1系統(tǒng)設(shè)計(jì)2
1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 2
1.2基本功能 2
1.3擴(kuò)展功能 2
2系統(tǒng)方案論證2
2.1主控模塊 2
2.2顯示模塊 3
3 DS18B20的理論分析與計(jì)算3
4電路與程序設(shè)計(jì)6
4.1系統(tǒng)總體框圖 6
4.2總體電路 6
4.3程序的設(shè)計(jì)
總結(jié)
附錄1
附錄2
1系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一數(shù)字溫度測(cè)量系統(tǒng),能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)實(shí)際溫度的測(cè)量與顯示。
1.2基本功能(1)測(cè)溫范圍-30℃~+120℃。
(2)測(cè)量誤差在±0.5℃之內(nèi)。
(3)能正常顯示測(cè)量的溫度。
(4)能正常顯示測(cè)量的溫度的變換曲線圖。
1.3擴(kuò)展功能(1)增加溫控功能,并可修改設(shè)置溫控的上下限。
(2)增加溫控報(bào)警功能。
2系統(tǒng)方案論證 本系統(tǒng)主要由主控模塊、顯示模塊、按鍵模塊、蜂鳴器模塊、LED模塊、傳感器模塊組成,下面分別論證這幾個(gè)模塊的選擇。
2.1主控模塊方案:AT89C52單片機(jī)是一種高性能8位單片微型計(jì)算機(jī)。內(nèi)核本身具有豐富的指令集,足夠?qū)崿F(xiàn)本次作品的全部基本功能和部分拓展功能,相比Atmega16我們對(duì)AT89C52更為熟悉,且芯片價(jià)格較低,性價(jià)比高。
2.2顯示模塊方案:采用LCD12864顯示。LCD12864屏幕顯示細(xì)膩直觀,且可以顯示中文,但是相對(duì)昂貴。

3 DS18B20的理論分析與計(jì)算DS18B20 通過(guò)編程,可以實(shí)現(xiàn)最高 12 位的溫度存儲(chǔ)值,在寄存器中,以補(bǔ)碼的格式存儲(chǔ),如圖1所示。
圖1 DS18B20 溫度數(shù)據(jù)格式
寄存器一共 2 個(gè)字節(jié),LSB 是低字節(jié),MSB 是高字節(jié),其中 MSb 是字節(jié)的高位,LSb 是字節(jié)的低位。大家可以看出來(lái),二進(jìn)制數(shù)字,每一位代表的溫度的含義,都表示出來(lái)了。其中 S表示的是符號(hào)位,低 11 位都是 2 的冪,用來(lái)表示最終的溫度。DS18B20 的溫度測(cè)量范圍是從-55 度到+125 度,而溫度數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式,有正負(fù)溫度,寄存器中每個(gè)數(shù)字如同卡尺的刻度一樣分布,如圖 2所示。
圖2 DS18B20 溫度值
二進(jìn)制數(shù)字最低位變化 1,代表溫度變化 0.0625 度的映射關(guān)系。當(dāng) 0 度的時(shí)候,那就是0x0000,當(dāng)溫度 125 度的時(shí)候,對(duì)應(yīng)十六進(jìn)制是 0x07D0,當(dāng)溫度是零下 55 度的時(shí)候,對(duì)應(yīng)的數(shù)字是 0xFC90。反過(guò)來(lái)說(shuō),當(dāng)數(shù)字是 0x0001 的時(shí)候,那溫度就是 0.0625 度了。
DS18B20 簡(jiǎn)單介紹:
DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是一種新型的“一線器件”,其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測(cè)量范圍為-55~+125 攝氏度,可編程為9位~12 位轉(zhuǎn)換精度,測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625攝氏度,分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM 中,掉電后依然保存。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出;其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入,也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3 根或2 根線上,CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng),具有線路簡(jiǎn)單,在一根通信線,可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì),十分方便。
DS18B20 的性能特點(diǎn)如下:
●獨(dú)特的單線接口方式,DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊
●DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上,實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫
●DS18B20在使用中不需要任何外圍元件,全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)
●適應(yīng)電壓范圍更寬,電壓范圍:3.0~5.5V,在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電
●測(cè)溫范圍-55℃~+125℃,精度為±0.5℃
●零待機(jī)功耗
●測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字信號(hào),以“一線總線”穿行傳送給CPU,同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)位,具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力
●負(fù)電壓特性,電源極性接反時(shí),溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀,但不能正常工作
以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用與多點(diǎn)、遠(yuǎn)距離溫度檢測(cè)系統(tǒng)。
DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成:64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列、各種封裝形式如圖 4.2 所示,DQ 為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下,也可以向器件提供電源;GND為地信號(hào);VDD為可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí),此引腳必須接地。
外部封裝形式 傳感器電路圖
4電路與程序設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)總體框圖如圖3所示
圖3 系統(tǒng)總體框圖
4.2總體電路總體電路圖見(jiàn)附錄2。
4.3程序的設(shè)計(jì)4.3.1程序功能描述(1)能夠測(cè)試-30℃~+120℃的溫度。
(2)按下S1能增加溫度報(bào)警上限,按下S2能減少溫度報(bào)警上限。
4.3.2試驗(yàn)程序實(shí)驗(yàn)程序見(jiàn)附錄1。
總結(jié)本系統(tǒng)以單片機(jī)STC89C52芯片為核心部件,利用LCD12864、獨(dú)立按鍵、DS18B20并配合C語(yǔ)言算法實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì),完成此次設(shè)計(jì)題目中的全部基本功能和部分拓展功能。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中,力求硬件線路簡(jiǎn)單,充分發(fā)揮軟件編程方便靈活的特點(diǎn),來(lái)滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中,遇到了許多突發(fā)事件和困難,設(shè)計(jì)制作曾一度止步不前,但通過(guò)仔細(xì)分析和調(diào)整后解決了一個(gè)又一個(gè)的問(wèn)題。在整個(gè)過(guò)程中我們深刻的體會(huì)到團(tuán)隊(duì)精神的重要性,并提高了自己解決問(wèn)題的能力。在課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中,我遇到了許多意想不到的困難,如自己設(shè)計(jì)電路,進(jìn)行軟件編譯等等。不僅如此,很多從未遇見(jiàn)過(guò)的問(wèn)題和現(xiàn)象困擾著我,比如在調(diào)試的過(guò)程中,時(shí)常出現(xiàn)問(wèn)題,但每次經(jīng)過(guò)仔細(xì)反復(fù)查找,終于可以將這些問(wèn)題針對(duì)性的找到并進(jìn)行合理的改正,確保其正常實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能,在自己處理難題的過(guò)程中,真正學(xué)到了很多新的知識(shí)。