数字温度计答辩.ppt

1、数字温度计,姓名：张雷 学号： 指导老师：,一： 计设要求完成硬件电路设计完成电路程序设计基本范围-50-110LED数码显示测得温度完成设计电路的仿真测试,二： 数字温度计设计方案论证,方案一 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 方案二 在单片机电路设计中，经常使用传感器，温度传感器的种类众多,在应用与高精度,高可靠性是的场合DALLAS(达拉斯)公司生产的DS18B20温度传感器当仁不

2、让.超小的体积,超低的硬件开消,搞干扰能力强,精度高,附加功能强,使得DS18B20更受欢迎.对于我们普通的电子爱好者来说,DS18B20的优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择.温度传感器DS18B20具有独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信，电压范围仅为3.05.5而且具有读数方便，测温范围广，测量值自动转换，测温准确的特点，温度传感器DS18B20就可以满足设计要求。 通过从以上两种方案比较我采用了采用方案二，程序和电路设计简单。,三：总体设计框图,四：DS18B20 简介 4.1 DS18B20封装 下图是DS18B20 的封装的的引脚排列，其引脚功能描述见下：

3、 1脚，GND是接地信号，2脚DQ是数据输入/输出引脚。 ,4.2 DS18B20供电方式,DS18B20可以采用两种方式供电: 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。 寄生电源供电方式，为保证在有效DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用MOSFET管来完成对总线的上拉。,DS18B20的所有通信都由由复位脉冲组成的初始化序列开始。该初始化序列由主机发出，后跟由DS18B20发出的存在脉冲（presence pulse）。在初始化步骤中，总线上的主机通过拉低单总线至少480s来产生复位脉冲。然后总线主机释放总线并进入接收模式。当总线释放后，5k的上拉电阻

4、把单总线上的电平拉回高电平。当DS18B20检测到上升沿后等待15到60us，发出存在脉冲，拉低总线60-240us至此，初始化和存在时序完毕。时序图如下：,4.3 DS18B20复位时序,有两种写时隙：写“0”时间隙和写“1”时间隙。总线主机使用写“1”时间隙向DS18B20写入逻辑1，使用写“0”时间隙向DS18B20写入逻辑0.所有的写时隙必须有最少60us的持续时间，相邻两个写时隙必须要有最少1us的恢复时间。两种写时隙都通过主机拉低总线产生。 为产生写1时隙，在拉低总线后主机必须在15s内释放总线。在总线被释放后，由于5k上拉电阻的作用，总线恢复为高电平。在主机产生写时隙后，DS18

5、B20会在其后的15到60us的一个时间窗口内采样单总线。在采样的时间窗口内，如果总线为高电平，主机会向DS18B20写入1 为产生写0时隙，在拉低总线后主机必须继续拉低总线以满足时隙持续时间的要求(至少60s)。在主机产生写时隙后，DS18B20会在其后的15到60us的一个时间窗口内采样单总线。在采样的时间窗口内，如果总线为低电平，主机会向DS18B20写入0。 其时序图如下：,4.4 DS18B20写时序,通过以上分析我总结了写一位数据和写一个字节函数 /* 函数：WR_Bit 功能：向DS18B20写一位数据 参数：i为待写的位 说明： 总线从高拉到低产生写时序 */ void WR_

6、Bit(bit i) DQ=0;/产生写时序 _nop_(); _nop_();/总线拉低持续时间要大于1us DQ=i;/写数据 ，0和1均可 Delayxus_DS18B20(3);/延时60us DQ=1;/释放总线 ,/* 函数：WR_Byte 功能：DS18B20写字节函数，先写最低位 参数：dat为待写的字节数据 */ void WR_Byte(unsigned char dat) unsigned char i=0; while(i+=1; /注意不要写成dat1 ,4.5 DS18B20读时序 所有的读时隙都由拉低总线，持续至少1us后再释放总线（由于上拉电阻的作用，总线恢复为

7、高 电平）产生。DS18B20只有在主机发出读时隙后才会向主机发送数据。因此，主机在发出读暂存器 命令 BEh或读电源命令B4h后，必须立即产生读时隙以便DS18B20提供所需数据。所有的读时隙 必须至少有60us的持续时间，相邻两个读时隙必须要有最少1us的恢复时间。 在主机产生读时隙后，DS18B20开始发送0或1到总线上。DS18B20让总线保持高电平的方式发 送1，以拉低总线的方式表示发送0.当发送0的时候，DS18B20在读时隙的末期将会释放总线，总线 将会被上拉电阻拉回高电平（也是总线空闲的状态）。DS18B20输出的数据在下降沿（下降沿产生读时隙）产生后15us后有效。因此，主机

8、释放总线和采样总线等动作要在15s内完成。 时序图见下:,通过以上分析我总结了读一位数据和读一个字节函数 /* 函数：Read_Bit 功能：向DS18B20读一位数据 参数：无 返回：bit i 说明：总线从高拉到低，持续至1us以上，再释放总线为高电平空闲产生读时序 */ unsigned char Read_Bit() unsigned char ret; DQ=0;/拉低总线 _nop_(); _nop_(); DQ=1;/释放总线 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); ret=DQ; /读时隙产生7 us后读总线数据。把读取动作放在15us内保证数据

9、的有效性 Delayxus_DS18B20(3);/延时60us，满足读时隙的时间长度要求 DQ=1;/释放总线 return ret; /返回读取到的数据 ,/* 函数：Read_Byte 功能：DS18B20读一个字节函数，先读最低位 参数：无 返回：读取的一字节数据 */ unsigned char Read_Byte() unsigned char i; unsigned char dat=0; for(i=0;i=1;/先读最低位 if(Read_Bit() dat|=0 x80; return(dat); ,主机在写时隙向DS18B20写入数据，并在读时隙从DS18B20读入数据。

10、在单总线上每个时隙只传送一位数据。DS18B20读写数据都是从最低位读写的。 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。系统对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。,总之：,五：LED数码管电路及工作原理,7段LED数码管是利用7个LED（发光二极管）外加一个小数点的LED组合而成的显示设备，可以显示09等10个数字和小数点，使用非常广泛。这类数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把所有LED的阳极连接到共同接点com，而每个LED的阴极分别为a、b、c、d、e、f

11、、g及dp（小数点）；共阴极则是把所有LED的阴极连接到共同接点com，而每个LED的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp（小数点），如下图所示。图中的8个LED分别与上面那个图中的ADP各段相对应，通过控制各个LED的亮灭来显示数字。,本设计使用的是四位数码管，内部的4个数码管共用a-dp这8根数据线，为人们的使用提供了方便，因为里面有4个数码管，所以它有4个公共端，加上a-dp，共有12个引脚，也有共阴（common Cathode或common kathion ）和共阳（common anode）之分。共阳极的是为选线为高电平，段选线为低电平。共阴极的是为选线为低电平，段选线为高电

12、平。其内部原理图和电路连接图如下：,六：系统整体硬件电路,七：程序设计流程图,八：电路仿真结果,九： 总结,在本次设计的过程中，我发现很多的问题，单片机工程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。从这次的课程设计中，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，本课题的重点、难点是： （1） 初步接触温度传感器DS18B20，要对传感器的原理、结构、应用等 各方面从头开始琢磨 （2） 读懂DS18B20的PDF文件，尤其是它的工作时序 （3） 数码管原理及数码管使用 （4） 考究调整电路的实现过程以及怎么样通过单