《基于DS18B20的温控装置设计》.doc

毕 业 论 文 题目 基于题目 基于 DS18B20DS18B20 的温度控制装置的设计的温度控制装置的设计 姓 名 班 级 学 号 指导老师 日期 2011 年 5 月 25 日 目录 摘要 1 Abstract 2 1 引言 3 1 1 温度控制装置设计的意义 3 1 2 温度控制装置的设计背景 3 1 3 温度控制装置的设计目的 4 1 4 温度控制装置完成的功能 4 2 总体设计方案 5 2 1 方案一 5 2 2 方案二 5 2 3 方案二的总体设计 5 3 DS18B20 温度传感器简介 10 3 1 温度传感器的历史及简介 10 3 2 DS18B20 工作原理 10 3 2 1 DS18B20 的工作时序 10 3 2 2 ROM 操作命令 12 3 3 DS18B20 的测温原理 12 3 3 1 DS18B20 的测温原理 12 1 3 3 2 DS18B20 的测温流程 14 4 单片机接口设计 15 5 装置整体设计 16 5 1 装置硬件电路设计 16 5 1 1 主板电路设计 如附录 2 16 5 1 2 各部分电路 16 5 2 装置软件设计 19 5 2 1 装置软件设计的整体思想 19 5 2 2 装置程序流程图 20 6 总结与体会 25 7 结束语 26 8 致谢 27 9 参考文献 28 10 附录 29 附录 1 30 附录 2 30 附录 3 31 2 摘要 在一些常见的温度控制装置电路中 一般使用通过热电偶 热电阻 或 PN 结之类的测 温电路 然后经过相对应的信号调理电路 转换成 A D 转换器能接收的模拟信号 在经 过采样 保持电路进行 A D 转换 最终进入单片机及其相应的外围电路 完成监控 但是 由于传统信号调理电路实现复杂 易受干扰 不易控制且精度不高 往往给实际的生产 生活带来很多不便 本文介绍单片机结合温度传感器 DS18B20 所设计的温控装置 本装置使用所用的温度 传感器是一种新型的可编程集成电路 它不需要复杂的信号调理电路和 A D 转换电路就 可以直接与单片机连接完成数据采集和处理 实现方便 精度高 可根据不同需要用于 各种场合 关键字 关键字 AT89S51 AT89S51 DS18B20DS18B20 温度控制温度控制 3 Abstract In some common temperature control device circuit generally USES is through the thermocouple thermal resistor or PN junction temperature measurement circuit and then after the corresponding signal regulate circuit again converted into A D converter can receive analog signals after sampling keep circuit A D conversion and eventually enter the single chip microcomputer and its corresponding peripheral circuit complete monitoring But as the traditional signal regulate circuit realize complex vulnerable to interference not easy to control and the precision is not high is often given to the actual production and life bring a lot of inconvenience This paper introduces microcontroller combined with the design of temperature sensor DS18B20 this device use auto controlled system used in the temperature sensor is A new type of programmable integrated circuit it does not require complex signal regulate circuit and A D circuit can connect directly with single chip microcomputer complete data acquisition and processing realize high precision easy according to different need used for various occasions KeyKey word word AT89S51 AT89S51 DS18B20 DS18B20 temperaturetemperature controlcontrol 4 1 1 引言引言 1 11 1 温度控制装置设计的意义温度控制装置设计的意义 当今社会 科技不断的进步 生活中越来越多的领域都会用到温度控制装置 而且温 度控制的智能化更是显得越来越重要 智能化的温度控制装置一直都是一个未曾开发的 领域 却也关系到人们生活的方方面面 在这种情况下 智能化温度控制装置的设计就 显得十分具有实际意义 1 21 2 温度控制温度控制装置设计的背景装置设计的背景 温度是在人类生活和科学生产中一个最最基本的物理量 我们的科学研究 生产活动 都离不开温度 温度往往被用来作为表征对象和过程状态的最重要的参数 现在的生产 生活中有许多生产资料必须有合适的温度才能正常工作或是使用 所以人们对温度测量 的灵敏度和精度的要求越来越高 随着微电子技术的不断发展 使单片机越来越广泛的的被应用 单片机的体积小 成 本低 工作稳定的特点使它能被很好的使用在简单的控制电路中 于是 形形色色 各 种各样的智能温度控制器就像雨后春笋一样产生了 1 3温度控制装置温度控制装置设计的目的设计的目的 这次设计的目的是设计一个集温度测量和控制为一体的装置 它可以对温度进行实时 的监控并且使温度恒定在一个温度段 最重要的是它可以自动实现温度的控制 避免了 人的参与 有效地避免了很多意外的发生 1 41 4 温度控制装置温度控制装置完成的功能完成的功能 本装置设计可以对温度进行实时的监控与控制 具体功能如下 通过三位共阴数码管来显示温度 精确到小数点后一位 三个按键来实现温度上下限 的设定 当温度低于所设定的下限温度时 装置自动启动加热电路加热 使温度上升 当温度达到下限温度以上时 加热器停止工作 当温度高于所设定的上限温度时 装置 自动启动风扇降温 是温度下降 当温度下降到上限温度以下时 停止降温 当温度在 5 上下限之间时 装置不工作 2 2 总体设计方案总体设计方案 2 12 1 方案一方案一 测温电路的设计一般使用热敏电阻 热电偶之类的感温器件将温度信号转换为电信号 采集后经过 A D 转换误差校正后供单片机利用 2 22 2 方案二方案二 如果是温度传感器与单片机结合使用的话 就可以采用 DS18B20 温度传感器 直接读 取被测温度值之后 进行进制转换 可供数码管显示 比较以上两种方案 很容易看出 采用方案二 电路比较简单 软件设计容易实现 故实际设计中拟采用方案二 2 32 3 方案二的总体设计方案二的总体设计 本装置的电路设计方框图如图 1 所示 它由三部分组成 控制部分主芯片采用单片 机 AT89S51 显示部分采用 3 位 LED 数码管以动态扫描方式实现温度显示 温度采集 部分采用 DS18B20 温度传感器 单 片 机 DS18B20 三位数码管 显示 加热继电器 风扇继电器 图 1 温度计电路总体设计方案 1 控制部分 单片机 AT89S51 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 电路装置的设计需要 很适合便携手持式产品的设计使用 装置使用 5V 直流电源供电 6 2 显示部分 显示电路采用 3 位共阳 LED 数码管 从 P0 口送数 P2 口扫描 3 温度采集部分 DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感 器 与传统的热敏电阻等测温元件相比 它能直接读出被测温 这一部分主要完成对温 度信号的采集和转换工作 由 DS18B20 数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成 数字温度传感器 DS18B20 把采集到的温度通过数据引脚传到单片机的 P1 0 口 单片机接 受温度并存储 此部分只用到 DS18B20 和单片机 硬件很简单 a DS18B20 的性能特点如下 1 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信 2 多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上 实现多点组网功能 3 无须外部器件 4 可通过数据线供电 电压范围为 3 0 5 5V 5 零待机功耗 6 温度以 3 位数字显示 7 用户可定义报警设置 8 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度 温度报警条件 的器件 9 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 b DS18B20 的内部结构 DS18B20 采用 3 脚封装 如图 2 所示 DS18B20 的内部结构 如图 3 所示 图 2 DS18B20 封装 c DS18B20 内部结构主要由三部分组成 7 1 64 位光刻 ROM 开始 8 位是产品类型的编号 接着是每个器件的惟一的序号 共 有 48 位 最后 8 位是前 56 位的 CRC 校验码 这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通 信的原因 64 位闪速 ROM 的结构如下 8b 检验 CRC48b 序列号8b 工厂代码 10H 2 非挥发的温度报警触发器 TH 和 TL 可通过软件写入用户报警上下限值 3 高速暂存存储 可以设置 DS18B20 温度转换的精度 内部 电源 探测 位 和 单线端口 位 产生器 暂存器 下限触发 上限触发 温度传感器 存储器和控制逻辑 图 3 DS18B20 内部结构 DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电擦 除的 E2PRAM 高速暂存 RAM 的结构为 8 字节的存储器 结构如图 3 所示 头 2 个字节包 含测得的温度信息 第 3 和第 4 字节 TH 和 TL 的拷贝 是易失的 每次上电复位时被刷 新 第 5 个字节 为配置寄存器 它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率 DS18B20 工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值 它的内部存储器结构和字节定义 如图 3 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 Byte0温度测量值 LSB 50H Byte1温度测量值 MSB 50H E2PROM Byte2TH 高温寄存器 TH 高温寄存器 Byte3TL 低温寄存器 TL 低温寄存器 Byte4配位寄存器 配位寄存器 Byte5预留 FFH Byte6预留 0CH Byte7预留 IOH Byte8循环冗余码校验 CRC 8 图 4 DS18B20 内部存储器结构 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 如图 4 TM R1R0 1 1 1 1 1 图 5 DS18B20 字节定义 由表 1 可见 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 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 0625 LSB 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 2 是一部分温度值对应的二进制温度数据 6 表 1 DS18B20 温度转换时间表 R1R0分辨率 位温度最大转向时间 ms 00993 75 0110187 5 1011375 1112750 表 2 一部分温度对应值表 温度 二进制表示十六进制表示 1250000 0111 1101 000007D0H 850000 0101 0101 00000550H 25 06250000 0001 1001 00000191H 10 1250000 0000 1010 000100A2H 0 50000 0000 0000 00100008H 00000 0000 0000 10000000H 0 51111 1111 1111 0000FFF8H 10 1251111 1111 0101 1110FF5EH 9 25 06251111 1110 0110 1111FE6FH 551111 1100 1001 0000FC90H 4 CRC 的产生 在 64 b ROM 的最高有效字节中存储有循环冗余校验码 CRC 主机根据 ROM 的前 56 位来计算 CRC 值 并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比较 以判断主机收到的 ROM 数据是 否正确 另外 由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的 它有严格的时隙概念 因此读写 时序很重要 装置对 DS18B20 的各种操作按协议进行 操作协议为 初使化 DS18B20 发 复位脉冲 发 ROM 功能命令 发存储器操作命令 处理数据 10 3 3 DS18B20DS18B20 温度传感器简介温度传感器简介 3 13 1 温度传感器的历史及简介温度传感器的历史及简介 温度的测量是从金属 物质 的热胀冷缩开始 水银温度计至今仍是各种温度测量的 计量标准 可是它的缺点是只能近距离观测 而且水银有毒 玻璃管易碎 代替水银的 有酒精温度计和金属簧片温度计 它们虽然没有毒性 但测量精度很低 只能作为一个 概略指示 不过在居民住宅中使用已可满足要求 在工业生产和实验研究中为了配合远 传仪表指示 出现了许多不同的温度检测方法 常用的有电阻式 热电偶式 PN 结型 辐射型 光纤式及石英谐振型等 它们都是基于温度变化引起其物理参数 如电阻值 热 电势等 的变化的原理 随着大规模集成电路工艺的提高 出现了多种集成的数字化温度 传感器 3 23 2 DS18B20DS18B20 工作原理工作原理 3 2 1 DS18B20 的工作时序 根据 DS18B20 的通讯协议 主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过三个步骤 1 每一次读写之前都必须要对 DS18B20 进行复位 2 复位成功后发送一条 ROM 指令 3 最后发送 RAM 指令 这样才能对 DS18B20 进行预定的操作 复位要求主 CPU 将数据线下拉 500 微秒 然后释放 DS18B20 收到信号后等待 15 60 微秒左右后发出 60 240 微秒的存在低脉冲 主 CPU 收到此信号表示复位成功 其工作时序包括初始化时序 写时序和读时序 具体工作方法如图 5 6 7 所示 a 初始化时序 11 响应脉 冲60 240 等待15 60 主机最小480 主机复位脉冲 最小480US 图 6 初始化时序 总线上的所有传输过程都是以初始化开始的 主机响应应答脉冲 应答脉冲使主机 知道 总线上有从机设备 且准备就绪 主机输出低电平 保持低电平时间至少 480us 以产生复位脉冲 接着主机释放总线 4 7K 上拉电阻将总线拉高 延时 15 60us 并 进入接受模式 以产生低电平应答脉冲 若为低电平 再延时 480us 12 b 写时序 采 样15 45 采 样15 45 1 1 主机写 1 时序 主机写 0 时序 图 7 写时序 写时序包括写 0 时序和写 1 时序 所有写时序至少需要 60us 且在 2 次独立的写时 序之间至少需要 1us 的恢复时间 都是以总线拉低开始 写 1 时序 主机输出低电平 延时 2us 然后释放总线 延时 60us 写 0 时序 主机输出低电平 延时 60us 然后释 放总线 延时 2us 8 c 读时序 12 主机采样 主机采样 4545 1 1 主机写 1 时序 主机写 0 时序 图 8 读时序 总线器件仅在主机发出读时序是 才向主机传输数据 所以 在主机发出读数据命 令后 必须马上产生读时序 以便从机能够传输数据 所有读时序至少需要 60us 且在 2 次独立的读时序之间至少需要 1us 的恢复时间 每个读时序都由主机发起 至少拉低总 线 1us 主机在读时序期间必须释放总线 并且在时序起始后的 15us 之内采样总线状态 主机输出低电平延时 2us 然后主机转入输入模式延时 12us 然后读取总线当前电平 然后延时 50us 3 2 2 ROM 操作命令 当主机收到DSl8B20 的响应信号后 便可以发出ROM 操作命令之一 这些命令如表 3 ROM操作命令 3 33 3 DS18B20DS18B20 的测温原理的测温原理 3 3 1 DS18B20 的测温原理 每一片 DSl8B20 在其 ROM 中都存有其唯一的 48 位序列号 在出厂前已写入片内 ROM 中 主机在进入操作程序前必须用读 ROM 33H 命令将该 DSl8B20 的序列号读出 程序可以先跳过 ROM 启动所有 DSl8B20 进行温度变换 之后通过匹配 ROM 再逐一地读 回每个 DSl8B20 的温度数据 DS18B20 的测温原理如图 9 所示 图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震荡频率 明显改变 所产生的信号作为减法计数器 2 的脉冲输入 图中还隐含着计数门 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后进行计数 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 的基数分别置入减法计数器 1 和温度寄存器中 减法计数器 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 13 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 2 计数到 0 时 停止温度寄存器值的累加 此时温度寄存器中的数值即为所测温 度 图 8 中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性 其输出用于修正减法计 数器的预置值 只要计数门仍未关闭就重复上述过程 直至温度寄存器值达到被测温度 值 这就是 DS18B20 的测温原理 另外 由于 DS18B20 单线通信功能是分时完成的 他有严格的时隙概念 因此读写 时序很重要 装置对 DS18B20 的各种操作必须按协议进行 操作协议为 初始化 DS18B20 发复位脉冲 发 ROM 功能命令 发存储器操作命令 处理数据 表3 ROM操作命令 指令约定代码功 能 读 ROM33H读 DS18B20 ROM 中的编码 符合 ROM55H 发出此命令之后 接着发出 64 位 ROM 编码 访问单线 总线上与该编码相对应的 DS18B20 使之作出响应 为下 一步对该 DS18B20 的读写作准备 搜索 ROM0F0H用于确定挂接在同一总线上 DS18B20 的个数和识别 64 位 ROM 地址 为操作各器件作好准备 跳过 ROM0CCH忽略 64 位 ROM 地址 直接向 DS18B20 发温度变换命令 适用于单片工作 告警搜索 命 令 0ECH执行后 只有温度超过设定值上限或者下限的片子才做 出响应 温度变换44H启动 DS18B20 进行温度转换 转换时间最长为 500MS 结果存入内部 9 字节 RAM 中 读暂存器0BEH读内部 RAM 中 9 字节的内容 写暂存器4EH发出向内部 RAM 的第 3 4 字节写上 下限温度数据命 令 紧跟读命令之后 是传送两字节的数据 复制暂存器48H将 E2PRAM 中第 3 4 字节内容复制到 E2PRAM 中 重调 E2PRAM0BBH将 E2PRAM 中内容恢复到 RAM 中的第 3 4 字节 读 供 电0B4H读 DS18B20 的供电模式 寄生供电时 DS18B20 发送 0 14 方 式外接电源供电 DS18B20 发送 1 减法计数器 斜坡累加器 减到 0 减法计数器 预 置 低温度系数 振 荡 器 高温度系数 振 荡 器 计数比较器 预 置 温度寄存器 减到 0 图 9 测温原理内部装置 3 3 2 DS18B20 的测温流程 初始化 DS18B20 跳过 ROM 匹配 温度变换延时 1S 跳过 ROM 匹配 读暂存器转换成显示码数码管显示 图 10 DS18B20 测温流程 15 4 4 单片机接口设计单片机接口设计 DS18B20 可以采用两种方式供电 一种是采用电源供电方式 此时 DS18B20 的 1 脚接 地 2 脚作为信号线 3 脚接电源 另一种是寄生电源供电方式 如图 11 所示单片机端 口接单线总线 为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流 可用一个 MOSFET 管来完成对总线的上拉 本设计采用电源供电方式 P1 1 口接单线总线为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流 可用一个 MOSFET 管和 89S51 的 P1 0 来完成对总线 的上拉 当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A D 变换操作时 总线上必须有强的上拉 上拉开启时间最大为 10 s 采用寄生电源供电方式是 VDD和 GND 端均接地 由于单线制 只有一根线 因此发送接收口必须是三状态的 主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经 过 3 个步骤 初始化 ROM 操作指令 存储器操作指令 单 片 机 18B20 P1 0 16 图 11 DS18B20 与单片机的接口电路 5 5 装置整体设计装置整体设计 5 15 1 装置硬件电路设计装置硬件电路设计 5 1 1 主板电路设计 如附录如附录 2 2 单片机的 P1 0 接 DS18B20 的 2 号引脚 P0 口送数 P2 口扫描 P1 1 P1 2 控制加热 器和电风扇的继电器 5 1 2 各部分电路 1 显示电路 显示电路采用了 7 段共阴数码管扫描电路 节约了单片机的输出端口 便于程序的 编写 VCCGND 17 图 12 显示电路图 2 单片机电路 图 13 单片机电路引脚图 3 AT89SISP 下载口电路 18 图 14 下载口电路引脚图 此电路连接单片机 4 DS18B20 温度传感器电路 图 15 温度传感器电路引脚图 5 继电器电路 图中 P1 1 引脚控制加热器继电器 P1 2 引脚控制电风扇继电器 给 P1 1 低电平 三极管导通 电磁铁触头放下来开始工作 同样给 P1 2 低电平 三极管导通 电磁铁触 头放下来开始工作 图 16 继电器电路图 19 6 起振电路 图 17 晶振控制电路图 7 复位电路 图 18 复位电路图 5 25 2 装置软件设计装置软件设计 5 2 1 装置软件设计的整体思想 一个应用装置要完成各项功能 首先必须有较完善的硬件作保证 同时还必须得到 相应设计合理的软件的支持 尤其是微机应用高速发展的今天 许多由硬件完成的工作 都可通过软件编程而代替 甚至有些必须采用很复杂的硬件电路才能完成的工作 用软 件编程有时会变得很简单 如数字滤波 信号处理等 因此充分利用其内部丰富的硬件 资源和软件资源 采用与 S51 系列单片机相对应的 51 汇编语言和结构化程序设计方法进 行软件编程 程序设计语言有三种 机器语言 汇编语言和高级语言 机器语言是机器唯一能 懂 的语言 用汇编语言或高级语言编写的程序 称为源程序 最终都必须翻译成机器语言 的程序 成为目标程序 计算机才能 看懂 然后逐一执行 高级语言是面向问题和计算过程的语言 它可通过于各种不同的计算机 用户编程时 20 不必仔细了解所用的计算机的具体性能与指令装置 而且语句的功能强 常常一个语句 已相当于很多条计算机指令 于是用高级语言编制程序的速度比较快 也便于学习和交 流 但是本装置却选用了汇编语言 原因在于 本装置是编制程序工作量不大 规模较 小的单片机微控制装置 使用汇编语言可以不用像高级语言那样占用较多的存储空间 适合于存储容量较小的装置 同时 本装置对位处理要求很高 需要解决大量的逻辑控 制问题 MCS 51 指令装置的指令长度较短 它在存储空间和执行时间方面具有较高的效率 编成的程序占用内存单元少 执行也非常的快捷 与本装置的应用要求很适合 而且 MCS 51 指令装置有丰富的位操作 或称位处理 指令 可以形成一个相当完整的位操 作指令子集 这是 MCS 51 指令装置主要的优点之一 对于要求反应灵敏与控制及时的 工控 检测等实时控制装置以及要求体积小 装置小的许多 电脑化 产品 可以充分 体现出汇编语言简明 整齐 执行时间短和易于使用的特点 本装置的软件包括主程序 读出温度子程序 复位应答子程序 写入子程序 以及 有关 DS18B20 的程序 初始化子程序 写程序和读程序 等 主程序的功能是 启动 DS18B20 测量温度 将测量值与给定值进行比较 若测得温 度小于设定值 则进入加热阶段 置 P1 1 为低电平 这期间继续对温度进行监测 直到 温度在设定范围内 置 P1 1 为高电平断开可控硅 关闭加热器 等待下一次的启动命令 当测得温度大于设定值 则进入降温阶段 则置 P1 2 为低电平 这期间继续对温度进行 监测 直到温度在设定范围内 置 P1 2 为高电平断开 关闭风扇 等待下一次的启动命 5 2 2 装置程序流程图装置程序流程图 装置程序主要包括主程序 读出温度子程序 复位应答子程序 写入子程序等 1 主程序 主程序的主要功能是负责温度的实时显示 读出并处理 DS18B20 的测量的当前温度 值 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 19 所示 通过调用读温度子程序把存入内存储中的整数部分与小数部分分开存放在不同的两 个单元中 然后通过调用显示子程序显示出来 21 图 19 主程序流程图 2 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 CRC 校验 校 验有错时不进行温度数据的改写 跳过 ROM 匹配命令 写入子程序 温度转换命令 显示子程序 延时 写入子程序 写入子程序 DS18B20 复位 应答子程序 DS18B20 复位 应答子程序 跳过 ROM 匹配命令 读温度命令子程序 22 图 20 读出温度子程序 DS18B20 的各个命令对时序的要求特别严格 所以必须按照所要求的时序才能达到预 期的目的 同时 要注意读进来的是高位在后低位在前 共有 12 位数 小数 4 位 整数 7 位 还有一位符号位 3 复位 应答子程序 开始 P1 0 口清 0 终 止 23 图 21 复位 应答子程序 4 写入子程序 延时 537US P1 0 口置 1 标志位置 1 50US 是否有低电平 有 234US 低电 平 P1 0 口置 1 终止 标志位置 1 进位 C 清 0 开始 24 图 22 写入子程序 5 装置总的流程图 P1 0 清 0 延时 12US 带进位右移 延时 46US P1 0 置 0 R2 是否为 0 终止 25 START DS18B20 初始化 显示当前温度 判断当前温度值 超过设定 温度上限 启动风扇 降低温度 红灯亮 设置温度上下限 启动电热炉 升高温度 是 否 低于设定 温度下限 是 绿灯亮 否 图 23 装置总的流程图 6 6 总结与体会总结与体会 经过将近六周努力 完成了温度控制装置的设计 达到预计的设计目标 从心底里 26 说 非常高兴 通过这次设计将硬 软件做了出来 并能按照预定的要求工作了 但高 兴之余不得不深思呀 在本次设计的过程中 我发现很多的问题 虽然以前没有独立做过这样的设计 但 这次设计真的让我长进了很多 针对单片机设计重点就在于软件算法的设计 需要有很 巧妙的程序算法 虽然以前写过几次程序 但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事 只有我们去试着做了 才能真正的掌握 只学习理论有些东西是很难理解的 更谈不上 掌握 从这次的设计中 我真真正正的意识到 在以后的学习中 要理论联系实际 把我 们所学的理论知识运用到实际当中 学习单机片机更是如此 程序只有在经常的写与读 的过程中才能提高 这就是我在这次设计中的最大收获 通过对多种温度控制装置的分析研究 本论文自行设计并实现了一种温度测试控制装 置 该装置基于 51 系列单片机的控制 通过 AT89S51 处理温度传感器检测的数字信号 从而控制固态继电器的打开和关闭 实现对温度的控制 同时配合按键的手动控制 使 得装置操作更加方便 人性化 通过对硬件与软件的调试情况 装置基本能实现论文所 预期的设计功能 不过装置仍然存在一些不足之处 有待改进 从设计方案的选择到最终装置功能的实现 我在这个过程中学到了许多新的知识 首 先是阅读了一些参考文献 使我对温度控制装置有了全新的认识 在这次装置设计的过 程中遇到了很多困难 但通过自己的努力都一一克服了 这次设计我不光在硬件方面有 很大提高 在理论上也学到了很多 7 7 结束语结束语 27 本设计使用的温度控制器结构简单 测温准确 具有一定的实际应用价值 该智能温 度控制器只是 DS18B20 在温度控制领域的一个简单实例 还有许多需要完善的地方 例 如可以将测得的温度通过单片机与通讯模块相连接 以手机短消息的方式发送给用户 使用户能够随时对温度进行监控 此外 还能广泛地应用于其他一些工业生产领域 如 建筑 仓储等行业 本温度控制装置可以应用于多种场合 像鸡舍的温度 育婴房的温 度 水温的控制 用户可灵活选择本设计的用途 有很强的实用价值 8 8 致谢致谢 大学三年的学习和生活就要随着这篇论文的结束而结束了 有许许多多的舍不得 28 也有许许多多的感谢要说 首先要衷心感谢的是我的指导教师龙卓群老师 在我大学学习期间不仅传授了做学 问的秘诀 还传授了做人的准则 这些都将使我终生受益 我愿借此机会向导师表示衷 心的感谢 其次要感谢所有教育过我的老师 你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉 也是完成本论文的基础 我还要向关心和支持我学习的朋友们表示真挚的谢意 感谢他 们对我的关心 关注和支持 大学的生活让我有了坚强的性格 冷静的头脑和永远乐观的态度 最重要的是让我 有了责任感 对自己 对家人和对社会 在即将毕业离校之际 对曾经帮助过我的朋友 同学表示由衷的感谢 同窗之谊和 手足之情 我将终生难忘 我愿在未来的学习过程中 以更加丰厚的成果来答谢曾经关心 帮助和支持过我的 所有领导 老师 同学和朋友 永远以一颗为人民服务的心来回报社会 9 9 参考文献参考文献 29 1 康光华 电子技术基础 模拟部分 高等教育出版社 11 25 2 李广弟 单片机基础 M 北京航空航天大学出版社 1994 3 阎 石 数字电子技术基础 第三版 M 高等教育出版社 1989 4 刘文涛 单片机 C 语言典型应用设计 人民邮电出版社 22 55 5 于永学 葛建 1 WIRE 总线数字温度传感器 DS18B20 及应用 J 电子产品世界 2003 6 陈跃东 DS18B20 集成温度传感器原理与应用 J 安徽机电学院学报 2002 7 Maxim 公司 1 Wire 单总线的基本原理 EB OL 8 马云峰 陈子夫 李培全 数字温度传感器DS18B20 的原理与应用 EB OL 9 Dallas Corp DS18B20 EB OL 10 李 钢 1 Wire总线数字温度传感器DS18B20原理及应用 现代电子技术 J 28 45 1010 附录附录 附录附录 1 1 30 主板电路图 附录附录 2 2 温度控制元器件采购清单温度控制元器件采购清单 31 序号元件名称型号与规格单位数量 R1 5 8 11 4 7K只7 R9 10K只11电阻 R6 7 1K R10 排阻 2K 只 只 2 1 2电解电容 C8 10 F 16V 只1 3磁片电容 C6 C7 30P C1 C5 104 只 只 2 2 4晶振12MHz只1 5发光二级管 3 红色 D1 D2 1N4007 只 只 2 2 6三级管Q1 Q7 9012只7 7单片机STC89S52RC块1 8集成电路插座40 脚块1 9按钮12 12只4 10继电器5V只2 11温度传感器DS18B20只1 12蜂鸣器无源只1 13数码管4 位只1 14线路板万用版块1 附录附录 3 3 include 头文件 32 include 包含 nop 函数定义的头文件 define uchar unsigned char 宏定义 define uint unsigned int uchar code tab 0 x3F 0 x06 0 x5B 0 x4F 0 x66 0 x6D 0 x7D 0 x07 0 x7F 0 x6F 0 x7F 0 x7F 0 x7F 0 x7F 0 x7F 0 x7F 共阴数码管段码 uchar code tab1 0 xBF 0 x86 0 xDB 0 xCF 0 xE6 0 xED 0 xFD 0 x87 0 xFF 0 xEF 共阴数码管段码带