课程设计智能温度测量系统的设计.doc

智能仪表技术智能仪表技术课程设计课程设计题题目：目：智能温度测量系统的设计系系别别：机电工程系专专业业：检测技术及应用班班级级：10计量学生姓名学生姓名：郑彦雷郑彦雷指指导导老老师师：付丽丽完成日期完成日期：2012.10.28河南质量工程职业学院河南质量工程职业学院1智能仪表技术智能仪表技术课程设计任务书课程设计任务书班级10计量学生姓名郑彦雷指导教师付丽丽课程设计题目智能温度测量系统的设计主要设计内容本系统是一个基于单片机AT89C51的数字温度计的设计，用来测量环境温度，测量范围为-50110度。整个设计系统分为4部分：单片机控制、温度传感器、数码显示以及键盘控制电路。整个设计是以AT89C51为核心，通过数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和AD转换，同时因其输出为数字形式，且为串行输出，这就方便了单片机进行数据处理，但同时也对编程提出了更高的要求。单片机把采集到的温度进行相应的转换后，使之能够方便地在数码管上输出。LED采用四位一体共阴的数码管主要技术指标和设计要求1设计指标DS18B20温度计，温度测量范围099.9摄氏度可设置上限报警温度、下限报警温度即高于上限值或者低于下限值时蜂鸣器报警默认上限报警温度为38、默认下限报警温度为5报警值可设置范围：最低上限报警值等于当前下限报警值最高下限报警值等于当前上限报警值将下限报警值调为0时为关闭下限报警功能2设计要求1）基本范围0-992）精度误差小于0.53）LED数码直读显示3制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。4编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。2主要参考资料及文献1李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：北京航空航天大学出版社，19982李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，19943江力.单片机原理与应用技术.清华大学出版社.20064蔡美琴等MCS一51系列单片机系统及其应用M北京：高等教育出版社，19995王树勋MCS一51单片微型计算机原理与开发北京：机械工业出版社，19956周润景，张丽娜基于PROTEUS的电路及单片机系统设计与仿真M北京:航空航天大学出版社2006.P321P3267王忠飞，胥芳MCS-51单片机原理及嵌入式系统应用M西安：西安电子科技大学出版社，2007P268-2733目目录录1概述.51.1研究背景和研究意义：.51.2本文研究内容:.51.2.1设计目的：.51.2.2设计要求：.51.2.3设计原理：.62系统硬件模块的选择.62.1开发工具的选择:.62.2单片机的选择.72.3温度传感器的选择.102.3.1DS18B20的介绍.112.3.2DS18B20工作原理.112.4显示模块的选择.133系统硬件电路设计.153.1系统整体电路图.153.2单片机最小系统.163.3温度传感器系统.173.4报警电路设计.203.5显示电路设计.213.6电源电路设计.224系统软件设计.224.1主程序.234.2读出温度子程序.244.3温度转换命令子程序.2444.4计算温度子程序.25课程设计总结.27参考文献：.2851.概述概述1.11.1研究背景和研究意义：研究背景和研究意义：随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。本设计即用单片机对温度进行实时检测与控制，本文所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以串口传送数据实现温度显示能准确达到设计要求。本温度计属于多功能温度计功能较强，可以设置上下限报警温度，且测量准确、误差小。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。1.21.2本文研究内容本文研究内容:1.2.11.2.1设计目的：设计目的：随着人们生活水平的不断提高单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。1.2.21.2.2设计要求设计要求：1）基本范围0-992）精度误差小于0.53）LED数码直读显示61.2.31.2.3设计原理：设计原理：本系统是一个基于单片机AT89C51的数字温度计的设计，用来测量环境温度，测量范围为-50110度。整个设计系统分为4部分：单片机控制、温度传感器、数码显示以及键盘控制电路。整个设计是以AT89C51为核心，通过数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和AD转换，同时因其输出为数字形式，且为串行输出，这就方便了单片机进行数据处理，但同时也对编程提出了更高的要求。单片机把采集到的温度进行相应的转换后，使之能够方便地在数码管上输出。LED采用四位一体共阴的数码管。2.系统硬件模块的选择系统硬件模块的选择2.12.1开发工具的选择开发工具的选择:C语言是一种通用的计算机程序设计，在国际上十分流行，它既可用来编写计算机的系统程序，也可用来编写一般的应用程序。以前计算机的系统软件主要是用汇编语言编写的，对于单片机应用系统来说如此。由于汇编语言程序的可读性和可移植性都较差，采用汇编语言编写计算机应用程序的周期长，而且调试和排错也比较困难。为了提高编制单片机应用程序的效率，改善程序的可读性和可移植性，采用高级语言无疑是一种最好的选择。C语言即具有一般高级语言的特点，又能直接对计算机的硬件进行操作，表达和运算能力也较强，许多以前只能采用汇编语言来解决的问题现在都可以改用C语言来解决。德国KeilSoftware公司多年来致力于单片机C语言编译器的研究，该公司开发的KeilC51是一种专为8051单片机设计的高效率C语言编译器，符合ANSI标准，生成的程序代码运行速度极高，所需要的存储空间极小，完全可以和汇编语言媲美。Keil公司目前已经推出了V7.0以上版本的C51编译器，为8051单片机软件开发提供了全新的C语言环境，同时保留了汇编代码高效，快速的特点。C51已完全集成到一个功能强大的全新集成开发环境Vision2中，其中包括项目管理器、C51编译器、A51宏汇编器、BL51L51连接定位器、RTX51实时操作系统、Simulator软件模拟器以及Monitor51硬件目标调试器，所有这些功能均可在Vision2提供的单一而灵活的开发环境中极为简便地进行操作。Vision2提供了强大的项目管理功能，可以十分方便地进行结构化多模块程序设计。Vision2内部集成源级浏7览器利用符号数据库中详细的信息，使用户可以快速浏览源文件，并优化用户的变量数据存储器。Vision2内部集成器件数据库（devicedatabase）存储了多种不同型号单片机的片上资源信息，包括本系统选用的STC89C51系列，通过它可以自动设置C51编译器、A51宏汇编器、BL51L51连接定位器及调试器的默认选项，充分满足用户利用特定单片机片上集成外围功能的要求。Vision2内部集成源程序编辑器允许用户在编辑源程序文件时（甚至在未编译和汇编之前）设置程序调试断点，便于在程序调试过程中快速检查和修改程序。Vision2提供文件查找功能，能对单一文件或全部项目文件进行指定搜索。此外还提供了用户工具菜单接口，允许在Vision2中直接启动用户功能。Vision2支持软件模拟仿真（Simulator）和用户目标板调试（Monitor51）两种工作方式，在软件模拟仿真方式下不需要任何8051单片机硬件既可完成用户程序仿真调试，极大地提高了用户程序开发效率，在用户目标板调试方式下，利用硬件目标板中的监控程序可以直接调试目标硬件系统。综上所述，本系统采用KeilC51作为开发工。2.22.2单片机的选择单片机的选择2.12.1AT89C51单片机单片机AT89C51是一种4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。1主要特性：与MCS-51兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定1288位内部RAM32可编程IO线8两个16位定时器计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路2管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向IO口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向IO口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向IO口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向IO口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）9P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALEPROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的16。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EAVPP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4芯片擦除：10整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。11图2-1AT89C51引脚结构图2.32.3温度传感器的选择温度传感器的选择方案一：由于本设计是测温电路，根据设计要求可以使用热敏电阻之类的感温器件利用其感温效应，然后将随被测温度变化的电压或电流采集过来，经过AD转换后，将数据传输到单片机进行数据的处理，然后在显示电路上显示，这样就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到AD转换电路，感温电路比较麻烦。方案二：在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，这是非常容易想到利用数字温度传感器，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，然后传输给单片机进行数据处理，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，电路设计比较简洁，软件设计也比较简单，故采用方案二。2.3.12.3.1DS18B20DS18B20的介绍的介绍DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围55125，可编程为912位AD转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入8，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU只需一根端口线就能与多个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。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。综上，在本系统中我采用温度芯片DS18B20测量温度。该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在0100摄氏度时，12最大线形偏差小于1摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。2.3.2DS18B202.3.2DS18B20工作原理工作原理器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将55所对应的一个基数分别置入减法计数器、温度寄存器中，计数器和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。减法计数器对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器的预置值减到时，温度寄存器的值将加1，减法计数器的预置将重新被装入，减法计数器重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。在讲解其工作流程之前我们有必要了解DS18B20的内部存储器资源。DS18B20共有三种形态的存储器资源，它们分别是：ROM只读存储器，用于存放DS18B20ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的编码是19H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56的位的CRC码（冗余校验）。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。RAM数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据值信息，第3、4个字节是用户EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPROM的镜像。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率13而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前8个字节的CRC码。EEPROM非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在镜像，以方便用户操作7。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2-2所示。低5位一直为，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R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。图2-2字节各位的定义2.42.4显示模块的选择显示模块的选择数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。2.4.12.4.1数码管的分类数码管的分类数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的14数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。如图2-3图2-3数码管2.4.22.4.2数码管驱动原理数码管驱动原理数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，在有些时候需要做一个简单的显示系统。那么在单片机IO资源够用的情况下可以直接用单片机的IO口驱动数码管，也可以根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。（1）静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的IO端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动11。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用IO端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根IO端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的IO端口才32个呢），实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。（2）动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种15显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划abcdefgdp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的IO线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的IO端口，而且功耗更低。静态驱动方式简单不容易出错，如果电路设计合适，也能够用较少的线完成多个数码管的驱动。但是动态驱动方式省单片机的资源，如今已经有很多这样成熟的基于动态扫描的芯片。所以能满足本文显示设计要求，采用LG3641BHLED数码管做为显示电路数码管显示电路采用4位共阳LED数码管从P14P15P16P17串口输出段码。3.系统硬件电路设计3.13.1系统整体电路图系统整体电路图该系统电路主要包括：单片机最小系统、DS18B20温度传感器系统、报警系统、LED显示模块电路及电源接口和数据下载接口等电路，如图3-1所示。图中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，图中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时LED数码管将没有被测温度值显示，这时可以调整报警上下限，从而测出被测的温度值。图中的按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。16图3-1系统整体电路图3.23.2单片机最小系统单片机最小系统最小系统包括晶振电路、复位电路、按键设置部分，AT89C51单片机最小系统的电路如图：3-2单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。17图3-2单片机最小系统电路3.33.3温度传感器系统温度传感器系统DS18B20温度传感器电路，如图3-3。图3-3DS18B20温度传感器系统DS18B20采用单线进行数据传输，外接一个4.7k上拉电阻与单片机的P1.0口相连进行数据的双向传输。器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还18有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将55所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中，计数器1和温度寄存器被预置在55所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到0时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。图3-4为DS18B20测温原理图。图3-4DS18B20测温原理图由表3-1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。19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0.0625LSB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换为十进制；当符号位S=1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表3-2是一部分温度值对应的二进制温度数据14。表3-1DS18B20温度转换时间表R1R0分辨率位温度最大转向时间ms00993.750110187.510113751112750DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比较。若TTH或TTL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。20表3-2一部分温度对应值表温度二进制表示十六进制表示+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100000191H+10.125000000001010000100A2H+0.500000000000000100008H000000000000010000000H-0.51111111111110000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-25.06251111111001101111FE6FH-551111110010010000FC90H3.43.4报警电路设计报警电路设计报警电路中加一PNP三极管驱动，基极接单片机P11口，当端口变成低电平时，驱动三极管会导通，VCC电压加载到蜂鸣器使其发声、报警发光二极管亮，如图3-5。21图3-5报警电路3.53.5显示电路设计显示电路设计如图3-6，采用LG3641BHLED数码管显示电路采用4位共阳LED数码管从P14P15P16P17串口输出段码。用PNP三极管进行驱动，当相应的端口变成低电平时，驱动相应的三极管会导通，驱动三极管给数码管相应的位供电，这时只要P0口送出数字的显示代码，数码管就能正常显示数字。图3-6数码管显示电路223.63.6电源电路设计电源电路设计我们选用的是串联起来的4节1.5v的5号电池，从经济的角度考虑的，干电池比较便宜，但其还有不足之处，干电池存储的是电量。随着电量的消耗，它的供电电压就会不断的下降，所有我们需要使用一个稳压器，来保证电源供给的是标准的5v电压。4节1.5v串联起来产生的和电压最大是6v，而本文的AT89C51单片机工作电压的范围是4v5.5v，在该系统中我们使用的电压是5v。这时我们可以用LM7805稳压器来产生稳定的5v电压。稳压电路如下图3-7所示:图3-7LM7805稳压电路在该电路中，C12是极性电容，起到稳压的作用，而C2是非极性电容，它起的作用是滤除输出电压中不是直流的成分，即滤波。LM7805稳压芯片的稳压压差为2V左右，在实际使用中容易出现电压过低的状态，此时提供的电源达不到系统的电源要求，会出现程序跑飞的现象，而另一款LM2904的稳压压差可以达到40mV，效果比LM7805好很多，但考虑到经济原因我们采用LM7805，只要在稳压前端提供较大的电源供应即可。4.系统软件系统软件设计设计系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，按键扫描。234.1-14.1-1主程序主程序主程序的主要功能是负责读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度的实时显示，并根据设置的上下限判断是否报警。系统开始运行时，温度传感器测量并计算温度值通过P1.0口传输进单片机里进行处理，经过处理后的数据再通过P0口传输到数码管进行显示。通过按键设置温度报警界限，当超过报警界限时单片机将相应的数据通过P1.1口传输进行声光报警。温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图4-1所示。初始化调用温度模块程序DS18B20存在？是处理温度值转换BCD码送AT89S52处理按键扫描模块显示模块，LED显示温度是否越限？开始是报警否否错误处理，显示8.8.8.8.图4-1主程序流程图244.2-14.2-1读出温度子程序读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行C