基于单片机的数字温度计控制设计-文库吧

【正文】 B20, AT89S51 山东英才学院毕业论文设计 6 第 1 章 .数字温度计总体设计方案 ：热敏电阻 由于本设计是测温电路， 可以使用 热敏电阻 之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。如下图： 热敏电阻 方案二 ：温度传感器 DS18B20 (1).进而考虑到用 温度传感器 ，在设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器 DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 从以上两种方案，很容易看 出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 (2).方案二的总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图 1所示，控制器采用单片机 AT89S51，温度传感器采用 DS18B20，用 4 位 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。 图 1 总体设计方框图 方案三：控制内核不用单片机，用 DSP 选定了温度传感器之后，再来考虑它的控制内核， 因为数字温度计的设计并不复杂，单片机完全可以处理的了， DSP 是比较高端的控制内核应用成本相对较高，所以选用单片机是即 经济又 实惠的选择。 主 控 制 器 LED显 示 温 度 传 感 器 单片机复位 时钟振荡 报警点按键调整 山东英才学院毕业论文设计 7 第 2 章 数字温度计详细设 主控制器 AT89S51 AT89s51 的特点及特性： 40个引脚， 4k bytes flash 片内程序 存储器 ， 128 bytes 的随机存取数据 存储器 （ ram），32个外部双向输入 /输出（ i/o）口， 5 个中断优先级 2层中断嵌套中断， 2 个 16 位可编程定时 计数器 ,2 个全双工串行通信口，看门狗（ wdt）电路，片内时钟 振荡器 。 此外， at89s51 设计和配置了 振荡频率 可为 0hz 并可通过软件设置省电模式。空闲模式下， cpu 暂停工作，而 ram 定时 计数器 ，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结 振荡器 而保存 ram的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有 pdip、 tqfp 和 plcc 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性： 兼容 mcs51 指令系统 4k 可反复擦写 (1000 次） isp flash rom 32 个双向 i/o 口 工作 电压 2 个 16 位可编程定时 /计数器 时钟频率 033mhz 全双工 uart 串行中断口线 128x8bit 内部 ram 2 个外部中断源 低功耗空闲和省电模式 中断唤醒省电模式 3 级加密位 看门狗（ wdt）电路 软件设置空闲和省电功能 灵活的 isp字节和分页编程 双数据寄存器指针 DS18B20 DS18B20温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。 TO－ 92 封装的 DS18B20 的引脚排列见下图，其引脚功能描述见表 1。 （底 视图） DS18B20 山东英才学院毕业论文设计 8 表 1 DS18B20 详 细引脚功能描述 序号 名称 引脚功能描述 1 GND 地信号 2 DQ 数据输入 /输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 3 VDD 可选择的 VDD 引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 DS18B20 的性能特点如下： ●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； ●多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； ●无须外部器件； ●可通过数据线供电，电压范围为 ~； ●零待机功耗； ●温度以９或１２位数字； ●用户可定义报警设置； ●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； ●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作； DS18B20 采用３脚 PR－ 35 封装或８脚 SOIC 封装，其内部结构框图如图 2所示。 图 2 DS18B20 内部结构 64位 ROM 的结构开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟 一的序号，共有48位，最后８位是前面 56位的 CRC 检验码，这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。 DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的 EERAM。高速暂存 RAM 的结构为８字节的存储器，结构如图 3所示。头２个字节包含测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20 工作时寄存器中的分辨 率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3所示。低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式， DS18B20 出厂时该位被设置为０，用户要去改动， R1 和Ｒ 0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。 I/O C 64 位 ROM 和 单 线 接 口 高速缓存 存储器与控制逻辑 温度传感器 高温触发器 TH 低温触发器 TL 配置寄存器 8 位 CRC 发生器 Vdd 山东英才学院毕业论文设计 9 TM R1 1R0 1 1 1 1 .... 图 3 DS18B20 字节定义 由表 1可见， DS18B20 温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数 据转 换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存ＲＡＭ的第６、７、８字节保留未用，表现为全逻辑１。第９字节读出前面所有８字节的 CRC 码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 当 DS18B20 接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以 16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第１、２字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以 ℃／ LSB 形式表示。 当符号位Ｓ＝０时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转