DS18B20单总线测温开题报告.doc

本科生毕业设计（论文）开题报告 DS18B20单总线测温学 院： 信息科学与工程学院 专业班级： 测控技术与仪器0703班学生姓名： 白普庆 指导教师： 桑海峰 2011年 3月 28日DS18B0123单总线测温一、课题的国内外发展状况和趋势1、选题的目的及研究意义温度检测系统若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路4、A/D 转换5及相应的接口电路6，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降 。所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式；温度测量范围为55125,可编程为9位12位A/D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，也可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。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。更适合于恶劣环境的现场温度测量，温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大，因此高居各类传感器之首。 2综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1Wire7，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。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。由于DS18B20采用的是1Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制，汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等，供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制二、课题研究的主要任务和预期目标1、主要任务和要求本毕业设计的主要任务是设计一个基于单总线测温是以单片机8核心，配相应的外围电路和功能软件，能实现单总线测温并能够进行无线传输，硬件是系统的基础，软件则是在硬件的基础上，对其合理的调配和使用，从而完成交通控制的任务。1) 了解单总线测温系统的工作原理。2) 采用单片机完成设计。3) 完成相应软件设计。4) 提交整个系统硬件原理设计，PCB原理图9控制软件设计，制作实物，直观地实现各项电路功能。2、预计设计的目标和达到的水平1) 实现用单片机进行单总线测温并能够自动报警6。2) 实现语音报温功能9。3) 实现用无线传输与PC机进行通信10。三、设计方案1、方案论证1) 驱动电路方案一：由于单片机本身提供的电流不足以驱动数码管工作，可以采用MAX7219芯片驱动8个数码管，这8个足够能现两路温度。方案二：三极管驱动，放大电流，虽然电路容易实现，连接方便，但是数码管数目不够，选择方案一。2) 显示界面方案一：采用点阵LCD11显示，虽然能显示各种符号文字，连线简单，但是编程困难。方案二：采用七段数码管显示倒计时数字，本设计要求制作实物，单片机连接双位共阳数码管12，动态显示，编程简易，所以我选择第二种。2、设计思想单总线DS18B20测温系统的设计主要分为两大部分：硬件电路设计和软件结构的设计。硬件电路由单片机电路,键盘控制电路,显示部分及无线传输13等部分构成,如图1接收电路7段LED显示电路5V稳压电源键盘控制电路单片机系统驱动电路无线传输电路图1.硬件电路框图1) 单片机电路主要完成的任务：处理键盘14信号以显示不同通道的温度，动态显示15数码管。2) 驱动电路：驱动8个七段LED数码管，以显示，其显示不同通道的温度数值。3) 无线传输：与计算机进行无线通信，将温度数值送到计算机中。软件方面利用汇编语言的WAVE软件进行编程16、Protues仿真调试17.18.19，软件流程图包括DS18B20传感器读温度流程图和转换温度流程图，MAX7219驱动8个LED数码管流程图，如图2，图3和图4.发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，CRC校验9字节完？CRC校验正？确？移入温度暂存器结束NNYY图2.读温度流程图发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发温度转换开始命令结束 图3.转换温度流程图开始MAX7219初始化指向显示缓冲区取显示数据送显示亮度初始化译码方式初始化进入正常工作状态结束 图4 MAX7219流程图四、预期成果形式由于使用的是单片机作为核心的控制元件，使得电路的可靠性比较高，功能也比较强大，排除制作工艺上会出现的问题20，预期可以得到设计要求的结果，通过理论知识的学习，还要对本论题的科技前沿知识的了解，结合实物的制作，进行实验板中实际电路的测试，设计出了一种简单的单总线测温系统的硬件电路设计方案。五、毕业设计工作计划及进度安排1. 第一周：了解题目内容，查阅资料2. 第二周：查阅资料，翻译外文文献3. 第三周：文献综述4. 第四周：写开题报告5. 第五周：硬件方案论证6. 第六周：主要功能电路设计7. 第七周：电路原理分析参数计算8. 第八周：实物电路板制作9. 第九周：控制软件功能设计10. 第十周：主要功能软件编程11. 第十一周： 软件仿真调试12. 第十二周：修改细化设计13. 第十三周：校验程序14. 第十四周：进行整体系统的连接与检验15. 第十五周：撰写论文框架16. 第十六周：撰写详细论文17. 第十七周：准备答辩参考文献：1. 1张金敏. 基于DS18B20 组成的单总线数字温度系统与应用【J】.中国仪器仪表，2003，（03）2. 2陈涛，王仲东。DS18B20在粮情监控系统中的应用【J】.昆明理工大学学报（理工版），2003，（05）3. 3 董炜，王俊杰，杨士元，单总线测温J.自动化仪表.2005，(06)4 Bickerton J C, Green A G J and Viney I V F 1987 J. Phys. E: Sci. Instrum. 20 3924. 5 Marco Wiering，Jelle van Veenen，Jilles Vreeken,et al Intelligent Traffic Light ControlERCIM European Research Consortium for Informatics and Mathematics，July 9，2005. 6 Colvin G G, Worpe E A and Gilboy W B 1984 J. Phys. E: Sci. Instrum. 17 19 6. 7 Neelamegam P, Padmanabhan K and Selvasekarapandian S 1992 Meas. Sci. Technol. 3 581 7. 8Pradip O G, Mazumdar H S and Singhvi A K 1987 Proc. nat. symp. nuclear electronics and instrumentation (Bombay: BARC)8. 9马忠梅.单片机的C语言程序设计. 北京航空航天大学出版社.2007.19. 10李新光.过程检测技术.机械工业出版社.2004.1010. 11马群生.为计算机技术.清华大学出版社.2006.611. 12王宝光.测控仪器设计.机械工业出版社.2010.112. 13姚四改Protel 99 SE电子线路设计教程上海交通大学出版社，200813. 14李朝青。单片机原理及接口技术（第三版）.北京航空航天大学出版社，2006.1214. 15华成英，童诗白模拟电子技术基础高等教育出版社，20