數(shù)字溫度計設(shè)計

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1、溫度檢測課題：溫度檢測電路（基于18B20測溫元件）成員：周玙璇、賀翔指導(dǎo)老師：宋曉虹題目DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計任務(wù)要求1、數(shù)字式溫度計測溫范圍在-55~125℃2、誤差在±0.5℃以內(nèi)3、采用LED數(shù)碼管直接顯示實驗完成1、數(shù)碼管溫度值顯示正常2、在測不同的溫度時反應(yīng)比較靈敏3、與實際溫度相比誤差不大4、自評成績良好互評1、2、3、4、互評成績老師評價成績?nèi)掌冢耗暝氯找?、課題介紹本設(shè)計是一款簡單實用的小型數(shù)字溫度計，所采用的主要元件有傳感器18B20，單片機AT89S52，，四位共陰極數(shù)碼管一個，電容電阻若干。18B20支持“一線總線”接口，測量溫度范圍-55°

2、C~+125°C。在-10~+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C。18B20的精度較差為±2°C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。本次數(shù)字溫度計的設(shè)計共分為五部分，主控制器，LED顯示部分，傳感器部分，復(fù)位部分，時鐘電路。主控制器即單片機部分，用于存儲程序和控制電路；LED顯示部分是指四位共陽極數(shù)碼管，用來顯示溫度；傳感器部分，即溫度傳感器，用來采集溫度，進行溫度轉(zhuǎn)換；復(fù)位部分，即復(fù)位電路。測量的總過程是，傳感器采集到外部環(huán)境的溫度，并進行轉(zhuǎn)換后傳到單片機

3、，經(jīng)過單片機處理判斷后將溫度傳遞到數(shù)碼管顯示。本設(shè)計能完成的溫度測量范圍是-55°C~+128°C，由于能力有限，不能實現(xiàn)報警功能。二、方案論證方案一：由于本設(shè)計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。方案設(shè)計框圖如下：熱敏電阻組成的感溫電路AD轉(zhuǎn)換數(shù)碼管顯示電路方案二：考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)計中，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DS

4、18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。三、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計1、硬件設(shè)計按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，確定系統(tǒng)由3個模塊組成：主控制器、測溫電路和顯示電路。數(shù)字溫度計總體電路結(jié)構(gòu)框圖所示：DS18B20AT89C52主控制器顯示電路掃描驅(qū)動單片機的選擇單片機AT89S52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。復(fù)位電路設(shè)計單片機系統(tǒng)的復(fù)位電路在這里采用的是上電+

5、按鈕復(fù)位電路形式，其中電阻R采用6.8KΩ的阻值，電容采用電容值為10μ的電解電容。電路圖如下：溫度顯示電路四位共陽極數(shù)碼管，能夠顯示小數(shù)和負溫度。零下時，第一個數(shù)碼管顯示負號。當(dāng)溫度超過99.9時，四個數(shù)碼管全部亮。列掃描用P3.0~P3.3口來實現(xiàn)，列驅(qū)動用9012三極管。電路圖如下：溫度傳感器DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。電路圖如下：系統(tǒng)總電路圖如下：2、軟件設(shè)計主要包括主程序、讀出溫度子程序

6、、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序和現(xiàn)實數(shù)據(jù)刷新子程序等。主程序主程序的主要功能是負責(zé)溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量溫度值。溫度測量每1S進行一次。主流程圖如下：調(diào)用顯示程序初始化初次上電YNY讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令1s到？N讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)。在讀出時須進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數(shù)據(jù)的改寫。流程圖如下：發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？確？移入溫度暫存器結(jié)束　NNYY溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是

7、發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當(dāng)采用12位分辨率時，轉(zhuǎn)換時間約為750ms。在本程序設(shè)計中，采用1s顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。流程圖如下：發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令結(jié)束計算溫度子程序計算溫度子程序?qū)AM中讀取值進行BCD碼的轉(zhuǎn)換運算，并進行溫度值正負的判定。開始溫度零下?NY置“+”標志溫度值取補碼置“-”標志計算小數(shù)位溫度BCD值計算整數(shù)位溫度BCD值結(jié)束顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進行刷新操作，當(dāng)最高數(shù)據(jù)顯示位為0時，將符號顯示位移入下一位。溫度數(shù)據(jù)移入顯示