數(shù)字溫度計設計

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1、題目：基于89C52和DS18B20的數(shù)字溫度計設計一、設計要求數(shù)字式溫度計要求測溫范圍為0～102°C，精度誤差在0.1°C以內(nèi)，LED數(shù)碼管直讀顯示。二、方案論證根據(jù)系統(tǒng)的設計要求，選擇DS18B20作為本系統(tǒng)的溫度傳感器，選擇單片機AT89C51為測控系統(tǒng)的核心來完成數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、報警等功能。選用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，省卻了采樣/保持電路、運放、數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路以及進行長距離傳輸時的串/并轉(zhuǎn)換電路，簡化了電路，縮短了系統(tǒng)的工作時間，降低了系統(tǒng)的硬件成本。該系統(tǒng)的總體設計思路如下

2、：溫度傳感器DS18B20把所測得的溫度發(fā)送到AT89C51單片機上，經(jīng)過51單片機處理，將把溫度在顯示電路上顯示，本系統(tǒng)顯示器用4位共陽LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描法實現(xiàn)。檢測范圍-55攝氏度到125攝氏度。按照系統(tǒng)設計功能的要求，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。AT89C51主控制器顯示電路溫度傳感器DS18B20掃描驅(qū)動數(shù)字溫度計總體電路結(jié)構框圖如圖1所示。圖1數(shù)字溫度計總體電路結(jié)構框圖三、系統(tǒng)硬件電路的設計溫度計電路設計原理圖如圖2所示，控制器使用單片機AT89C51，溫度

3、傳感器使用DS18B20，用4位共陽LED數(shù)碼管實現(xiàn)溫度顯示。17圖2數(shù)字溫度計設計電路原理圖1、主控制器AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。2、顯示電路顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管，從P0

4、口輸出段碼，列掃描用P3.0~P3.3口來實現(xiàn)，列驅(qū)動用8550三極管。3、溫度傳感器工作原理DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導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。DS18B20的性能特點如下：●獨特的單線接口方式僅需要一個端口引腳進行通信；●多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；●無需外部器件；●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：3.0～5.5V

5、；●測溫范圍－55℃～＋125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃●零待機功耗●溫度以9或12位數(shù)字量讀出；●用戶可定義的非易失性溫度報警設置17●報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作DS18B20采用3腳PR－35封裝或８腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構框圖如圖3所示圖3DS18B20內(nèi)部結(jié)構框圖64b閃速ROM的結(jié)構如下：開始8位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最后8位是前面5

6、6位的CRC檢驗碼，這也是多個DS18B20可以采用一線進行通信的原因。溫度報警觸發(fā)器TH和TL，可通過軟件寫入戶報警上下限。主機操作ROM的命令有五種，如表1所列17指?令說?明讀ROM（33H）讀DS1820的序列號匹配ROM（55H）繼讀完64位序列號的一個命令，用于多個DS1820時定位跳過ROM（CCH）此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對在線的所有DS1820搜ROM（F0H）識別總線上各器件的編碼，為操作各器件作好準備報警搜索（ECH）僅溫度越限的器件對此命令做出響應表1主機操作ROM的命

7、令DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EERAM。高速暫存RAM的結(jié)構為8字節(jié)的存儲器，結(jié)構如圖4所示。圖4高速暫存RAM結(jié)構圖17前2個字節(jié)包含測得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復位時被刷新。第5個字節(jié)，為配置寄存器，它的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。DS18B20工作時寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應精度的溫度數(shù)值。溫度低位LSB溫度高位MSBTHTL配置保留保留保留8位CRC當DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后

8、，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第1，2字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625℃/LSB形式表示。溫度值格式如下：這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到