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电气电子毕业设计论文
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毕业设计216数字温度计的设计 ,电气电子毕业设计论文
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数字温度计 Digital Temperature 数字温度计的 设计 题 目 基于 AT89S51 实现 数字温度计 院 系 电子电气工程系 专 业 电子信息工程 年 级 04 级电子三班 学生姓名 刘玉刚 指导教师 吕晓峰 2007 年 9 月 16 日 nts数字温度计 Digital Temperature 摘 要 ： DS18B20 是 DALLAS公司生产的单线数字温度传感器，他具有独特的单线总线接 口方式。文章详细的介绍了单线数字温度传感器 DS18B20 的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计，具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 关键词 ： DS18B20；温度传感器；单片机 1、 DS18B20 简介 DS18B20是美国 DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比 : （ 1）独特的单线接口方式： DS18B20 与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20的双向通讯。 （ 2）在使用中不需要任何外围元件。 （ 3） 温度变换功率来源于数据总线，电压范围： +3.0 +5.5 V。总线本身也可以向所挂接的 DS18B20供电，而无需额外电源。 （ 4）测温范围： -55 +125 。固有测温分辨率为 0.5 。 （ 5） 能够直接读出被测温度并且可 根据实际要求 通过编程可实现 912位的数字读数方式。 （ 6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。 （ 7）支持多点组网功能，多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。 （ 8）负压特性，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。 2、 DS18B20 的 内部结构 DS18B20内部结构主要由四部分组成： 64位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器 TH和 TL、配置寄存器。 SOIC 封装的 DS18B20 的引脚排列见图 1，其引脚功 能描述见表 1。 DS18B20 引脚分布图 表 1 DS18B20 详细引脚功能描述 序号 名称 引脚功能描述 1,2,6,7,8 GND 地信号 3 VDD 可选择的 VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 4 DQ 数据输入 /输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用 着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。 光刻 ROM中的 64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该 DS18B20的地址序列码。 64 位光刻 ROM的排列是：开始 8位（ 28H）是产品类型标号，接着的 48位是该 DS18B20 自身的序列号，最后 8位是前面 56位的循环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1）。 nts数字温度计 Digital Temperature DS18B20 存储器结构图 温度值分配率配置表 3、 DS18B20 的使用方法 由于 DS18B20采用的是 1 Wire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。 DS18B20的复位时序 nts数字温度计 Digital Temperature DS18B20的读时序 对于 DS18B20 的读时序分为读 0时序和读 1时序两个过程。 对于 DS18B20 的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在 15 秒之内就得释放单总线，以让 DS18B20 把数据传输到单总线上。 DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要 60us才能完成。 DS18B20的写时序 对于 DS18B20 的写时序仍然分为写 0时序和写 1时序两个过程。 对于 DS18B20 写 0时序和写 1时序的要求不同，当要写 0时序时，单总线要被拉低至少 60us，保证 DS18B20能够在 15us 到 45us之间能够正确地采样 IO总线上的 “0” 电平，当要写 1时序时，单总线被拉低之后，在 15us之内就得释放单总线。 4、 设计 任务 设计控制器使用单片机 AT89S51，测温传感器使用 DS18B20，用 3位共阳极 LED数码直读显示 LED数码管以串口传送数据 ,实现温度显示 . 基本范围 -50 -110 精度误差小于 0.5 5、 电路原理图 nts数字温度计 Digital Temperature 基于 DS18B20的数字温度计设计电路原理图 7 段数码管动态显示电路原理图之数码管驱动电路 nts数字温度计 Digital Temperature 7 段数码管动态显示电路原理图之 CPU 和锁存电路 6、 软件设计 单片机实现温度转换读取温度数值程序流程图 nts数字温度计 Digital Temperature /*/ /* Copyright (c) 2007-9-16, 电气系电子三班 */ /* All rights reserved. */ /* 作 者： 刘玉刚 */ /*/ #ifndef _DIGTHERMO_H / 防止 DigThermo.h 被重复引用 #define _DIGTHERMO_H #include / 引用标准库的头文件 #include #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar tplsb,tpmsb; / 温度值低位、高位字节 sbit DQ = P35; / 数据通信线 DQ #endif #include DigThermo.h /* 延时 t 毫秒 */ void delay(uint t) uint i; while(t-) /* 对于 11.0592M 时钟，约延时 1ms */ for (i=0;i0) i-; DQ = 1; / 产生上升沿 i = 4; while (i0) i-; nts数字温度计 Digital Temperature /* 等待应答脉冲 */ void RxWait(void) uint i; while(DQ); while(DQ); / 检测到应答脉冲 i = 4; while (i0) i-; /* 读取数据的一位，满足读时隙要求 */ bit RdBit(void) uint i; bit b; DQ = 0; i+; DQ = 1; i+;i+; / 延时 15us 以上，读时隙下降沿后 15us， DS18B20 输出数据才有效 b = DQ; i = 8; while(i0) i-; return (b); /* 读取数据的一个字节 */ uchar RdByte(void) uchar i,j,b; b = 0; for (i=1;i1); return(b); /* 写数据的一个字节，满足写 1 和写 0 的时隙要求 */ void WrByte(uchar b) nts数字温度计 Digital Temperature uint i; uchar j; bit btmp; for(j=1;j1; / 取下一位（由低位向高位） if (btmp) /* 写 1 */ DQ = 0; i+;i+; / 延时，使得 15us 以内拉高 DQ = 1; i = 8; while(i0) i-; / 整个写 1 时隙不低于 60us else /* 写 0 */ DQ = 0; i = 8; while(i0) i-; / 保持低在 60us 到 120us 之间 DQ = 1; i+; i+; /* 启动温度转换 */ void convert(void) TxReset(); / 产生复位脉冲，初始化 DS18B20 RxWait(); / 等待 DS18B20 给出应答脉冲 delay(1); / 延时 WrByte(0xcc); / skip rom 命令 WrByte(0x44); / convert T 命令 /* 读取温度值 */ void RdTemp(void) TxReset(); / 产生复位脉冲，初始化 DS18B20 nts数字温度计 Digital Temperature RxWait(); / 等待 DS18B20 给出应答脉冲 delay(1); / 延时 WrByte(0xcc); / skip rom 命令 WrByte(0xbe); / read scratchpad 命令 tplsb = RdByte(); / 温度值低位字节（其中低 4 位为二进制的“小数”部分） tpmsb = RdByte(); / 高位值高位字节（其中高 5 位为符号位 ） /* 主程序，读取的温度值最终存放在 tplsb 和 tpmsb 变量中。 tplsb 其中低 4 位为二进制的“小数”部分； tpmsb 其中高 5 位为符号位。通过数码管输出时，需要进行到十进制有符号实数（包括小数部分）的转换。 */ code(templ,tempm) char temp temp0 ; If(Tempm=Tempm|0x00 ) temp=0xff; else temp=0x7f; tempm=4; temp0=0xff; temp0=temp0&templ; temp=temp&temp0; uchar A1,A2,A2t,A3, ser=temp/10; /分离出三位要显示的数字 SBUF=ser; A1=temp/100; A2t=temp%100; A2=A2t/10; A3=A2t%10; #define TIMER0H 0xc4; #define TIMER0L 0x00; /* 7 段数码管锁存器地址 */ #define LEDADDR 0x8000 / 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f /* 0-9 a-f 的 7 段数码管显示编码 */ Unsignedchar ledcode16=0x3F,0x0C,0x76,0x5E,0x4D,0x5B,0x7B,0x0E,0x7F,0x5F,0x6F,0x79,0x33,0x7C,0x73,0x63; /* 存放要显示的数字值 */ unsigned char val3;/ nts数字温度计 Digital Temperature unsigned currled; /* 写锁 存器的子程序 */ void wraddr(unsigned int addr,unsigned char d) unsigned char xdata *pa; pa=(unsigned char xdata *)addr; *pa=d; /* 显示子程序 */ void displaylast(void) unsigned char en3=0,2,4 ; if(valcurrled=0)&(valcurrled=0)&(currled3) currled+; else currled=0; void time0(void) interrupt 1 display(); TL0 = TIMER0L; TH0 = TIMER0H; /* 初始化子程序 */ void init(a1,a2,a3) /timer0 init TL0 = TIMER0L; TH0 = TIMER0H; TR0=1; ET0=1;/test / irq init EX0=0; IT0=0; EX1=0; nts数字温度计 Digital Temperature IT1=0; EA=1; /输入要显示的数值 val0=a1; val1=a2; val2=a3; currled=0; void main(void) do delay(1); / 延时 1ms convert(); / 启动温度转换，需要 750ms delay(1000); / 延时 1s RdTemp(); / 读取温度 Display(tplsb,tpmsb) co
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