1系统设计2
1.1设计任务 2
1.2基本功能 2
1.3扩展功能 2
2系统方案论证2
2.1主控模块 2
2.2显示模块 3
3 DS18B20的理论分析与计算3
4电路与程序设计6
4.1系统总体框图 6
4.2总体电路 6
4.3程序的设计
总结
附录1
附录2
1系统设计
1.1设计任务设计一数字温度测量系统,能自动实现实际温度的测量与显示。
1.2基本功能(1)测温范围-30℃~+120℃。
(2)测量误差在±0.5℃之内。
(3)能正常显示测量的温度。
(4)能正常显示测量的温度的变换曲线图。
1.3扩展功能(1)增加温控功能,并可修改设置温控的上下限。
(2)增加温控报警功能。
2系统方案论证 本系统主要由主控模块、显示模块、按键模块、蜂鸣器模块、LED模块、传感器模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。
2.1主控模块方案:AT89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。内核本身具有丰富的指令集,足够实现本次作品的全部基本功能和部分拓展功能,相比Atmega16我们对AT89C52更为熟悉,且芯片价格较低,性价比高。
2.2显示模块方案:采用LCD12864显示。LCD12864屏幕显示细腻直观,且可以显示中文,但是相对昂贵。

3 DS18B20的理论分析与计算DS18B20 通过编程,可以实现最高 12 位的温度存储值,在寄存器中,以补码的格式存储,如图1所示。
图1 DS18B20 温度数据格式
寄存器一共 2 个字节,LSB 是低字节,MSB 是高字节,其中 MSb 是字节的高位,LSb 是字节的低位。大家可以看出来,二进制数字,每一位代表的温度的含义,都表示出来了。其中 S表示的是符号位,低 11 位都是 2 的幂,用来表示最终的温度。DS18B20 的温度测量范围是从-55 度到+125 度,而温度数据的表现形式,有正负温度,寄存器中每个数字如同卡尺的刻度一样分布,如图 2所示。
图2 DS18B20 温度值
二进制数字最低位变化 1,代表温度变化 0.0625 度的映射关系。当 0 度的时候,那就是0x0000,当温度 125 度的时候,对应十六进制是 0x07D0,当温度是零下 55 度的时候,对应的数字是 0xFC90。反过来说,当数字是 0x0001 的时候,那温度就是 0.0625 度了。
DS18B20 简单介绍:
DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”,其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。温度测量范围为-55~+125 摄氏度,可编程为9位~12 位转换精度,测温分辨率可达0.0625摄氏度,分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中,掉电后依然保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可以在远端引入,也可以采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3 根或2 根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。因此用它来组成一个测温系统,具有线路简单,在一根通信线,可以挂很多这样的数字温度计,十分方便。
DS18B20 的性能特点如下:
●独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯
●DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温
●DS18B20在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内
●适应电压范围更宽,电压范围:3.0~5.5V,在寄生电源方式下可由数据线供电
●测温范围-55℃~+125℃,精度为±0.5℃
●零待机功耗
●测量结果直接输出数字信号,以“一线总线”穿行传送给CPU,同时可传送CRC校验位,具有极强的抗干扰纠错能力
●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
以上特点使DS18B20非常适用与多点、远距离温度检测系统。
DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列、各种封装形式如图 4.2 所示,DQ 为数据输入/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;GND为地信号;VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时,此引脚必须接地。
外部封装形式 传感器电路图
4电路与程序设计4.1系统总体框图系统总体框图如图3所示
图3 系统总体框图
4.2总体电路总体电路图见附录2。
4.3程序的设计4.3.1程序功能描述(1)能够测试-30℃~+120℃的温度。
(2)按下S1能增加温度报警上限,按下S2能减少温度报警上限。
4.3.2试验程序实验程序见附录1。
总结本系统以单片机STC89C52芯片为核心部件,利用LCD12864、独立按键、DS18B20并配合C语言算法实现了简易数字温度计设计,完成此次设计题目中的全部基本功能和部分拓展功能。在系统设计过程中,力求硬件线路简单,充分发挥软件编程方便灵活的特点,来满足系统设计要求。
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