数字温度计DS18B20课程设计报告

1、DS18B20数字温度计设计学生姓名：落后者专业名称：自动化专业人员类：2014级自动化1类学号：摘褥子ATMEL公司的AT89C51单片机，数字温度传感器是DALLAS的DS18B20。该设计采用数字传感器DS18B20测量温度，测量精度高，传感器小，使用方便。所以这次设计的数字温度计在工业、农业、日常生活中被广泛使用。单片机技术已广泛应用于社会生活的各个领域，已成为非常实用的技术。51单片机是最常用的单片机之一，51单片机教材在大学用蓝色表示，51单片机是初级微机技术人员的首选。AT89C51是基于flash的微控制器，通过在线直接编程，可以轻松地将程序写入微控制器。利用DS18B20数字

2、温度传感器，该数字温度传感器是可使用网络的高精度数字温度传感器，由于单总线的独特优点，使用户可以方便地构建传感器网络，并使多点温度测量电路简单可靠。本设计根据设计要求，首先设计硬件电路，然后绘制软件流程图并编写程序。该设计属于温度测量范围为-55 到125 的多功能温度计。温度值的分辨率可以由用户设置为9-12个字符，可以设置最小-最大警告温度，如果温度不在设定的范围内，将启动警告程序警告。本设计的显示模块是使用液晶显示器1602的温度显示。您也可以在显示实时测量温度的模式下查询键击，以查看设置的最小-最大报警温度。一、实验设计概述该系统采用DS18B20数字温度传感器温度测量，设计了10C到

3、40C的最低温度测量。DS18B20直接输出数字信号，与传统温度计相比，读数方便，温度范围广，具有准确的温度测量、最小-最大报警功能。输出温度显示为LCD1602，主要用于温度测量相对准确的地方。此设计控制器使用51单片机AT89C51，AT89C51单片机广泛应用于工业控制、测量、仪表。温度传感器使用DS18B20，DS18B20是可使用网络的高精度数字温度传感器，由于单个总线的独特优点，用户可以轻松构建传感器网络，并使多点温度测量电路简单可靠。显示器使用液晶显示器1602实现温度显示。蜂鸣器在测量温度超过设定的上下时间限制时实现报警功能。第二，系统范围的程序和硬件设计2.1系统范围的设计方

4、块图DS18B20数字温度传感器使用DS18B20数字温度传感器测量温度，因为它具有单个总线的独特优点，可以轻松配置传感器网络，并使多点温度测量电路简单可靠。温度计电路设计的总体设计图见图2-1。控制器是微控制器AT89C51，温度传感器是DS18B20，显示屏是液晶屏1602，警报是使用蜂鸣器、指示灯等实现的，键盘用于设置警报最低和最高温度。显示回路驱动电路单一电影机器时钟，重置电路温度测量电路按键输入电路报警电路图2-1温度计电路总体设计框图2.2角度模块简介(1)控制模块AT89C51微控制器是高性能CMOS 8位微控制器，包含8kb闪存只读程序内存，该程序内存是使用ATMEL公司的高密

5、度非易失性存储技术(与标准8051命令系统和针脚兼容)构建的。AT89C51是具有8位CPU和系统可编程闪存的单个芯片，可为众多嵌入式控制应用系统提供灵活高效的解决方案。AT89C51具有标准功能，如8k字节闪存、256字节Flash、32位I/O端口线、看门狗计时器、2个数据指针、3个16位计时器/计数器、1个6矢量2级中断结构、全双工串行端口、芯片内部晶体和时钟电路。此外，借助0Hz静态逻辑操作，AT89C51支持两种软件选项节能模式。在空闲模式下，CPU死机，RAM、计时器/计数器、串行端口和中断继续运行。以断电保护方式存储RAM内容，振荡器冻结，单芯片微型计算机的所有操作停止，直到进行

6、下一次中断或硬件重置。(2)显示模块显示电路使用液晶显示1602。LCD1602使用标准的14针(不带背光)或16针(带背光)接口，如表2-1所示。表2-1:液晶屏1602针脚说明编号符号接脚描述编号符号接脚描述1VSS电力用地9D2数据2VDD电源阳极10D3数据3VL液晶显示器偏置11D4数据4RS选择数据/命令12D5数据5R/W选择读/写13D6数据6e使信号成为可能14D7数据7D0数据15弗拉背光阳极8D1数据16BLK背光阴极表10-13:针脚接口说明表第一步：VSS是地面电源。第二脚：VDD连接5V电源。3英尺：VL是液晶显示器的对比度调节单元，电源最弱，接地时对比度最高，对比

7、度太高，会产生“重影”，您可以通过一个10K的电位器调整对比度。第四脚：RS为寄存器选择，高级别选择数据寄存器，低级别选择命令寄存器。5发：R/W表示读写信号线，高水平读取操作，低水平写入操作。当RS和R/W一起处于较低级别时，可以写入命令或显示地址；当RS处于较低级别时，可以在R/W处于较高级别时读取信号；当RS处于较高级别时，可以在R/W处于较低级别时写入数据。6英尺：当e末端从高水平跳跃变为低水平时，液晶屏模块将发出命令，以创建能量末端。7至14英尺：d0至D7是8位元双向资料缆线。第15发：背光阳极。第16发：背光阴极。这个实验设计使用了14脚界面。1602液晶屏模块内的控制器总共有1

8、1个控制命令，如表2-2所示。表2-2-2:LCD1602控制命令序号命令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01郑氏00000000012光标返回000000001* *3设定输入模式00000001I/Ds4显示打开/关闭控制0000001dcb5光标或文字移位000001S/CR/L* * *6设定功能00001DLnf* * *7设定文字记忆体位址0001字符出现内存地址8设置数据存储地址001显示数据存储地址9读取使用中旗标或位址01BF计数器地址10写入CGRAM或DDRAM)10要写入的数据内容11CGRAM或DDRAM中的读数11读取的数据内容(3)温度传感器模块DS18B

9、20温度传感器是美国DALLAS半导体企业新推出的增强智能温度传感器，与现有热敏电阻等温度测量组件相比，直接读取测量的温度，并根据实际要求通过简单编程实现9-12个字符的数字值读取。DS18B20的性能包括：唯一的单线接口仅需要一个端口插针进行通信。多个DS18B20可以并行地在三个独特的行上实现多点网络功能。不需要外部设备3.0至5.5v范围的数据线可以供电。零备用功耗；温度以9或12位二进制数字表示。用户可以定义警报设置。“扫描警告”命令可以识别和标记超出程序限制温度(温度警报条件)的设备。负电压特性，电源极性相结合，温度计不会因发热而燃烧，但不能正常工作；DS18B20采用三脚to-92

10、封装或八脚SO或SOP封装，如图2-2所示。图2-2 DS18B20的封装类型DS18B20的64位ROM的结构也是为什么8位是产品类型的编号，接着每个设备的唯一序列号为48位，最后8位是前端56位的CRC检查代码，多个DS18B20可以通过一线通信的原因。温度警报触发器TH和TL，软件允许您创建最小/最大假设警报。DS18B20温度传感器的内部存储还包括高速暂存RAM和非易失性电擦除EEPRAM。高速暂存RAM的结构为8字节内存，如图2-3所示。图2-3 DS18B20的高速暂存RAM结构前两个字节包含测量的温度信息，3字节和4字节TH以及TL的副本在每次重置电源时都会刷新。第五个字节，配置

11、寄存器的内容用于确定温度值的数字转换分辨率，而在DS18B20操作中，寄存器的分辨率将转换为正确的温度值，如表2-3所示。表2-3:寄存器配置D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0TMR1R011111配置寄存器的5位低总是1，tm是操作模式位，用于设置DS18B20是操作模式还是测试模式，DS18B20出厂设置为0，如果用户更改，R1和R0将确定温度转换的总位数以设置分辨率，R1R0为9位，01为10位，11为12位。DS18B20分辨率越高，转换温度数据的时间就越长。因此，在实际应用中，必须权衡分辨率和转换时间。高速暂存RAM的6、7、8字节保留未使用，显示为完整逻辑1。9字节读取

12、前面8字节的所有CRC代码，可以用于验证数据以确保通信数据的准确性。在DS18B20收到温度转换命令后，开始转换。转换完成的温度值以带16位符号的扩展二进制补充形式存储在高速暂存内存的1，2字节中。单片机可以通过一线接口读取该数据，该数据首先读取，最后以0.0625/LSB表示。符号位s=0时，测量的温度值为正值，二进制位可以直接转换为十进制数。如果符号位s=1测量的温度值为负值，则在计算十进制值之前，将补码更改为原始代码。输出的二进制数的高5位是符号位，最后4位是温度小数位，中间7位是温度整数位。表2-4是与某些温度值相对应的二进制温度数据。表2-4 DS18B20输出的温度值温度值二进制输

13、出十六进制输出1250000 0111 1101 000007D0h850000 0101 0101 00000550h25.0625c0000 0001 1001 00010191h10.1250000 0000 1010 001000A2h0.50000 0000 0000 10000008h00000 0000 0000 00000000h-0.51111 1111 1111 1000FFF8h-10.1251111 1111 0101 1110FF5Eh-25.0625c1111 1110 0110 1111FF6Fh-551111 1100 1001 0000FC90hDS18B20

14、温度转换完成后，将测量的温度值与RAM的TH，TL字节内容进行比较。T th或t TL)，则指定设备内的警告标志位置，并响应主机发出的警告检索命令。因此，可以使用多个DS18B20同时测量温度和进行报警搜索。在64位ROM的最大有效字节中存储循环冗馀校验代码(CRC)。主机ROM的前56位计算CRC值，并将其与存储在DS18B20中的CRC值进行比较，以验证主机收到的ROM数据是否正确。表2-5显示了DS18B20传感器的操作命令。传感器复位后，必须在传感器上写入相应的命令，才能实现相应的功能。表2-5 DS18B20中的命令表指令命令码气力读罗姆0x33读取DS1820温度传感器ROM的编码

15、(即64位地址)与ROM匹配0x55执行此命令后，请运行64位ROM代码，以准备对DS1820进行读写操作，以响应单个总线上的DS1820。搜索工作室0xF0用于确定连接到同一总线的DS1820的数量，并标识64位ROM地址。准备启动各装置。跳过ROM0xCC忽略64位ROM地址，将温度转换命令直接发送到DS1820。适用于单片工作。警示搜寻命令0xEC运行后，仅响应温度超过设置上限或下限的电影。温度转换0x44启动DS1820进行温度转换，12位转换时最高750毫秒(9位93.75毫秒)。结果存储在内部9字节RAM中。寄存器读取0xBE读取内部RAM的9字节内容使用寄存器0x4E向内部RAM发出3、4字节写入、最低温度数据命令，然后发送2字节数据。复制寄存器0x48将RAM的3，4字节内容复制到EEPROM。重新传输EEPROM0xB8将EEPROM的内容还原到RAM的3，4字节。电源读取0xB4读取DS1820的电源模式。寄生供电后，DS1820发送“0”，外部电源DS18