基于ds18b20传感器的数字温度

PAGE2word文档可自由复制编辑传感器论文基于ds18b20传感器的数字温度日期：目录摘要 1一，设计课题介绍 2二，设计目的 2三，基本要求 2四，电路设计方案 2五，实验的器材选择 3六，设计流程图 3七，电路设计图 4八，各部分电路分析 41电源电路 42，单片机电路 43接口电路 44数字显示电路 55，蜂鸣器电路。 56.DS18B20温度传感器 5九，原理图的制作 6十，电路的制作与调试 7十一，设计总结 7参考文献9摘要:温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发，随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域。一种数字式温度计以数字温度传感器作感温元件，它以单总线的连接方式，使电路大大的简化。传统的温度检测大多以热敏电阻为传感器，这类传感器可靠性差，测量温度准确率低且电路复杂。因此，本温度计摆脱了传统的温度测量方法，利用单片机对传感器进行控制。这样易于智能化控制。基于DS18B20温度传感器设计一.设计课题介绍在生产和生活的很多地方需要对环境的温度有一定的要求，当温度超过某一定的范围时，需要自动或人为的调节环境温度，以达到生产和生活的需要。温度传感器可以感知环境的温度，并将感知的环境温度通过显示电路将其显示出来，如果外感知温度超出单片机程序内面设计的温度的范围。则由蜂鸣器发出声音，提出警告。从而调整环境温度。二.设计目的1使用温度传感器DS18B20以及围绕该传感器设计的一些电路。2.分析每个模块电路的工作理。3.学会原理图的画法和PCB板的制作。三.基本要求1设定一个温度范围，与温度传感器感知的温度进行比较，从而控制蜂鸣器提出警告。2当温度超出设定的范围时由蜂鸣器发出警报声。从而调整环境的温度已达到需求。3设计电路要采用简单，精确的方案。尽量降低设计的成本。四.电路设计方案该电路主要是利用5个模块电路组成：1单片机模块电。用单片机电路来接收温度传感器的感知温度，并将温度通过显示电路显示出来，并与设定的初值进行比较控制蜂鸣器发出警报声。2温度传感器模块。主要采用该芯片组接电路。3显示电路模块。主要采用四个共阴极的数码管和74LS164组接的显示电路。4接口电路。该电路是用来连接单片机与显示电路的。5电源电路。电路模块是用来为单片机以及相关的元器件提供工作电源的。五.实验的器材选择DS18B20一个,80C51芯片，74LS164芯片一个，4位共阴极数码管一个，电阻若干个（根据实验的需要），电容若干个（根据实验的需要）,LED（若干个），稳压管，二极管，220V的电源。六.设计流程图感知温度温度比较环境温度温度传感器单片机电路蜂鸣器报警电路环境温度温度传感器单片机电路蜂鸣器报警电路控制数字显示电路显示温度数字显示电路显示DS18B20的工作设计流程图七.电路设计图八.各部分电路分析1电源电路电源电路是采用的市电压220V通过R和C阻容降压后，然后再由VD1和VD2二极管进行整流，C进行滤波.VDZ进行稳压后得到一个+5V的电压，为各工作电路提供电源。2单片机电路单片机是采用的MCS51单片机，该单片机具有四十个引脚，分别为P0，P1,P2，P3端口作为数据的输入和输出接不通的电路，同时由晶振和电容所构成的振荡电路，该电路接在AXTAL1和AXTAL2两端，还有由电阻和电容以及按钮开关所构成的复位电路接在RST端。EA引脚接上高电平就组成了一个完整的单片机电路，在单片机的内部ROM中编写相应的语言程序即可控制不同的模块工作。3接口电路该接口电路是采用基本元器件搭接而成，由两个不同的PNP管控制5，3,2端口从而控制单片机读和写端口数据的输出，该电路简单方便，同时也给制作者降低了制作的成本。因此备受广大制作爱好者得青睐。4数字显示电路数字显示电路主要是采用的四位共阴极的数码管和74LS164芯片组成。共阴极的数码管是由八个LED按不同的方式将其阴极接在一起构成，根据其亮灯的情况可以读出对应的数字和符号，该数据情况主要是由阳极端输入的信号来控制。74LS164芯片有十四个引脚其中的七号引脚和十四号引脚分接地和电源的正极。八号引脚接上时钟脉冲信号.8位串入，并出移位寄存器.74HC164、74HCT164是高速硅门CMOS器件，与低功耗肖特基型TTL(LSTTL)器件的引脚兼容。74HC164、74HCT164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA或DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟(CP)每次由低变高时，数据右移一位，输入到Q0，Q0是两个数据输入端（DSA和DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位(MR)输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非门控串行数据输入5蜂鸣器电路。蜂鸣器电路是由蜂鸣器，三极管和电阻所构成，蜂鸣器的上端接高电平，下端与三极管的C极相接，E端接地，B端通过一个电阻接在单片机的某一个输出引脚上，当输入的是高电平时，三极管此时截止，此时三极管相当于一个断路，蜂鸣器不工作。当输入低电平时此时三极管处于饱和状态，此时的三极管相当于一根导线，蜂鸣器接通后开始工作。6DS18B20温度传感器1.该温度传感器由三个引脚分别是VCC引脚，GND引脚，I/O引脚。2.电路从DQ和VDD为高电平时“偷取”能量，当特定的时间和电压适合时，DQ可以给电路提供充足的能量。寄生电源的优势有二：无需提供遥远的电源；在缺少正常供电时，可以读取ROM.为了使芯片能够精确的对温度进行转换，当转换温度时确保供电充足。值得重视的是，如果运行电流到达1.5mA，由于5K的上拉电阻，DQ不能得到足够的能量，这对单总线上连接多个芯片同时进行转换是很不利的。这里有两种方法确保温度转换时有足够的能量，第一种方法是无论什么时候转换温度或者从EEPROM拷贝数据给DQ提供一个强上拉电阻,这种方法可以通过使用一个场效应管上拉DQ线直接提供能量，如下图所示：在这里值得注意的是DQ线必须在发出命令10us内完成上拉操作，当使用这种模式的时候，确保VDD接地。3.温度测量DS18B20的核心功能是指示数字的温度传感器，其方案可以由用户设置（9，10，11，12位），默认情况使用12位。这相当于现实不同的精度。通过温度转换命令执行操作后温度数据被保存在16位高速缓存中，信号分为两种不同的格式保存，通过执行读缓存的命令返回采集到的温度。传送时最低有效位LSB优先，最高加权位包含了标识温度正负的“s”位。左边的图描述了输出数据的格式，在这里使用12bit，如果想设置为更低位解决方案，可以在空位处补零。如果采用华氏温度显示，则需要查找表或者是查找路径。4.温度转换完成后，温度将和TH与TL进行比较，如果不在这个范围之内则会返回一个警示标志。允许多芯片同时并行惊醒温度测量，如果某处芯片超出了此范围，此芯片可以被辨别出并立即读取没有别警示的芯片。5.64位激光ROM:每一片芯片提供了一个特定的系列号，前8位为DS18B20的家族系列，后面48位表征不同的芯片系列。在通过单线对芯片进行配置后，放可以执行下面的操作。九，原理图的制作1.根据原理图在元件库中找到与之对应的元件，当某些元件在元件库中找不到时，需要自己在元件库中做库，将其加入，然后再调用。2.将所有的元件加入完后，在画图工具栏中找到导线并对该电路图进行连接。3.在PCB封装库中找到每个元件与之对应的封装形式，并将该封装形式复制粘贴到原理图中与之对应的FOOTPRINT中，完成对该元器件的封装。4.连接完后在菜单栏中选择TOOLS工具栏中的ERC进行原理图的检测。若发现有错误，则需要修改，然后再重新检测，直至没有错误。5生成网络报表。在DESIGN菜单栏中选择CREATENETIST.生成网络报表。6.转换成PCB图。Design中选择UpdatePCB.7.PCB图的布局。根据美观性和一些约束条件对该电路板进行整体和局部布局。8.布局完成后，对该图进行布线。可以按照一定的规则进行自动布线，同时对于比较小的电路一般最好采用手动布线。9布线完成后对布线进行DRC检测。在自动布线以及手动布线过程中不可能100%的正确，此时需要不显得情况进行一个检测。10.覆铜操作。给印制电路板上没有布线的地方进行覆铜，这样可以奸笑电路的发热量同时也可以起到屏蔽作用。十，电路的制作与调试买好元器件，将元器件准确安装在制作好的PCB板上，检查无误后进行通电调试，在不同的温度环境下进行调试，看看数码管显示的温度是否与环境的实际温度一致，当超出设定的范围时，蜂鸣器是否会发出报警声。若发现异常，则一一进行故障的排查。直至达到设计的要求及效果。十一,课程总结1.通过该次课题的设计，我们知道了课题设计的流程：确定课题—根据课题要求和目的确定设计方案—根据设计方案画出设计原理图—根据设计原理图选择一些器件—画原理图制作PCB板—做好的设计进行调试—设计的总结。这样为以后的设计奠定了一定的基础。也极好的锻炼了自己的分析问题和解决问题的能力。也为我们将来对认识一款新的芯片提供了方法和方向。电路分析部分可以提高自己对电路的分析能力和对电路的解读能力，为以后庞大的电子原理图的认知埋下了伏笔。同时也学会了画原理图和画PCB板的一些技巧和经验。实验板的制作方面提高了我们的动手能力。2.给定一个新型传感器，你必须要通过查资料首先分析其引脚特点和内部的电路结构，从而确定其外部的接口的连接。最重要的还是要对该传感器的工作原理和过程弄明白。为控制和设计提供理论基础。3.电路的设计是一个尝试和调试的过程，因此设计和调试的初期并不会达到我们预期的效果，因此我们遇到难题时不能选择