電源引腳(2根)VCC(Pin40):電源輸入，接+5V電源GND(Pin20):接地線外接晶振引腳(2根)XTAL1(Pin19):片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20):片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳(4根)RST/VPP(Pin9):復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。ALE/PROG(Pin30):地址鎖存允許信號PSEN(

18、Pin29):外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31):程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令?？删幊梯斎?輸出引腳(32根)STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位(8根引腳)，共32根。P0口(Pin39Pin32):8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口(Pin1Pin8):8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7P2口(Pin21Pin28):8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7P3口(Pin10Pin17):8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.

19、7STC89C52主要功能如表二所示。表二STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51旨令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫FlashROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UAR伸行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3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2.2DS18B20介紹DS18B2妙美國DSLLAS導(dǎo)體公司推出的第一篇支持“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(zhuǎn)化成用型數(shù)字信號供處理器處理。2.2.1DS18B20溫度傳

20、感器特性(1)適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍在3.05.5V,在寄生電源方式下可有數(shù)據(jù)線供電。(2)獨特的單線接口方式，它與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20勺雙向通信。(3)支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B2M以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。(4)在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。(5)測溫范圍-55C-+125C,在-10C+85C時精度為0.5C。(6)可編程分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨率溫度分別為0.5C,0.25C,0.125C和0.0625C,可實現(xiàn)高精度測溫。(7)在9位分辨率時，最多在93.78m

21、s內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字；12位分辨率時，最多在750ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，顯示速度快。(8)測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行送給CPU同時可傳送CRCJ驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。(9)負壓特性。電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。2.2.2 應(yīng)用范圍(1)冷凍庫、糧倉、儲罐、電信機房、電力機房、電纜線槽等測溫和控制領(lǐng)域。(2)軸瓦、缸體、紡織、空調(diào)等狹小空間工業(yè)設(shè)備測溫和控制。(3)汽車空調(diào)、冰箱、冷柜以及中低緯度干燥箱等。(4)供熱、制冷管道熱量計量、中央空調(diào)分戶熱能計量等。2.2.3 引腳介紹DS18B2以物如圖2.4所示圖2.4實物圖DS18B20

22、t兩種封裝：三角TO-92直插式(用的最多、最普遍的封裝)和八角SOIC貼片式，封裝引腳見圖2.5。表三列出了DS18B20勺引腳定義。DS 13B2O123GNDI/OTJDD(b)DS18B20八角 SOIC(a)DS18B20To-92圖2.5DS18B20弓|腳封裝圖表三DS18B20引腳定義引腳定義GND電源負極DQ信號輸入輸出VDD電源正極NC空2.2.4 硬件連接(1) DS18B2寄生電源供電方式如下面圖2.6(a)所示，在寄生電源供電方式下，DS18B2映單線信號線上汲取能量：在信號線DQt于高電平期間把能量儲存在內(nèi)部電容里，在信號線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高

23、電平到來再給寄生電源(電容)充電。獨特的寄生電源方式有三個好處：進行遠距離測溫時，無需本地電源 可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取ROM 電路更加簡潔，僅用一根I/O口實現(xiàn)測溫要想使DS18B2進行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個DS18B2施溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達到1mA當(dāng)幾個溫度傳感器掛在同一根I/O線上進行多點測溫時，只靠4.7K上拉電阻就無法提供足夠的能量，會造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。因此，該電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。并且工作電源VCC、須保證在5V,當(dāng)電源電壓下降時，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會使溫

24、度誤差變大。(2) DS18B2寄生電源強上拉供電萬式改進的寄生電源供電方式如下面圖2.6(b)所示，為了使DS18B20ft動態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)，當(dāng)進行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到E2存儲器操作時，用MOSFET把I/O線直接拉到VCCM可提供足夠的電流，在發(fā)出任何涉及到拷貝到E2存儲器或啟動溫度轉(zhuǎn)換的指令后，必須在最多10pS內(nèi)把I/O線轉(zhuǎn)換到強上拉狀態(tài)。在強上拉方式下可以解決電流供應(yīng)不足的問題，因此也適合于多點測溫應(yīng)用，缺點就是要多占用一根I/O口線進行強上拉切換。(3) DS18B20勺外部電源供電方式如下面圖2.6(c)所示，在外部電源供電方式下，DS18B2CT作電源由VDDH腳接

25、入，其VD端用35.5V電源供電，此時I/O線不需要強上拉，不存在電源電流不足的問題，可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時在總線上理論可以掛接任意多個DS18B2游感器，組成多點測溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下，DS18B2的GNDI腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85Co期K.0DS18B20GNDDQ DDDSI8B20(a)外部電源供電方式(c)pP10寄生電源供電方式1)S I XB2(c(zcc(b)寄生電源強上拉供電方式圖 工作原理硬件電路連接好以后，單片機需要怎么樣工作才能將DS18B2中的溫度數(shù)據(jù)讀取出來呢？下面將給出詳細分析。首先我們來看控制DS18B2的指令

26、：(1) 33Ht賣ROMi賣DS18B20S度傳感器ROM勺編碼(即64位地址)。(2) 55H匹配ROM發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出64位RO端碼，訪問單總線上與該編碼相對應(yīng)的DS18B2乘使之作出響應(yīng)，為下一步對該DS18B20勺讀/寫做準(zhǔn)備。(3)F0H一搜索ROM用于確定掛接在同一總線上DS18B20勺個數(shù)，識別64位ROM地址，為操作個器件做好準(zhǔn)備。(4)CCH-跳過ROM忽略64為ROMft址，直接向18B20發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于一個從機工作。(5)ECH一告警搜索命令。執(zhí)行后只有溫度超過設(shè)定值上限或下限的芯片才做出響應(yīng)。以上這些指令設(shè)計的存儲器是64位光刻ROM表四列出了它的含義

27、。表四64位光刻ROM&位定義S位產(chǎn)品系列號4娥產(chǎn)品序號飛位CRCS碼64位光刻ROW的序列號是出廠前被光亥【J好的，它可以看做該DS18B20勺地址序列碼。其各位排列順序是：開始8位為產(chǎn)品類型標(biāo)號，接下來48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的CRC1環(huán)冗余校驗碼(CR=X8+X5+X4+1。光刻ROM勺作用是使每一個DS18B20rB各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一條總線上掛接多個DS18B20勺目的。下面介紹以上幾條指令的用法。當(dāng)主機需要對眾多在線DS18B2(fr的某一個進行操作時，首先應(yīng)將主機逐個與DS18B20S接，讀出其序列號；然后再將所有的DS18B20掛接到總線

28、上，單片機發(fā)出匹配ROM0T令(55H),緊接著主機提供的64位序列(包括DS18B20勺48位序列號)之后的操作就是針對該DS18B20勺。如果主機只對一個DS18B20S行操作，就不需要讀取ROMS碼以及匹配RO端碼了，只要用跳過ROM(CCH命令，就可以進行如下溫度轉(zhuǎn)換和讀取操作。44H-溫度轉(zhuǎn)換。啟動DS18B20s行溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時最長為750ms(9位為93.75ms)。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)的RAMKBEH-讀暫存器。讀內(nèi)部RAW9字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)。4EH-寫暫存器。發(fā)出向內(nèi)部RAM勺2、3字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。48H-復(fù)制暫存器。將RA

29、W第2,3字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到E2ROMKB8H-重調(diào)E2ROW內(nèi)容回復(fù)到RAMH勺第3,4字節(jié)。B4H-讀供電方式。讀DS18B20勺供電模式。寄生供電時，DS18B20送0外接電源供電時，DS18B20送1。遼寧工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）以上這些指令涉及的存儲器為高速暫存器RA防口可電擦出E2ROM見表五。表五高速暫存器RAM寄存器內(nèi)容字節(jié)地址溫度值低位（LSB）0溫度值高位（MSB1高溫限值（TH）2低溫限值（LT）3配置寄存器4保留5保留6保留7CR或驗值8高速暫存器RAMS9個字節(jié)的存儲器組成。第01字節(jié)是溫度的顯示位；第2和第3個字節(jié)是復(fù)制的TH和TL,同時第2和第3個字節(jié)的數(shù)字可以

30、更新；第4個字節(jié)是配置寄存器，同時第4個字節(jié)的數(shù)字可以更新；第5,6,7三個字節(jié)的保留的?？呻姴脸鯡2ROW包括溫度觸發(fā)器TH和TL,以及一個配置寄存器。表六列出了溫度數(shù)據(jù)在高速暫存器RAM勺第0和第1個字節(jié)中的存儲格式。DS18B20s出廠時默認(rèn)配置為12位，其中最高位為符號位，即溫度值共11位，單片機在讀取數(shù)據(jù)時，一次會讀2字節(jié)共16位，讀完后將低11位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)后再乘以0.0625便為所測的實際溫度值。另外，還需要判斷溫度的正負。前5個數(shù)字為符號位，這5位同時變化，我們只需要判斷11位就可以了。前5位為1時，讀取的溫度為負值，且測到的數(shù)值需要取反加1再乘以0.0625才可得

31、到實際溫度值。前5位為0時，讀取的溫度為正值，且溫度為正值時，只要將測得的數(shù)值乘以0.0625即可得到實際溫度值。2.2.6工作時序圖初始化時序如圖2.7初始化厘程“復(fù)位和存在的沖.單畿總質(zhì)線型言義：D31能。偃電平電阻上拉百繳桂刷器假電平總裝控制器和蚱1?？谕瑸樾揠娖綀D2.7初始化時序先將數(shù)據(jù)線置高電平1。延時（該時間要求不是很嚴(yán)格，但是要盡可能短一點）。數(shù)據(jù)線拉到低電平0o延時750us（該時間范圍可以在480us960us）。數(shù)據(jù)線拉到高電平1。延時等待。如果初始化成功則在1560us內(nèi)產(chǎn)生一個有DS18B2版回的低電平0,據(jù)該狀態(tài)可以確定它的存在。但是應(yīng)注意，不能無限地等待，不然會使程

32、序進入死循環(huán)，所以要進行超時判斷。 若CP聯(lián)到數(shù)據(jù)線上的低電平0后，還要進行延時，其延時的時間從發(fā)出高電平算起（第5）步的時間算起）最少要480us。 將數(shù)據(jù)線再次拉到高電平1后結(jié)束。（2） DS18B20f數(shù)據(jù)時序圖如圖2.815圖2.8寫數(shù)據(jù)時序圖 數(shù)據(jù)線先置低電平00 延時確定的時間為15uso按從低位到高位的順序發(fā)送數(shù)據(jù)（一次只發(fā)送一位）延時時間為45us將數(shù)據(jù)線拉高到高電平1。重復(fù)1）5）步驟，直到發(fā)送完整個字節(jié)。最后將數(shù)據(jù)線拉高到1。（3） DS18B20讀數(shù)據(jù)時序圖如圖2.9圖2.9讀數(shù)據(jù)時序圖將數(shù)據(jù)線拉高到1。延時2us。將數(shù)據(jù)線拉低到00延時6us。將數(shù)據(jù)線拉高到1。延時4u

33、s。讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)位，并進行數(shù)據(jù)處理。延時30uso重復(fù)1）7）步驟，直到讀取完一個字節(jié)2.3 系統(tǒng)電路設(shè)計單片機最小系統(tǒng)如圖如圖2.10所示J3P1QP1I2P123S1SW-PBP1TBOP返P3E3P3H4P3ESR1P310K30pf11C3aPT?199國rairpiP16720P1.0vccPl.lPOOPl2POJPl.3P0.2Pl4POJPl.5P0.4PlfiP0.5Pl.7P0.6RSTA/PDP0.7P3.0/RDEAAppP3.1/TXDALE/PROGP32/INTOPSENP33/INT1P2.7P3.4HTP2.6p35mP2.5P3.6/WRP2.4P37/R

34、DP2,3XTAL2P2.2XTALlP2.1GNDP2.0STC85C52HI30pfVCC4039POO38poi37P0236P0335P04與P0533POl532,PT1刃302928P2127P26P2525P2424P2323P222221P20一圖2.10系統(tǒng)電路圖這部分為單片機復(fù)位電路和時鐘電路。單片機復(fù)位后，程序計數(shù)器PC=0000H,即指向程序存儲器0000H單元，使CPU從首地址重新開始執(zhí)行程序。產(chǎn)生單片機復(fù)位的條件是：在RST引腳端出現(xiàn)滿足復(fù)位時間要求的高電平狀態(tài)，該時間等于系統(tǒng)時鐘震蕩周期建立時間再加2個機器周期時間（一般不小于10ms）。時鐘電路通過單片機的XTA

35、L俐XTAL2弓唧外接定時元件12M的晶振，電容C1和C2一般去30pF左右，主要作用是幫助振蕩器起震。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也越高，單片機運行速速也就越快。2.4 顯示電路設(shè)計LCD1602M示電路原理圖如圖2.11所示圖2.11LCD1602顯示電路此部分為LCD1602a示電路，通過10K可調(diào)電阻可以調(diào)節(jié)1602背光顯示亮度P0口接一個10K的上拉排阻。第三章軟件設(shè)計3.1軟件開發(fā)工具的選擇要使單片機系統(tǒng)按照人的意圖辦事，需設(shè)法讓人與計算機對話，并聽從人的指揮。程序設(shè)計語言是實現(xiàn)人機交換信息的最基本工具，可分為機器語言、匯編語言和高級H0機器語言用二進制編碼表示每一條指令，是計

36、算機能直接識別和執(zhí)行的語言。用機器語言編寫的程序成為機器語言程序或者指令程序（機器碼程序）。因為機器只能識別和執(zhí)行這種機器碼程序，所以又稱它為目標(biāo)程序。用機器語言編寫程序不易記憶、不易查錯、不易修改。為了克服機器語言的上述缺點，可采用有一定含義的符號，即指令助記符來表示，一般都采用某些有關(guān)的英文單詞的縮寫。這樣就出現(xiàn)了另一種程序語言一匯編語言。匯編語言是用助記符、符號和數(shù)字等來表示指令的程序語言，容易理解和記憶，它與機器語言指令是一一對應(yīng)的。匯編語言不像高級語言（如BASIC那樣通用型強，而是屬于某種計算機所獨有，與計算機的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。用匯編語言編寫的程序稱為匯編語言程序。以上兩種語

37、言都是低級語言。盡管匯編語言有不少優(yōu)點，但它仍存在著機器語言的某些缺陷：與CPU勺硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，不同的CP貝匯編語言是不同的。這使得匯編語言程序不能移植，使用不便；其次，要使用匯編語言進行程序設(shè)計必須了解所使用CP映件的結(jié)構(gòu)與性能，對程序設(shè)計人員有較高的要求。為此，又出現(xiàn)了對單片機進行編程的高級語言，如PLM,C等。Keil C51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系遼寧工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用球開發(fā)，體會更加深刻。KeilC51軟件提供豐富的

38、庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Window酣面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。經(jīng)分析綜合得知，本課題采用C言進行編程。3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計的一般原則單片機應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計包括功能模塊劃分、程序流程確立、模塊接口設(shè)計以及程序代碼編寫。我們依據(jù)系統(tǒng)的功能要求，將整體軟件系統(tǒng)分割成若干個獨立的程序模塊。這些程序模塊可以是幾條語句的集合、功能函數(shù)或程序文件。隨后，根據(jù)個程序模塊的實現(xiàn)功能寫出流程，一般需要寫出具體的實現(xiàn)功能描述。程序代碼通常采用匯

39、編語言或高級語言(C語言)編寫。本課題采用C語言編程，在此必須注意以下問題：(1)提高程序代碼效率必須熟悉當(dāng)前使用的C語言編譯器，試驗每條C語言編譯以后對應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道代碼效率。(2)減少程序錯誤我們在編寫程序時，要注重考慮如下方面。物理參數(shù)資源參數(shù)應(yīng)用參數(shù)過程參數(shù)(3)單片機的抗干擾性防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔離干擾路徑。單片機干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位，導(dǎo)致程序運行異常。設(shè)計系統(tǒng)是一般需要添加一個“看門狗”監(jiān)控模塊，在系統(tǒng)出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的干擾時，監(jiān)控模塊將重啟系統(tǒng)，并從斷點處繼續(xù)執(zhí)行。(4)系統(tǒng)的可靠性要測試單片機軟件功能的完善性。上電、掉電測試。系統(tǒng)

40、耗損測試。3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計的一般步驟系統(tǒng)進行軟件設(shè)計時，先要對本課題硬件有一個熟練的掌握，知道系統(tǒng)的組成，數(shù)據(jù)的傳輸，信號是如何被控制的，以及信號的顯示。然后進行軟件設(shè)計時，先搞清楚各個部分的子程序及他們的流程圖，然后進行各子程序的編寫，最后通過主函數(shù)把各子程序連接起來實現(xiàn)設(shè)計。3.4 測溫軟件實現(xiàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括系統(tǒng)程序和流程圖，根據(jù)整個系統(tǒng)的要求，完成溫度的測量與控制必須經(jīng)過以下幾個步驟：單片機接受傳感器的溫度信號，并通過MAX232EPE驅(qū)動LCD1602并將溫度顯示出來。系統(tǒng)主程序流程圖如圖3.1所示。19遼寧工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）圖3.1系統(tǒng)主程序流程圖#遼寧工程職業(yè)學(xué)

41、院畢業(yè)論文（設(shè)計）3.4.1 初始化子程序DS18B2創(chuàng)始化程序嚴(yán)格按照DS18B20勺時序來編寫，微處理器開始發(fā)送一個復(fù)位脈沖（在480us960us之間），接著數(shù)據(jù)線釋放拉到高電平1,如圖3.2所示。圖3.2初始化子程序流程圖3.4.2 溫度轉(zhuǎn)換首先調(diào)用DS18B2創(chuàng)始化子程序?qū)λM行初始化，然后發(fā)跳過匹配ROMfiT令，接著發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令完成溫度轉(zhuǎn)換，該命令主要是完成溫度的A/D轉(zhuǎn)換，讀取溫度程序是在轉(zhuǎn)換結(jié)束后才能讀取當(dāng)前溫度值。工作流程圖如圖3.3所示。fJJ始ftnsSB2O-I命令:界匕過嚀列弓可命令動5M陵就摸結(jié)束圖3.3溫度轉(zhuǎn)換流程圖3.4.3 DS18B20寫子程序當(dāng)主機把數(shù)

42、據(jù)線從高邏輯電平拉低至邏輯電平時產(chǎn)生寫時間片，有兩種類型的寫時間片，寫1時間片和寫0時間片，所有時間片必須有最短為60微妙的持續(xù)期。在各寫周期之間必須有最短為1us的恢復(fù)時間。在I/O口線高電平變?yōu)榈碗娖胶驞S18B20ft15us到60us之間對I/O采樣，如果是高電平則寫1,低電平寫0。流程圖如圖3.4所示。圖3.4寫子程序流程圖3.4.4 DS18B20讀子程序從DS18B20賣數(shù)據(jù)時單片機產(chǎn)生讀時間片，當(dāng)主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉到低電平時產(chǎn)生讀時間片，數(shù)據(jù)線必須保持在邏輯電平至少1微妙，來自DS18B20勺輸出數(shù)據(jù)在讀時間段下降沿之后15微妙有效，因此為了讀出從讀時間段開始算起15微

43、妙的狀態(tài)單片機必須停止把I/O引腳驅(qū)動拉低至低電平，在讀時間段結(jié)束時I/O引腳經(jīng)過外部的上拉電阻拉回至高電平，所有讀時間段的最短持續(xù)周期限為60微妙，各個讀時間片之間必須有最短為1微妙的恢復(fù)時間，把主機采樣時間定在15微妙期間的末尾系統(tǒng)時序關(guān)系就有最大的余地。單片機從DS18B2四讀取數(shù)據(jù)是一位一位的讀的，每讀完一位的數(shù)據(jù)到單片機的特定單元A,A左移一次與B向或，直至DS18B20勺數(shù)據(jù)全部移到B中，到此單片機就對DS18B2流成了讀字節(jié)操作。t數(shù)據(jù)流程圖如圖3.5所示。圖3.5讀子程序流程圖第四章誤差分析4.1 誤差產(chǎn)生當(dāng)采用寄生電源的工作方式時（電源從IO口上獲得），如果溫度高于100C,

44、則將產(chǎn)生很大的誤差，因為此時器件中較大的漏電流會使總線不能可靠檢測高低電平，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸誤碼率的增大。DS18B20T作電壓范圍為3.0V至5.5V無需備用電源，測量溫度范圍為-55c至+125C,華氏相當(dāng)于是-671至112571華氏度，在-10C至+85C范圍內(nèi)精度為0.5C。在遠距離有線測溫傳輸過程中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過50m時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤使得不能準(zhǔn)確測量4.2 降低誤差方法為了使得設(shè)計能夠得到準(zhǔn)確實時溫度，DS18B2床用了外部電源供電方式，在外部電源供電方式下，DS18B20T作電源由VD用唧接入，此時I/O線不需要強上拉，不存在電源電流不足的問題，可以

45、保證轉(zhuǎn)換精度，同時在總線上理論可以掛接任意多個DS18B20專感器，組成多點測溫系統(tǒng)。外接電源方式下，可以充分發(fā)揮DS18B20寬電源電壓范圍的優(yōu)點，即使電源電壓VCCW到3V時，依然能夠保證溫度量精度。在傳輸方面，當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達150m當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離進一步加長，測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線。第五章調(diào)試與小結(jié)本設(shè)計KeilC51寸單片機多點溫度測量系統(tǒng)進行了軟件編寫。在編寫過程中，必須嚴(yán)格按照DS18B2的工作時序嚴(yán)格編寫，否則溫度無法準(zhǔn)確測量。硬件電路的設(shè)計是通過Protel99se軟件來來設(shè)計的PCB設(shè)計之

46、始，由于對軟件的不熟練和PC斷線規(guī)則的不熟悉，導(dǎo)致第一版的設(shè)計失敗，主要原因是布線寬度太窄導(dǎo)致刻板時線被刻斷，焊盤設(shè)計太小，焊接時元件焊接不牢固。在兩面布線時，頂層布線只放置一個過孔到頂層走線直接布線到頂層焊盤導(dǎo)致無法焊接。在第一版設(shè)計階段由于粗心大意，把P0口上拉排阻的接電源錯接成接地導(dǎo)致LCD160不能顯示，通過原理圖對比和電路的排查最終找出和解決問題。經(jīng)過改善后，第二版PC副作成功。本課題通過分析對比各種不同的溫度傳感器，選定DS18B20這種單總線數(shù)字溫度傳感器的通信方式比較獨特，軟件編寫要求的比較新穎，特點突出。用其構(gòu)建的系統(tǒng)有很多優(yōu)點：硬件連線簡單，省去了使用模擬傳感器要進行放大、

47、A/D轉(zhuǎn)換等工作，由于它的級聯(lián)功能，一條總線可掛接多個傳感器測量不同位置的溫度，根據(jù)DS18B20唯一的序號識別不同傳感器在各自位置的溫度。系統(tǒng)對DS1820和各種操作必須按協(xié)議進行，即:初始化DS1820（發(fā)復(fù)位脈沖）一發(fā)RO能命令一發(fā)存儲器操作命令一處理數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，自帶地址，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。通過調(diào)試成型系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了DS18B2除了上述優(yōu)點外，還有一些缺點，如：簡單的硬件連接的代價是復(fù)雜的軟件時序，DS18B2施測量溫度的時候，靈敏度不夠高，溫度快速變化時無法迅速顯示出其變化。通過一系列的實驗發(fā)現(xiàn)：由DS18B20J建的測溫小系統(tǒng)適用于環(huán)境溫度

48、監(jiān)控，對溫度小變化較敏感；不適合應(yīng)用于要求實時性強、溫度跨度大的測溫方式。25致謝本設(shè)計是在XX老師的指導(dǎo)下完成的，XX老師是一位極其負責(zé)任的指導(dǎo)老師。畢業(yè)設(shè)計初期時，就制定了詳細的工作時間表，對于各個階段要完成的設(shè)計任務(wù)都詳盡列出，而且按時要求完成。期間，多次分析指導(dǎo)，提供修改意見。為此，對XX老師在畢業(yè)設(shè)計期間提供的悉心指導(dǎo)與幫助表示衷心的感謝！止匕外，特別要感謝在這次畢業(yè)設(shè)計中為我提供寶貴意見的同學(xué)，有了你們的建議讓我這次畢業(yè)設(shè)計順利完成！遼寧工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計)參考文獻1黨峰、王敬農(nóng)、高國旺.基于DS18B20勺數(shù)字式溫度計的實現(xiàn)J.山西電子技術(shù)，2007(3)2趙海蘭、趙祥偉

49、.智能溫度傳感器DS18B20勺原理與應(yīng)用J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2003,26(14)3王福泉、萬頻、馮孔淼、張昱.DS18B2旺空調(diào)檢測系統(tǒng)溫度采集模塊中的應(yīng)用J.電子技術(shù)應(yīng)用，2011,37(8)4程院蓮.基于單總線器件DS18B20的智能溫度測量J.現(xiàn)代教育裝備，2010(23)5劉雪松程顯俠.新型溫度傳感器DS18B20高精度測溫的實現(xiàn)J.微處理機2002(2)6馬云峰.單片機與數(shù)字溫度傳感器DS18B20的接口設(shè)計J.計算機測量與控制,2002(04)7郭天祥.新概念51單片機C語言教程一入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略.電子工業(yè)出版社M,20118林立、張俊亮、曹旭東.單片機原理及應(yīng)用(基

50、于Proteus和KeilC)M.北京：電子工業(yè)出版社，20099魏偉、胡瑋、王永清.51單片機C語言開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)案例詳解M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.10沈長生.常用電子元器件使用一讀通M.北京：人民郵電出版社.200411童詩白、華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社.200012 On-LineMeasureSystemoftheTemperatureintheSyntheticAmmoniaTowerBasedontheDS18B20TemperatureSensorC.Volume1A.2009:102-104.13 Fen-PingZhou,Hong-TaoMa,

51、Bing-DongSuietal.TemperatureDetectingSystemofBeerFermentationBasedonDS18B20C.ProgressinMeasurementandTesting.p.2.2010:898-902.#遼寧工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）29附錄附錄一：電路原理圖III2I3IIU1VCCP2T-234567891011121314151617181920HeadRESETPZ2VCCUSBPWRP3C29100nFPOWERVCC C3VCCVCC0VCC34678D-D+C2+C2-345678910iSP5REDVCC0Tx1outlTx2

52、out2Rx1iniRx2in2LCD1602LCD1602LCD 1602S W 12 3456 78CN rrEDD DDDDDD/GVCC2K R7 P37附錄二：PC晞線圖-工H-附錄三：程序清單18B20.h#ifndef_DS18B20_H_#define_DS18B20_H_#include/包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint;/*端口定義*/sbitDQ=P1A7;/ds18b20端口/*函數(shù)聲明*/unsignedintReadTempera

53、ture(void);bitInit_DS18B20(void);unsignedcharReadOneChar(void);voidWriteOneChar(unsignedchardat);#endif18B20.c#includedelay.h#include”18b20.h/*18b20初始化*/bitInit_DS18B20(void)bitdat=0;DQ=1;/DQ復(fù)位DelayUs2x(5);/稍做延時DQ=0;/單片機將DQ拉低DelayUs2x(200);/精確延時大于480us小于960usDelayUs2x(200);DQ=1;拉高總線DelayUs2x(50);/1560us后接收60-240us的存在脈沖dat=DQ;/如果x=0則初始化成功，x=1則初始化失敗DelayUs2x(25);/稍作延時返回returndat;/*讀取一個字節(jié)*/unsignedc