毕业论文-范本关于智能温度报警系统的设计

毕业论文范本关于智能温度报警系统的设计浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）2008200822000088届毕业设计论文论文题目智能温度报警系统的设计论文题目智能温度报警系统的设计论论文文题题目目智智能能温温度度报报警警系系统统的的设设计计信息与电子工程学院信息与电子工程学院学院信信息息与与电电子子工工程程学学院院电子信息工程电子信息工程专业电电子子信信息息工工程程2004级041班2004级041班班级22000044级级004411班班204023024204023024学号220044002233002244学生姓名指导教师二八年六月1浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）2浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）关键词温度报警；单片机（AT89C51）；数字温度传感器（DS18B20）；编程语言（C51）3浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）ABSTRACTABSTRACTAABBSSTTRRAACCTTTHISSYSTEMREGARDSAT89C51SINGLECHIPCOMPUTERASITSCENTRALCHIP,ADOPTSDIGITALTEMPERATURESENSOR,DS18B20TOGATHERTHESIGNALOFTEMPERATURECONTROLLING,ANDTHENPARTOFVIEWANDDETECTIONAREIMPLEMENTEDBYTHESINGLECHIPCOMPUTERTHEFIRST,THISPAPERINTRODUCESTHETEMPERATURESENSORSTECHNOLOGIESONTHEPRESENTSITUATIONSANDDEVELOPINGTRENDSTHEN,THEREARETHEDETAILSOFINTRODUCTIONOFTHESINGLEWIRETECHNICALSTRENGTHSANDDIGITALTEMPERATURESENSORSAPPLICATIONSTHENADESCRIPTIONOFTHEHARDWAREPARTOFTHESYSTEM,THEFINAL,THEREAREDETAILSOFTHESYSTEMSSOFTWARECOMPONENTSANDMYIDEASOFTHEPROGRAMMINGINTHEPARTOFTHENOTE,THERELISTEDTHEMAINPROGRAM,THESUBPROGRAM,ANDSOMEIMPORTANTDATAASSUPPORTINGNOTESKEYWORDSKEYWORDSKKEEYYWWOORRDDSSTEMPERATUREALARMSINGLECHIPCOMPUTER（AT89C51）DIGITALTEMPERATURESENSORSAPPLICATIONSDS18B204浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）目录目录目目录录摘要1ABSTRACTABSTRACTAABBSSTTRRAACCTT2第1章引言511国内外现状512研究方向及进展情况5第2章系统硬件设计921方框图及原理图9系统方案图9理图922中央控制芯片10单片机的主要特性1023单片机的复位电路及时钟电路1024显示电路1125温度传感器模块1226报警电路及其接口电路1327电源接口电路1428DS18B20简介和工作原理14DS18B20性能特点15第3章单总线技术介绍1631几种总线技术16I2C总线16SPI总线16单总线17结论1832单总线信号方式18初始化序列185浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）读/写时序19第4章系统软件的设计2041C51语言的优缺点2042接口程序设计20程序流程图21底层基本操作22指令操作2243实物图及测试结果22总结23致谢24参考文献25附录26元器件清单386浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）第一章引言11国内外现状现代信息技术的三大基础是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。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；1传统的分立式温度传感器含敏感元件；2模拟集成温度传感器控制器；3智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。12研究方向及进展情况智能温度传感器发展的新趋势进入21世纪后，智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。1提高测温精度和分辨力在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨力只能达到1C。目前，国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器，所用的是912位A/D转换器，分辨力一般可达0500625C。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达003125C，测温精度为02C。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。以AD7817型5通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27US、9US。2增加测试功能新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如，DS1629型单线智能温度传感器增加了实时日历时钟（RTC），使其功能更加完善。DS1624还增加了存储功能，利用芯片内部256字节的E2PROM存储器，可存储用户的短信息。另外，智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展，这就为研制和开发多路温度测控7浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）系统创造了良好条件。智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择，主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式，有的还增加了低温极限扩展模式，操作非常简便。对某些智能温度传感器而言，主机外部微处理器或单片机还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率典型产品为6654，分辨力及最大转换时间典型产品为DS1624。3总线技术的标准化与规范化目前，智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线1WIRE总线、I2C总线、SMBUS总线和SPI总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。4可靠性及安全性设计传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术，其噪声容限低，抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。新型智能温度传感器例如TMP03/04、LM74、LM83普遍采用了高性能的式A转换器，它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号，再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术，来提高有效分辨力。式AD转换器不仅能滤除量化噪声，而且对外围元件的精度要求低；由于采用了数字反馈方式，因此比较器的失调电压及零点漂移都不会影响温度的转换精度。这种智能温度传感器兼有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。LM76型智能温度传感器增加了温度窗口比较器，非常适合设计一个符合ACPIADVANCEDCONFIGURATIONANDPOWERINTERFACE，即“先进配置与电源接口”规范的温控系统。这种系统具有完善的过热保护功能，可用来监控笔记本电脑和服务器中CPU及主电路的温度。微处理器最高可承受的工作温度规定为TH，台式计算机一般为75C，高档笔记本电脑的专用CPU可达100C。一旦CPU或主电路的温度超出所设定的上、下限时，INT端立即使主机产生中断，再通过电源控制器发出信号，迅速将主电源关断起到保护作用。此外，当温度超过CPU的极限温度时，严重超温报警输出端T_CRIT_A也能直接关断主电源，并且该端还可通过独立的硬件关断电路来切断主电源，以防主电源控制失灵。上述三重安全性保护措施已成为国际上设计温控系统的新观念。8浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）5单片测温系统单片系统SYSTEMONCHIP是21世纪一项高新科技产品。它是在芯片上集成一个系统或子系统，其集成度将高达108109元件/片，这将给IC产业及IC应用带来划时代的进步。目前，国际上一些著名的IC厂家已开始研制单片测温系统，相信在不久的将来即可面市。9浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）第二章系统硬件设计第二章系统硬件设计第第二二章章系系统统硬硬件件设设计计21系统方框图及原理图211系统方框图见图21报警电路温度传感单片机控制数码管显器电路电路示电路图21系统方框图图21系统方框图图图2211系系统统方方框框图图该系统可以实时地显示当前环境的温度。系统是以AT89C51单片机为核心，在开始运行它时主机先发送初始化命令使设备启动，再发送温度转换命令使数字温度传感器DS18B20把测得的模拟温度转换为串行数字信号供单片机采集。同时，显示器上显示出目前环境的实际温度,当温度低与或高与设定的温度，系统会通过蜂鸣器发出警报。见图22。10浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）图22系统原理图图22系统原理图图图2222系系统统原原理理图图22中央控制芯片22中央控制芯片2222中中央央控控制制芯芯片片单片机的主要特性单片机的主要特性222211单单片片机机的的主主要要特特性性AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器（FPEROMFLASHPROGRAMMABLEANDERASEABLEREADONLYMEMORY）的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。主要性能与MCS51微控制器产品系列兼容。片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器；存储数据保存时间为10年；宽工作电压范围VCC可为27V到6V；全静态工作可从0HZ至16MHZ；程序存储器具有3级加密保护；1288位内部RAM；32条可编程I/O线，两个16位定时器/计数器；中断结构具有5个中断源和2个优先级，可编程全双工串行通道，空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。11浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）23单片机的复位电路及时钟电路图23单片机复位电路及时钟电路图23单片机复位电路及时钟电路图图2233单单片片机机复复位位电电路路及及时时钟钟电电路路单片机的最小化系统是指单片机能正常工作所必须的外围元件，主要可以分成时钟电路和复位电路，以AT89C51芯片为例，它内部自带4K的FLASH程序存储器，一般情况下，这4K的存储空间足够我们使用，所以我将AT89C51芯片的第31脚固定接高电平，所以我只用芯片内部的4K程序存储器。单片机的时钟电路有一个12M的晶振和两个30P的小电容组成，它们决定了单片机的工作时间精度为1微秒。复位电路由22UF的电容和10K的电阻组成，以前教科书上常推荐用10UF电容和10K电阻组成复位电路，根据实际经验选用22UF的电容和10K的电阻，其好处是在满足单片机可靠复位的前提下降低了复位引脚的对地阻抗，可以显著增强单片机复位电路的抗干扰能力。二极管的作用是起快速泄放电容电量的功能，满足短时间多次复位都能成功。判断单片机芯片及时钟系统是否正常工作有一个简单的办法，就是用万用表测量单片机晶振引脚（18、19脚）的对地电压，以正常工作的单片机用数字万用表测量为例18脚对地约224V，19脚对地约209V。对于怀疑是复位电路故障而不能正常工作的单片机也可以采用模拟复位的方法来判断，单片机正常工作时第9脚对地电压为零，可以用导线短时间和5V连接一下，模拟一下上电复位，如果单片机能正常工作了，说明这个复位电路有问题。12浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）24显示电路LED显示器工作在静态显示时，其公共阳极（或阴极）接VCC（或GND），一直处于显示有效状态，所以每一位的显示内容必须由锁存器加以锁存，显示各位相互独立。静态显示时，LED的亮度高，控制容易，但功耗大，所需口线多。若显示位数增多，则静态显示方式很难适应。一般需要采用动态显示方式。对于动态显示，一般将所有位的段选线的同名端联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多位复用。而各位的公共阳极或公共阴极则分别由相应的I/O口线控制，实现各位形成段的时分选通，即同一时刻只有被选通位是能显示相应的字符，而其他所有位都是熄灭的。由于人眼有视觉暂留现象，只要每位显示间隔足够短，则会造成多位同时点亮的假象。这就需要单片机不断的对显示进行控制，牺牲单片机的CPU时间来换取元件的减少以及显示功耗的降低。工作过程将字型代码送入字型锁存器，这时所有的显示块都有可能显示同样的字符；再将需要显示的位置代码送入字位锁存器。为防止闪烁，每位显示时间在12MS，然后显示另一位，CPU需要不断地进行显示刷新。由N个LED显示块可构成N位LED显示器。N位LED显示器需要N根位线和8N根选线。根据显示电路不同，位选线和段选线的连接方式不同，实际所需的位选线和段选线的根数也不一样。方案一采用LCD显示，需要学习其专用的驱动控制芯片，比如HD61203，软件实现较为复杂，且LCD的价格昂贵。方案二采用LED数码管并行动态显示，电路简单，所占的I/O口少，且价格便宜。方案三采用LED数码管静态显示，需要的I/O口较多，（或者用别的芯片扩展，但也增加了成本）。综上所述，采用方案二LED数码管并行动态显示是本设计最佳显示方案。13浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）图24显示电路图24显示电路图图2244显显示示电电路路25温度传感器模块方案一用模拟温度传感器，比如普通的热敏电阻。热敏电阻的温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此在使用时要进行线性化处理，线性化处理虽然能改善热敏电阻的特性曲线，但比较复杂。为此常在要求不高的一般应用中，作出在一定的温度范围内温度与阻值成线性关系的假定，才能简化计算。另外，温度与输出电压量是非线性的，读出的是模拟量，需要A/D转换器进行转换才能送给数码管显示，从而增加了硬件的负担。方案二采用数字温度传感器DS18B20作为温度传感器模块，它具有独特的单总线接口方式，需一根总线就能实现控制模块与DS18B20之间的半双工通信。DS18B20是集传感元件和转换电路于一体的小芯片上。另外，DS18B20也支持“55C125C1085C一线总线接口，测量温度范围为，在范围内，精度为05C。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。适合于恶劣环境的现场温度测量，如环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V55V的电压范围，使系统设计更灵活、方便，体积更小。综上分析，DS18B20大大节约了I/O口资源，且在软件结构上省去建查找表这一繁琐的步骤，且它有精确的转换电路直接送出直观的数据，并且DS18B20拥有较14浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）高的温度分辨率00625度（采用默认的12位时），在价格方面，单个DS18B20市场价7元，与热敏电阻加A/D转换器ADC0809的组合价格相差不大。用它作为本设计传感器模块最恰当不过，固选择方案二。图25单片机与DS18B20接口电路图25单片机与DS18B20接口电路图图2255单单片片机机与与DDSS1188BB2200接接口口电电路路26报警电路及其接口电路程序中扫描当前温度当温度超过设定值时，这里设定为50度，蜂鸣器报警，因为考虑到数码管显示问题，不宜采用延时01跳变操作，影响数码管显示，这里采用实时扫描，直接取反操作，保证数码管正常显示。15浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）图26报警及接口电路图26报警及接口电路图图2266报报警警及及接接口口电电路路27电源接口电路增加电容用于防干扰，增加了电源指示灯电路，便于观察效果。图27电源接口图图27电源接口图图图2277电电源源接接口口图图28DS18B20简介和工作原理28DS18B20简介和工作原理2288DDSS1188BB2200简简介介和和工工作作原原理理DS18B20数字温度计是DALLAS半导体公司生产的1WIRE，即单线智能温度传感器，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。属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。16浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）DS18B20性能特点DS18B20性能特点228811DDSS1188BB2200性性能能特特点点采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（16位二进制数，含符号位）。测温范围为55125，测量分辨率为00625。内含64位经过激光修正的只读存储器ROM。适配各种单片机或系统机。用户可分别设定各路温度的上、下限。内含寄生电源。17浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）第三章单总线技术介绍第三章单总线技术介绍第第三三章章单单总总线线技技术术介介绍绍单总线及相应芯片是美国DALLAS半导体公司近年推出的新技术，它的特点是只用一根信号线1WIRE，在其上可以挂上许多测控对象，且电源也经这根信号线供给。系统必须按单总线协议规定的时序和信号波形进行初始化、识别器件和进行数据交换。31几种总线技术目前常用的微机与外设之间进行数据传输的串行总线主要有I2C总线、SPI总线和SCI总线。其中I2C总线以同步串行2线方式进行通信一条时钟线，一条数据线，SPI总线则以同步串行3线方式进行通信一条时钟线，一条数据输入线，一条数据输出线，而SCI总线是以异步方式进行通信一条数据输入线，一条数据输出线的。这些总线至少需要两条或两条以上的信号线。近年来，美国的达拉斯半导体公司DALLASSEMICONDUCTOR推出了一项特有的单总线IWIREBUS技术。该技术与上述总线不同，它采用单根信号线，既可传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的，因而这种单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，便于总线扩展和维护等优点。C总线C总线331111I2CC总总线线I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制半双工总线，它包括串行数据线SDA、串行时钟线SCL，利用两根线实现总线上的器件之间的信息传送，可连接多种功能器件、每种功能器件最多可接8片，每个器件可通过地址编码加以识别。图31C总线系统连接图图31C总线系统连接图图图3311I2CC总总线线系系统统连连接接图图18浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）SPI总线SPI总线331122SSPPII总总线线SPI总线是同步串行外围接口，三口线包括同步时钟SCLCLK、数据输出线SO，数据输入线SI，完成数据的传输任务，实现双工通讯，由片选实现多片SPI芯片的扩展，是每个芯片的选中标志，低电平有效。总线上有多片SPI芯片时需占用CPU口线或硬件编码来控制片选端。单片使用时直接接地即可。如串行AD转换器件TLC0832；E2PROM；X25045等。图32SPI总线系统连接图图32SPI总线系统连接图图图3322SSPPII总总线线系系统统连连接接图图单总线单总线331133单单总总线线顾名思义，单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换、控制都由这根线完成。设备主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线,单总线通常要求外接一个约为47KQ的上拉电阻，这样，当总线闲置时，其状态为高电平。主机和从机之间的通信可通过3个步骤完成，分别为初始化IWIRE器件、识别1WIRE器件和交换数据。由于它们是主从结构，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问1WIRE器件都必须严格遵循单总线命令序列，即初始化、ROM命令、功能命令。如果出现序列混乱，1WIRE器件将不响应主机。图331WIRE总线系统连接图图331WIRE总线系统连接图图图333311WWIIRREE总总线线系系统统连连接接图图19浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）图34单总线硬件接口示意图图34单总线硬件接口示意图图图3344单单总总线线硬硬件件接接口口示示意意图图结论结论331144结结论论经过以上对各种总线技术的比较，可以发现，单总线技术具有以下特点适用于低速测控场合；测控对象越多越显示其优越性；性价比高；硬件施工、维修方便；抗干扰性能好；具有CRC校验功能，可靠性高；软件设计规范；系统简明直观，易于掌握。因此，积极推广单总线技术的应用会有较好的经济效益和社会效益。32323322单总线信号方式所有的单总线器件都要遵循严格的通信协议，以保证数据的完整性。1WIRE协议定义了复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1时序等几种信号类型。所有的单总线命令序列初始化，ROM命令，功能命令都是由这些基本的信号类型组成的。在这些信号中，除了应答脉冲外，其它均由主机发出同步信号，并且发送的所有命令和数据都是字节的低位在前。初始化序列初始化序列332211初初始始化化序序列列初始化时序包括主机发出的复位脉冲和从机发出的应答脉冲。主机通过拉低单总线至少480S产生TX复位脉冲；然后由主机释放总线，并进入RX接收模式。主机释放总线时，会产生一个由低电平跳变为高电平的上升沿，单总线器件检测到该上升沿后，延时1560S，接着单总线器件通过拉低总线60240S来产生应答脉冲。主机接收到从机的应答脉冲后，说明有单总线器件在线，然后主机就可以开始对从机进行ROM命令和功能命令操作。20浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）图35初始化序列图图35初始化序列图图图3355初初始始化化序序列列图图读/写时序读/写时序332222读读/写写时时序序10在每一个写、写和读时序中，总线只能传输一位数据。所有的读、写时序至少需要60S，且每两个独立的时序之间至少需要1S的恢复时间。读、写时序均始于主机拉低总线。在写时序中，主机将在拉低总线15S之内释放总线，并向单总线器件写1；若主机拉低总线后能保持至少60S的低电平，则向单总线器件写0。单总线器件仅在主机发出读时序时才向主机传输数据，所以，当主机向单总线器件发出读数据命令后，必须马上产生读时序，以便单总线器件能传输数据。在主机发出读时序之后，单总线器件才开始在总线上发送0或1。若单总线器件发送1，则总线保持高电平，若发送0，则拉低总线。由于单总线器件发送数据后可保持15S有效时间，因此，主机在读时序期间必须释放总线，且须在L5S内采样总线状态，以便接收从机发送的数据21浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）第4章系统软件的设计41C5141C514411CC5511语言的优缺点8051PL/M,CBASIC,现在有四种语言支持系列单片机编程，即汇编、和在开发中最常用的是汇编语言，但随着程序复杂程度的提高，汇编语言逐渐暴露了它的不足，BASIC适合于初学者或要求编程简单而对编程效率和运行速度不高的场合。PL/HI对8051系列单片机来讲，不支持复杂的算术运算和浮点变量，无丰富的库函数支持。C语言是一种源于编写UNIX操作系统的语言，是一种结构化语言，可产生紧凑代码。为了更好地实现对单片机的开发，C51应运而生。每个不同公司开发的C51不尽相同，本系统采用的是KEILELEKTRONIKGMBH开发的KEILUVISION2工具软件来进行系统软件编写和调试的。C在嵌入式系统中，相对于汇编语言，语言作为一种高级语言主要存在两个不足一，生成的可执行代码冗长，效率不高。对于这一点，随着处理芯片运算速度的提高、集成ROM的扩大，特别编译系统的不断优化，冗长已经不再是问题。这也是C在嵌入式系统中逐渐成为主流编程语言的主要原因之一。二，C生成的可执行代码在时序上不容易控制，比如本系统中要实现的时序控制。一般的解决方案是在C程序中嵌入汇编语句，但其实只要充分挖掘C的潜力，在时序要求严格的场合完全可以用C语言实现。具体方法就是阅读开发环境给我们提供的反汇编代码。反汇编代码一目了然的反映了微控器的运行时序，然后根据反汇编代码修改C源程序。42424422程序设计22浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）程序流程图程序流程图442211程程序序流流程程图图开始初始化Y发SEARCHROM命令读DS18B20序列号存在一个DS18B20N初始化DS18B20启动DS18B20作温度数字转化/发SKIPROM命令发CONVERT命令等待1S或200MS初始化DS18B20发MATCHROM命令发一个DS18B20序列号发READSCRATCHPAD命令读匹配的DS18B20温度数YNDS18B20访问完毕图41流程图图41流程图图图4411流流程程图图23浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）底层基本操作底层基本操作442222底底层层基基本本操操作作初始化初始化是DSL8B20的底层基本操作之一。通过单线总线进行的所有操作都从一个初始化序列开始。初始化序列包括一个由CPU发出的复位脉冲及其后由DS18B20发出的存在脉冲。存在脉冲让CPU知道DS18B20在总线上且已做好操作准备。数据写数据写是DS18B20的底层基本操作之一，所有的指令、数据发送均由该操作完成。DS18B20的写操作都是逐位进行的，因此，采用C5L中的位右移操作来实现。数据读数据读是DS18B20的底层基本操作之一，温度值和其它状态信息的传回均由该操作完成。指令操作指令操作442233指指令令操操作作DSL8B20提供了一系列指令来控制传感器的工作。下面只简单介绍本系统所用到的最基本的几条。SKIPROMSKIPROMSSKKIIPPRROOMMCCH用于1条IO总线上只挂1个DS18B20的情况，使DS18B20跳过多个传感器的识别过程。如果一条IO总线上挂了不止1个传感器，总线上就会发生数据冲突。CONVERTTCONVERTTCCOONNVVEERRTTTT44H启动一次温度转换过程。温度转换命令被执行后，DS18B20保持等待状态。READSCRATCHPADREADSCRATCHPADRREEAADDSSCCRRAATTCCHHPPAADDBEH用于读取暂存器的内容。温度转换的结果和其它状态信息均以此命令读出。读取将从字节0开始，一直进行下去，直到字节8读完。如果不想读完所有字节，控制器可以在任何时间发出复位命令来中止读取。24浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）43实物图及测试结果43实物图及测试结果4433实实物物图图及及测测试试结结果果经本人测试结果显示，当我把传感器放入100C热水中，温度达到50C时候，蜂鸣器会发出警报；我把传感器放入冰块中，当温度降低到0C以下的时候蜂鸣器也会发出警报。测试结果是正确的。25浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）总结总结总总结结程序在编译过程中，出现了一些语法错误，经过细心修改得以纠正。但是，将程序下载到单片机之后，发现串口显示模块一直显示“1275”，经过推断得知，读取的温度值为全“1”，出现这个问题，全是DS18B20它有严格的时序和通信协议，在每次读取温度数据时，都有其严格的时序要求，经过检查，发现程序中有一个地方少加了一个1毫秒左右的延时，按照DS18B20的时序原理，把忘记加的延时加上之后，就可以让单片机读取传感器的温度值了。经过三周时间的设计，我的设计完成了所有设计要求，系统能够完成上、下限温度发声报警且显示功能、数字显示温度计功能、输入报警温度出错提示功能。此次温度计设计，让我学会了规范化程序的编写、程序调试的各种方法以及解决调试过程中出现的一系列的问题。更重要的是让我明白程序的优化是多么重要。要想编写出一个系统的程序，就必须十分清楚硬件电路中所用芯片的工作原理以及使用它们的一些注意事项，比如这次设计中所用的DS18B20数字温度传感器，它的时序要求十分严格，由于它是采用单总线结构的输入输出方法，它的时序中所用到的延时必然很关键，时间过长了会使整个温度计的反应时间变慢，延时时间过短会使传感器不能正常工作。在后期的程序优化过程中，在温度计状态下多加了一毫秒的延时，提高了系统的工作稳定性，解决了系统因不稳定而自动跳到报警温度设置模式的问题。26浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）致谢一个多月的毕业设计终于结束，首先我要感谢我的导师翁剑枫老师，在繁忙的工作中，花费了很多时间和精力指导我的毕业设计，给予我细心地指导。翁老师是个负责任的人，她不辞辛劳地帮我们整理设备，为我们的毕业设计顺利完成给予了极大的帮助。她耐心的钻研精神对我影响极大，为我的前程树立了好的榜样。最后感谢其他所有帮助过我的老师、同学。没有大家的帮助，我不可能圆满地完成我的毕业设计。27浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）参考文献1李钢，赵彦峰1WIRE总线数字温度传感器DS18B20原理及应用长安大学信息工程学院2刘建亭，毛善坤DS18B20工作原理及基于C语言的接口设计河南科技大学机电工程学院3陈跃东DS18B20集成温度传感器原理及其应用安徽工程科技学院4顾振宇刘鲁源杜振辉DS18B20接口的C语言程序设计天津大学5周月霞孙传友DSL8B20硬件连接及软件编程传感器世界杂志6魏英智DSL8B20在温度控制中的应用黑龙江科技学院7张培仁MCS51单片机原理与应用北京清华大学出版社，20038赵亮，侯国锐单片机C语言编程与实例北京人民邮电出版社，2003。9张粤，倪伟。DSISB20在分布式测温系统中的应用淮阴工学报200210藏荣，游风荷，周景霞由单片机和多片DS1820组成的多点电温度测控系统J国外电子元器件，20021606211况荣华容太平I2C总线在单片机上的实现国外电子元器件，20016464912陈世利等SP1串行FLASH在数据存储系统中的应用国外电子元器20011O2023件13邓建华可缩程看门狗监控E2PROM芯片电子世界，20015313214王明顾吴省可涓流充电的串行实时时钟芯片DS1302及应用设计何立民主编单片机应用技术选编第5集646715潘文一种串行EPROM的高可靠性应用和编程技术何立民主编单片机应用技术选编第5集444816周巧娣，刘敬彪AT24C256在单片机系统中的应用电子元器件应用，20029272917DALLASAPPLICATIONNETBOOK，L999网络版18吴江，陈尚松单总线技术在测控系统中的应用电测与仪表，1999919吴江，陈尚松用单总线技术设计环境状态监控系统电子技术应用，2000620何立民单片机应用技术选编北京航空航天大学出版,199628浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）附录源程序INCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDEINCLUDESBITDQP10/DS18B20端口定义SBITBEEP11/蜂鸣器端口定义CHARCODETAB0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90,0X88,0X83,0XC6,0XA1,0X86,0X8E,0X8CDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTUCHARTMPER/整数部分全局变量UCHAR_TMPER/小数部分全局变量/延时程序VOIDDELAYUINTAWHILEA/蜂鸣器程序VOIDBEE_CONBEEBEE/读1字节UNSIGNEDCHARTMRBYTEVOIDUNSIGNEDCHARI,DATDAT0FORI1I8I/读取1字节需循环8次29浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）DAT1/将读取的数据位右移DQ0/数据线置0_NOP_/延时2US_NOP_DQ1/数据线置1DELAY1/延时15USIFDQDAT|0X80/应答DQ1，DAT最高位移入1|0X80DELAY2/DQ0DAT0/写1字节VOIDTMWBYTEUNSIGNEDCHARDATUNSIGNEDCHARJFORJ1J8J/移一个字节循环8次DQ0/数据线置0DELAY1/延时15US采样DQDAT/将要放送的数据从低位开始写入DQDELAY4/移完一位再延时45US，完成一个采样周期DQ1/数据线置1DATDAT1/将要发送的数据移到最低位等待发送/初始化时序VOIDTMSTARTVOIDWHILE1UCHARC,FLAGFLAG0DQ0/数据线置低电平C250WHILEC/低电平保持500USDQ1/数据线置高电平C30WHILEC/低电平保持60USWHILEDQ0/判断DS18B20是否发出低电平信号C120/18B20响应，延时240USWHILEC30浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）IFDQ/18B20发出高电平初始化成功，返回FLAG1/18B20初始化成功标志BREAKIFFLAG/初始化成功，再延时480USC240WHILECBREAK/读取温度，重组温度值整数部分UNSIGNEDCHARTMRTEMPVOIDUNSIGNEDCHARA,B,Y1TMSTART/初始化TMWBYTE0XCC/跳过ROM命令TMWBYTE0XBE/读存放温度的寄存器命令ATMRBYTE/ALSBBTMRBYTE/BMSBA4/LSB40将右移位，其余补B4/将MSB左移4位，其余补0Y1B|ARETURNY1/Y1重组后读出的温度值整数部分/读取温度，重组温度值小数部分UNSIGNEDCHARRTEMPVOIDUNSIGNEDCHARA,Y2TMSTARTTMWBYTE0XCCTMWBYTE0XBEATMRBYTE/ALSBY2A/Y2小数部分RETURNY2/显示子程序整数部分VOIDDISPLAYUCHARLAST31浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）P20XFBP0TABLAST10/整数个位小数点常亮DELAY120P00XFFP20XF7P0TABLAST/10DELAY120P00XFF/显示子程序小数部分VOIDDISPFLOATKKKP20XFEP0TABUCHARKKK/1610010DELAY120P00XFFP20XFDP0TABUCHARKKK/16100/10DELAY120P00XFF/主函数VOIDMAINVOIDUCHARI240BEE0WHILE1TMSTARTTMWBYTE0XCC/跳过ROM命令TMWBYTE0X44/温度变化命令DELAY3500/温度变化时间300MSIFTMPER45/45大于度时BEE_CON/蜂鸣器报警IF0TMPER45/当温度在0到45度之间时BEE1/关蜂鸣器IFTMPER0/当温度低于0度时BEE1/蜂鸣器报警32浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）WHILEITMPERTMRTEMP/取整数部分DISPLAYTMPER/显示整数部分_TMPERRTEMP/取小数部分DISP_TMPER/显示小数部分33浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）DS18B20简介和工作原理DS18B20简介和工作原理DDSS1188BB2200简简介介和和工工作作原原理理DS18B20数字温度计是DALLAS半导体公司生产的1WIRE，即单线智能温度传感器，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。属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。1DS18B201DS18B2011DDSS1188BB2200性能特点采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（16位二进制数，含符号位）。测温范围为55125，测量分辨率为00625。内含64位经过激光修正的只读存储器ROM。适配各种单片机或系统机。用户可分别设定各路温度的上、下限。内含寄生电源。2DS18B202DS18B2022DDSS1188BB2200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,高速暂存器。DS18B20的管脚排列如图1所示。1DS18B201DS18B20图11DDSS1188BB2200引脚分布图34浙江科技学院信息与电子工程学院2008届本科毕业设计（论文）表2引脚功能描述序号名称引脚功能描述1GND地信号2DQ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。3VDD可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。表3DS18B20高速暂存器共9个存存单元序号寄存器名称作用序号寄存器名称作用0温度低字节4、5保留字节1、2以16位补码形式存放1温度高字节6计数器余值2TH/用户字节1存放温度上限7计数器/3HL/用户字节2存放温度下限8CRC以12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个高低两个8位的RAM中，二进制中的前面5位是符号位。如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于00625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于00625才能得到实际温度。表4温度高低字节存放说明高8位SSSSS26252482322212021222324低位3DS18B203DS18B2033DDSS1188BB2200控制方法在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是VCC接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5K