基于DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計

1、本科學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）題目(中 文):基于DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計(英 文):The design of digital thermometer Based on DS18B20姓 名楊寧波學(xué) 號20030802232院 （系）物理與電子工程系專業(yè)、年級電子信息工程 2004級指導(dǎo)教師楊 熙2008年 5 月 10 日湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設(shè)計），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻

2、的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名： 二八 年 月 日湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書1、主題詞、關(guān)鍵詞：DS18B120 單片機 溫度傳感器 單線技術(shù) 2、畢業(yè)論文（設(shè)計）內(nèi)容要求：采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司的DS18B20為檢測元件，以AT89S52系列單片機為控制部件來設(shè)計數(shù)字溫度計，并用LED數(shù)碼管來顯示溫度結(jié)果。本設(shè)計包括搭建硬件電路和軟件設(shè)計。3、文獻查閱指引：1 樓然苗，李光飛51系列單片機設(shè)計實例北京：航天航空大學(xué)出版社.2 梅麗鳳單片機原理及接口技術(shù)北京：清華大學(xué)出版社.3 何立民單片機應(yīng)用

3、系統(tǒng)設(shè)計北京：航空航天大學(xué)出版社.4 陳杰傳感器與檢測技術(shù)北京：高等教育出版社5 Transistors:fundamentals for the integrated-circuit engineerM.New York :Wiley.19834、畢業(yè)論文（設(shè)計）進度安排12007.12月-1月 收集相關(guān)資料，完成開題報告；22008.2月-3月 確定設(shè)計方案，編寫程序并進行調(diào)試；32008.3月-4月 撰寫論文；42008年5月 定稿，準(zhǔn)備答辯。教研室意見： 負責(zé)人簽名： 注：本任務(wù)書一式三份，由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)教研室審批后一份下達給學(xué)生，一份交指導(dǎo)教師，一份留系里存檔。湖南科技學(xué)院本科畢

4、業(yè)論文（設(shè)計）開題報告書論文（設(shè)計）題目基于DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計作 者 姓 名楊寧波所屬系、專業(yè)、年級 物理與電子工程系 電子信息工程專業(yè) 2004年級指導(dǎo)教師姓名、職稱楊熙 助教預(yù)計字數(shù)10000開題日期選題的根據(jù)：1）說明本選題的理論、實際意義2）綜述國內(nèi)外有關(guān)本選題的研究動態(tài)和自己的見解1.選題的理論和實際意義在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試也復(fù)雜，制作成本較高。本數(shù)字溫度計設(shè)計采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之

5、后推出的一種改進型智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，可以直接讀出被測溫度值，而且采用三線制與單片機相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析和自己的見解最早的溫度計是在1593年由意大利科學(xué)家伽利略發(fā)明的。他的第一只溫度計是一根一端敞口的玻璃管，另一端帶有核桃大的玻璃泡。這種溫度計，受外界大氣壓強等環(huán)境因素的影響較大，所以測量誤差大。荷蘭人華倫海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水銀作為測量物質(zhì)，制造了更精確的溫度計。把一定濃度的鹽水凝固時的溫度定為0，把純水凝固時的溫度定為32，把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰的溫度定為212，用代表華氏溫度，這就是華氏

6、溫度計。隨著科學(xué)技術(shù)日益迅速的發(fā)展，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)深入到生活的各個方面。它具有技術(shù)效果好，經(jīng)濟效益高，維修方便等許多優(yōu)點。數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，也具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確的優(yōu)勢。對其進行研究和設(shè)計，可使我們更加熟練掌握單片機編程及PROTEL的使用。有利于將所學(xué)的專業(yè)知識更好地應(yīng)用于實踐中。主要內(nèi)容：（1）功能要求和方案設(shè)計；（2）系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計；（3）系統(tǒng)程序的設(shè)計；（4）調(diào)試及性能分析。研究方法：（1）理論準(zhǔn)備階段，理解題目，研究題目所涉及到的內(nèi)容，能夠較好的掌握有關(guān)題目的知識；（2）確定系統(tǒng)各個模塊，理清各個模塊之間的關(guān)系。并開始進行硬件電路的資料收集和設(shè)計；（3

7、）根據(jù)系統(tǒng)控制過程完成軟件設(shè)計部分，繪制出流程圖；（4）調(diào)試并整理論文。完成期限和采取的主要措施：完成期限：2007年12月到2008年5月 主要措施：嚴格遵照湖南科技學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計)工作管理辦法的指示精神，結(jié)合個人的實際情況，完成這項設(shè)計所采取的主要措施有兩條：一是密切聯(lián)系。聯(lián)系本組設(shè)計成員及畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)導(dǎo)師，尋求有關(guān)畢業(yè)設(shè)計信息，確定設(shè)計課題方向與設(shè)計內(nèi)容；二是虛心學(xué)習(xí)。利用課余時間到圖書館和網(wǎng)絡(luò)上查閱資料，并虛心向老師請教和同學(xué)進行學(xué)習(xí)交流，保障畢業(yè)設(shè)計的順利完成。主要參考資料：主要參考資料：1 樓然苗，李光飛編著51系列單片機設(shè)計實例M北京：航天航空大學(xué)出版社.2 先鋒工作室單片機

8、程序設(shè)計實例M北京：清華大學(xué)出版社.3 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉編著8051單片機實踐與應(yīng)用M北京：清華大學(xué)出版社.4 梅麗鳳單片機原理及接口技術(shù)M北京：清華大學(xué)出版社，2004.5 張迎新單片機初級教程M北京：航空航天大學(xué)出版社，2000.6 陳杰傳感器與檢測技術(shù)M北京：高等教育出版社，2002.7 黃繼昌傳感器工作原理及應(yīng)用實例M北京：人民郵電出版社，1998.8 肖來勝單片機技術(shù)實用教程M武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 教研室意見：簽 名： 年 月 日開 題 報 告 會 紀(jì) 要時間 地點與會人員姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）會議記錄

9、摘要：會議主持人：記 錄 人：年 月 日指導(dǎo)小組意見負責(zé)人簽名： 年 月 日系部 意 見負責(zé)人簽名：年月日注：此表由學(xué)生本人填寫，一式三份，一份留系里存檔，指導(dǎo)老師和本人各保存一份湖南科技學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目基于DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計學(xué)生姓名楊寧波學(xué) 號20030802232系 別物理與電子工程專 業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教師楊熙檢查日期指導(dǎo)教師檢查情況記載及修改意見：已經(jīng)完成的工作：1、完成了硬件部分的設(shè)計：單片機接口電路、顯示電路、電源電路和傳感器模塊電路。2、初步完成軟件設(shè)計：顯示子程序和數(shù)據(jù)采集子程序。3、進行資料的整理。4、論文大部分內(nèi)容已經(jīng)完成。

10、下一步的工作： 1、程序的調(diào)試和優(yōu)化。2、同時繼續(xù)論文的寫作工作。3、參考文獻要按照學(xué)校的規(guī)范寫，在正文出現(xiàn)的位置標(biāo)出。簽名： 注：此表用于指導(dǎo)教師在學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）初稿完成后對學(xué)生執(zhí)行任務(wù)書情況進行中期檢查時用，由指導(dǎo)教師填寫。湖南科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)過程記錄表畢業(yè)論文(設(shè)計)題目基于DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計學(xué)生姓名楊寧波學(xué)號20030802232專業(yè)班級電信0402指導(dǎo)教師楊熙職稱助教系（教研室）電子科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)過程記錄指導(dǎo)內(nèi)容記錄(一)建議畢業(yè)設(shè)計的方向，并提供一些參考課題及如何查閱資料來完成論文。學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日

11、指導(dǎo)內(nèi)容記錄(二) 確定畢業(yè)設(shè)計題目，給出畢業(yè)論文設(shè)計要求，指導(dǎo)開題報告，并推薦一些參考文獻和書籍。學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄（三) 確定系統(tǒng)的設(shè)計方案的，分模塊設(shè)計，建議查找資料去完成控制核心芯片的選擇，顯示電路及電源電路的設(shè)計。學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄(四) 溫度傳感器DS18B20的應(yīng)用、單片機接口電路、LED串行顯示及顯示驅(qū)動。學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)過程記錄指導(dǎo)內(nèi)容記錄(五)電源部分的設(shè)計，如何將供電電源為220V的交流電

12、轉(zhuǎn)換為單片機所需供電電源為5V直流穩(wěn)壓電源。學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄(六) 顯示子程序和DS18B20數(shù)據(jù)采集子程序，對后者的編寫要注意遵守DS18B20的時序。學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄(七) 論文初稿的修改，論文中圖表標(biāo)注的規(guī)范性，及引用的參考文獻在文中應(yīng)全部標(biāo)出。學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日指導(dǎo)內(nèi)容記錄(八)學(xué) 生 簽 名： 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 200 年 月 日答辯小組組長意見(對情況是否屬實做出意見)組長(簽名)：

13、 200 年 月 日注：本表與畢業(yè)論文一起裝訂存檔。湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）評審表論文題目基于DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計作者姓名楊寧波所屬系、專業(yè)、年級物理與電子工程 系 電子信息工程 專業(yè) 2004年級指導(dǎo)教師姓名、職稱楊熙助教字 數(shù)10000定稿日期中文摘要本文研制的數(shù)字式定時溫控系統(tǒng)是一個基于單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，以單片機芯片為核心的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有對溫度的實時檢測功能，實時日歷時鐘、溫度和時間數(shù)值的設(shè)定等功能。該系統(tǒng)可以應(yīng)用于發(fā)面、菜窖溫度控制及保健等領(lǐng)域。本文首先對測溫技術(shù)、溫度控制技術(shù)的現(xiàn)狀進行了介紹，對各種控制理論、方案進行了簡單的分析與比較；其次根據(jù)

14、用戶提出的總體要求和技術(shù)指標(biāo)，從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，以發(fā)面器為主要應(yīng)用對象進行了硬件部分的設(shè)計和選型、軟件的設(shè)計與分析，且在實現(xiàn)中遵循了簡單、經(jīng)濟、實用的原則：然后詳細介紹了本系統(tǒng)所用各芯片的特點、工作原理、應(yīng)用及其與單片機間的通信協(xié)議。最后本文對實驗、調(diào)試和實踐應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題、誤差及采用的抗干擾措施進行了分析和討論。關(guān)鍵詞（3-5個）數(shù)字溫度計、單片機、溫度傳感器、單線技術(shù)。英文摘要This paper developed by Digital Timing is a temperature control system based on single-bus digital temp

15、erature sensor DS18B20,microcontroller chip as the core to the system.The system has the temperature of the real-time detection,real-time calendar clock,temperature and time of setting numerical and other features.The system can be applied to Famian,Caijiao temperature control and health and other f

16、ields. In this paper,the temperature measurement technology,the status of temperature control technology was introduced,the various control theory,the programme carried out a simple analysis and comparison;followed by users in accordance with the general requirements and technical indicators, from t

17、he engineering point of view,to Famian for application as the main targets of a hardware part of the design and selection,software design and analysis,and follow in the realization of a simple,economic,practical principles:and then described in detail the system used by the chip characteristics,work

18、 Principle,and its application MCU and the communication protocol. Finally on this experiment,testing and practical application of the problems in error and the use of anti-jamming measures were discussed. 關(guān)鍵詞(3-5個)Digital Thermometer,MCU,Temperature Sensor,One-way technology 指導(dǎo)教師評定成績評審基元評審要素評審內(nèi)涵滿分指

19、導(dǎo)教師實評分選題質(zhì)量25%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到畢業(yè)論文（設(shè)計）綜合訓(xùn)練的目的。10理論意義或?qū)嶋H價值符合本學(xué)科的理論發(fā)展，有一定的學(xué)術(shù)意義；對經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的應(yīng)用性研究中的某個理論或方法問題進行研究，具有一定的實際價值。10選題恰當(dāng)題目規(guī)模適當(dāng)，難易度適中；有一定的科學(xué)性。5能力水平40%查閱文獻資料能力能獨立查閱相關(guān)文獻資料，歸納總結(jié)本論文所涉及的有關(guān)研究狀況及成果。10綜合運用知識能力能運用所學(xué)專業(yè)知識闡述問題；能對查閱的資料進行整理和運用；能對其科學(xué)論點進行論證。10研究方案的設(shè)計能力整體思路清晰；研究方案合理可行。5研究

20、方法和手段的運用能力能運用本學(xué)科常規(guī)研究方法及相關(guān)研究手段（如計算機、實驗儀器設(shè)備等）進行實驗、實踐并加工處理、總結(jié)信息。10外文應(yīng)用能力能閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書目（特殊專業(yè)除外）體現(xiàn)一定的外語水平。5論文質(zhì)量35%文題相符較好地完成論文選題的目的要求。5寫作水平論點鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語言流暢。15寫作規(guī)范符合學(xué)術(shù)論文的基本要求。用語、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用規(guī)范化、符合標(biāo)準(zhǔn)。10論文篇幅10000字左右。5實評總分 成績等級 指導(dǎo)教師評審意見： 指導(dǎo)教師簽名： 說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90100

21、分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。評閱教師評定成績評審基元評審要素評審內(nèi)涵滿分評閱教師實評分選題質(zhì)量25%目的明確符合要求選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到畢業(yè)論文（設(shè)計）綜合訓(xùn)練的目的。10理論意義或?qū)嶋H價值符合本學(xué)科的理論發(fā)展，有一定的學(xué)術(shù)意義；對經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的應(yīng)用性研究中的某個理論或方法問題進行研究，具有一定的實際價值。10選題恰當(dāng)題目規(guī)模適當(dāng)，難易度適中；有一定的科學(xué)性。5能力水平40%查閱文獻資料能力能獨立查閱相關(guān)文獻資料，歸納總結(jié)本論文所涉及的有關(guān)研究狀況及成果。10綜合運用知識能力能

22、運用所學(xué)專業(yè)知識闡述問題；能對查閱的資料進行整理和運用；能對其科學(xué)論點進行論證。10研究方案的設(shè)計能力整體思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的運用能力能運用本學(xué)科常規(guī)研究方法及相關(guān)研究手段（如計算機、實驗儀器設(shè)備等）進行實驗、實踐并加工處理、總結(jié)信息。10外文應(yīng)用能力能閱讀、翻譯一定量的本專業(yè)外文資料、外文摘要和外文參考書目（特殊專業(yè)除外）體現(xiàn)一定的外語水平。5論文質(zhì)量35%文題相符較好地完成論文選題的目的要求。5寫作水平論點鮮明；論據(jù)充分；條理清晰；語言流暢。15寫作規(guī)范符合學(xué)術(shù)論文的基本要求。用語、格式、圖表、數(shù)據(jù)、量和單位、各種資料引用規(guī)范化、符合標(biāo)準(zhǔn)。10論文篇幅10000字

23、左右。5實評總分 成績等級 評閱教師評審意見： 評閱教師簽名： 說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90100分記為優(yōu)秀，8089分記為良好，7079分記為中等，6069分記為及格，60分以下記為不及格。湖南科技學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯記錄表論文題目基于DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計作者姓名楊寧波所屬系、專業(yè)、年級物理與電子工程系 電子信息工程專業(yè) 2004年級指導(dǎo)教師姓名、職稱楊熙助教答 辯 會 紀(jì) 要時間2008/05/23地點三教309答辯小組成員姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）姓 名職務(wù)（職稱）李春樹副教授楊熙助教李艷芳副教授周玲助教廖朝陽講師譚永

24、宏講師盧卯旺教授答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況記錄：會議主持人：記 錄 人：年 月 日答辯小組意見評語：評定等級： 負責(zé)人（簽名）： 年 月 日系學(xué)位委員會意見評語：論文（設(shè)計）最終評定等級：負責(zé)人（簽名）： 系部（公章） 年月 日校學(xué)位委員會意見評語：評定等級： 負責(zé)人（簽名）： 年月 日目 錄緒論11 單片機的概述21.1 單片機的發(fā)展情況和應(yīng)用21.2 單片機的結(jié)構(gòu)和性能22 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計52.1 系統(tǒng)方案的設(shè)計52.2 溫度傳感器的選擇5 DS18B20簡介5 DS18B20的性能特點6 DS18B20測溫原理62.3 單片機控制模塊的設(shè)計7 單片機型號的選擇7 單片機接口

25、電路的設(shè)計82.4 顯示電路的設(shè)計8 MAX7219簡介10 MAX7219內(nèi)部寄存器和工作模式112.5 電源的設(shè)計113 系統(tǒng)軟件的設(shè)計133.1 顯示子程序的設(shè)計133.1 DS18B20數(shù)據(jù)采集子程序的設(shè)計14結(jié)論16附錄A AT89S52與MAX7219接口程序18附錄B DS18B20數(shù)據(jù)采集程序20致 謝22插圖索引圖1 總體框圖5圖2 DS18B20外部形狀及管腳圖6圖3 DS18B20測溫原理7圖4 單片機接口電路圖8圖5 顯示電路原理圖9圖6 電源電路12圖7 顯示字程序流程13圖8 溫度采集程序流程14基于DS18B20數(shù)字溫度計的設(shè)計摘 要本文研制的數(shù)字式定時溫控系統(tǒng)是

26、一個基于單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，以單片機芯片為核心的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有對溫度的實時檢測功能，實時日歷時鐘、溫度和時間數(shù)值的設(shè)定等功能。該系統(tǒng)可以應(yīng)用于發(fā)面、菜窖溫度控制及保健等領(lǐng)域。本文首先對測溫技術(shù)、溫度控制技術(shù)的現(xiàn)狀進行了介紹，對各種控制理論、方案進行了簡單的分析與比較；其次根據(jù)用戶提出的總體要求和技術(shù)指標(biāo)，從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，以發(fā)面器為主要應(yīng)用對象進行了硬件部分的設(shè)計和選型、軟件的設(shè)計與分析，且在實現(xiàn)中遵循了簡單、經(jīng)濟、實用的原則：然后詳細介紹了本系統(tǒng)所用各芯片的特點、工作原理、應(yīng)用及其與單片機間的通信協(xié)議。最后本文對實驗、調(diào)試和實踐應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題、誤差及采用的抗干擾

27、措施進行了分析和討論。【關(guān)鍵詞】：數(shù)字溫度計、單片機、溫度傳感器、單線技術(shù)。 The design of digital thermometer Based on DS18B20AbstractThis paper developed by Digital Timing is a temperature control system based on single-bus digital temperature sensor DS18B20,microcontroller chip as the core to the system.The system has the temperature

28、 of the real-time detection,real-time calendar clock,temperature and time of setting numerical and other features.The system can be applied to Famian,Caijiao temperature control and health and other fields. In this paper the temperature measurement technology,the status of temperature control techno

29、logy was introduced the various control theory,the programme carried out a simple analysis and comparison followed by users in accordance with the general requirements and technical indicators, from the engineering point of view,to Famian for application as the main targets of a hardware part of the

30、 design and selection,software design and analysis,and follow in the realization of a simple,economic,practical principles:and then described in detail the system used by the chip characteristics,work Principle,and its application MCU and the communication protocol. Finally on this experiment,testin

31、g and practical application of the problems in error and the use of anti-jamming measures were discussed.【Key words】Digital Thermometer MCU Temperature Sensor One-way technology 緒論本文設(shè)計的簡單實用的數(shù)字式溫度測控系統(tǒng)，亦可廣泛應(yīng)用于各種定時、溫度控制領(lǐng)域，如工業(yè)工控過程的溫度控制，發(fā)電廠、熱電廠、大型中央空調(diào)設(shè)備用戶端、自動化生產(chǎn)線、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖、溫棚、溫室、干燥房、糧食倉庫、井下溫度控制等場合。系統(tǒng)能夠隨時測量環(huán)境溫

32、度并且顯示當(dāng)前的溫度值，因此，研究和開發(fā)經(jīng)濟、實用的定時溫度測控系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義，也有著廣泛的應(yīng)器上當(dāng)前室溫的顯示等等。不同的溫度傳感器測量的精度以及功能強弱各不相同用前景。溫度采集與顯示系統(tǒng)在工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域占有重要的地位，比如空調(diào)遙控，因此在不同的應(yīng)用場合可設(shè)計不同的系統(tǒng)對溫度進行檢測和控制，如在普通的室內(nèi)溫度檢測中，可用一般的溫度傳感器，通過AD轉(zhuǎn)換之后，由數(shù)碼管直接顯示該室內(nèi)的溫度。但是普通型傳感器芯片不僅體積大，而且輸出的信號都是模擬信號，必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后才能被處理器識別，而且不能實現(xiàn)多點溫度的測量，最大的缺點就是它的精度不是很高。而在要求精度很高的溫度控制中，顯然普通的溫

33、度采集和顯示系統(tǒng)已不能滿足設(shè)計的需要。因此，針對此現(xiàn)狀，本文設(shè)計了一種由單片機控制的智能溫度采集與顯示系統(tǒng)。它以AT89S52單片機為核心，實現(xiàn)對溫度信號的采集和顯示。在溫度信號的采集方面，利用單總線數(shù)字溫度傳感器的特點及功能實現(xiàn)對溫度的采集，由DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20型單線智能溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式，可在-55+125的范圍內(nèi)測量溫度。從中央處理器到DS18B20僅需連接一條信號線和地線，其指令信息和數(shù)據(jù)信息都經(jīng)過單總線接口與DS18B20

34、進行數(shù)據(jù)交換，且每個DS18B20有唯一的系列號。因此同一條單總線上可以掛接多個DS18B20，構(gòu)成主從結(jié)構(gòu)的多點測溫傳感器網(wǎng)絡(luò)。而在顯示方面采用數(shù)碼管顯示。此系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、易于操作及系統(tǒng)擴展、性價比高等特點。它利用89S52單片機的強大功能和可擴充性為后盾，可實現(xiàn)對某一路溫度和溫度的上下限進行有效的控制與輸出。本文第一章主要是對單片機概述，第二章是系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計，第三章是系統(tǒng)軟件的設(shè)計。1 單片機的概述1.1 單片機的發(fā)展情況和應(yīng)用當(dāng)國內(nèi)從80年代起開始了單片機的熱潮，二十多年過去了，單片機從研究所走出來， 成為日常生活中的一個不可缺少的部件。硬件方面日趨多樣化，4位、8位

35、、16位、32位等型號共同并存，在不同的領(lǐng)域存在，如家電、玩具、工業(yè)設(shè)備、儀器、通訊等。軟件方面發(fā)展主要為匯編語言、C語言、嵌入式操作系統(tǒng)。速度、穩(wěn)定性特別要求的場合較多采用匯編語言和C語言。單片機作為微型計算機的一個重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。自單片機誕生至今，已發(fā)展為上百種系列的近千個機種。目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。單片機的品種繁多，按應(yīng)用范圍分為通用型和專用型。專用型是針對某種特定產(chǎn)品而設(shè)計的，例如用于洗衣機的單片機。通用型單片機有總線型和非總線型或者8位和16位之分，

36、總線型設(shè)有并行地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線的引腳，便于擴展外圍器件。非總線型沒有有總線引腳，芯片體積小，要擴展可通過I/O口，因此非線型更適合中小系統(tǒng)。以下就單片機部分功能器件的應(yīng)用舉例簡要說明。首先以實時時鐘為例。一些單片機控制系統(tǒng)要求在確定的時刻進行某種檢測與操作，有的控制系統(tǒng)要求在進行某種操作時記下進行操作的具體時間，例如現(xiàn)在各公司廣泛用的員工考勤打卡機，有些網(wǎng)頁的登陸同時記下用戶的登陸時間等。要達到這個目的，就要給系統(tǒng)配置實時時鐘，一邊根據(jù)時鐘提供的時間，按時操作或記錄。當(dāng)然生產(chǎn)實時時鐘可以用軟件實現(xiàn)，但最方便的還是用時鐘芯片，常用的時鐘芯片又并行和串行兩種形式?？撮T狗是監(jiān)視程序正常運

37、行的一種定時器。它的定時時間固定不編，一旦定時時間到，就會產(chǎn)生中斷或產(chǎn)生溢出脈沖，使系統(tǒng)復(fù)位，為了不然系統(tǒng)復(fù)位，我們可以在運行的程序中，插入對看門狗定時器的清零指令，不時對它清零刷新。這樣溢出就不會發(fā)生。在許多單片機內(nèi)部就有看門狗電路。如AT8951以及Microchip公司的PIC系列產(chǎn)品等。如果單片機內(nèi)部沒有看門狗電路，可以用片內(nèi)多余的定時器通過軟件自行構(gòu)成。也可選用集成電路。近年來，新型單片機內(nèi)的接口，無論從類型和數(shù)量上都有很大的發(fā)展單片機從功能到形態(tài)都有了飛速的發(fā)展。在發(fā)展出新一代單片機的同時，也在不斷擴充著各種功能， 如A/D、PWA、高速I/O口、PCA計數(shù)器捕獲比較/比較邏輯等。

38、這不僅大大提高了單片機的功能，而且使系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)也大大簡化了。1.2 單片機的結(jié)構(gòu)和性能單片機的基本組成，是由中央處理器(C P U)、只讀存儲器(ROM)、讀寫存儲器(RAM)、輸入/輸出口(I/O)等等組成。此外，里面還有一個時鐘電路，使單片機在進行運算和控制時， 都能有節(jié)奏地進行。另外，還有“中斷系統(tǒng)”，當(dāng)單片機控制對象的參數(shù)到達某項需要加以干預(yù)的狀態(tài)時，就可傳達給CPU，使CPU采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)付措施。按結(jié)構(gòu)形式分，單片機有兩種基本的結(jié)構(gòu)形式：普林斯頓結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)。普林斯頓結(jié)構(gòu)，也稱馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)，是一種將程序指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起的存儲器結(jié)構(gòu)。程序指令存儲地址和數(shù)

39、據(jù)存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置，因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同，如英特爾公司(Intel)的8086和MCS-51就采用了此結(jié)構(gòu)。而哈佛結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結(jié)構(gòu)。中央處理器(CPU)首先到程序指令存儲器中讀取程序指令內(nèi)容，解碼后得到數(shù)據(jù)地址，然后到相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器中讀取數(shù)據(jù)，進行下一步操作(通常是執(zhí)行)。程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開，可以使指令和數(shù)據(jù)有不同的數(shù)據(jù)寬度，目前較多的單片機采用改進的哈佛結(jié)構(gòu)，如Microchip公司的PIC16芯片的程序指令是14位寬度，而數(shù)據(jù)是8位寬度。另外，現(xiàn)在單片機采用一種三核(TriCore)結(jié)構(gòu)，這是種建立在一塊片上的系統(tǒng)概

40、念上的結(jié)構(gòu)。三核是：數(shù)據(jù)和程序存儲器核，控制器和DSP核和外圍用戶專用電路ASIC。這種單片機最大特點是把DSP和微控制器同時做在一個片上。單片機按其內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度，可分為4位、8位、1 6位、3 2位及6 4位。由于單片機的集成度高，功能強，可靠性高，體積小，功耗低，使用方便等一系列優(yōu)點，目前已經(jīng)滲入到人們工作和生活中。就單片機本身來說，除了4位機和8位機仍保持巨大的領(lǐng)域之外， 各種新型高性能的機型也在迅速發(fā)展。針對市場上在大份額的八位單片機，這里以51， AVR和PIC八位單片機為例介紹單片機的性能。Intel的51系列在市場上占有相當(dāng)大的比例。這與它優(yōu)秀的性能分不開。51系列的優(yōu)點諸

41、多，它有完整的按位操作系統(tǒng)，除能進行傳送，置位，清零，測試等操作，還能進行位邏輯操作。隨著技術(shù)的發(fā)展，其運行速度越來越快，晶振頻率可從以前的12MHz可提升到40MHz。I/O腳的設(shè)置簡單，使用方便。當(dāng)該腳做輸入使用時，將其置為高電平即可；當(dāng)該腳做輸出使用時，則高低電平均可。在51單片機系列中，隨著制造工藝的飛速發(fā)展，越來越多新型單片機出現(xiàn)。使單片機的運行速度得到提升、并引入了雙數(shù)據(jù)指針及ISP功能。ISP功能實現(xiàn)在系統(tǒng)可編程功能?？梢允∪ネㄓ玫木幊唐?，單片機在用戶板上即可下載和燒錄用戶程序，無需將單片機從生產(chǎn)好的產(chǎn)品上取下。未定型的程序還可以邊生產(chǎn)邊完善，加快了產(chǎn)品的開發(fā)速度，減少了新產(chǎn)品因

42、軟件缺陷帶來的風(fēng)險。AVR單片機是Atmel公司推出的較為新穎的單片機，其顯著的特點為高性能、高速度、低功耗。它取消機器周期以，時鐘周期為指令周期，實行作業(yè)。A V R單片機指令以字為單位，且大部分指令都為單周期指令。而單周期既可執(zhí)行本指令功能，同時完成下一條指令的讀取。通常時鐘頻率用48MHz，故最短指令執(zhí)行時間為250125ns。AVR系列沒有類似累加器A的結(jié)構(gòu)，它主要是通過R16R31寄存器來實現(xiàn)A的功能。在AVR中，沒有像51系列的數(shù)據(jù)指針DPTR，而是由X(由R26、R27組成)、Y(由R28、R29組成)、Z(由R30、R31組成)三個16位的寄存器來完成數(shù)據(jù)指針的功能。在51系列

43、中，所有的邏輯運算都必須在A中進行；而AVR卻可以在任兩個寄存器之間進行，省去了不少麻煩，這些比51系列強。PIC單片機系列是美國微芯公司(Micro-ship)的產(chǎn)品，是當(dāng)前市場份額增長最快的單片機之一。CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，分別有33、35、58條指令(視單片機的級別而定)，屬精簡指令集。采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運行速度快(指令周期約160200ns)，高效率運行的原因之一是它能使程序存儲器的訪問和數(shù)據(jù)存儲器的訪問并行處理，這種指令流水線結(jié)構(gòu)，在一個周期內(nèi)完成兩部分工作，一是執(zhí)行指令，二是從程序存儲器取出下一條指令，這樣總的看來每條指令只需一個周期(個別除外)。此外，它還具有低工作

44、電壓、低功耗、驅(qū)動能力強等特點。PIC系列單片機共分三個級別，即基本級、中級、高級。其中又以中級的PIC16F873(A)、PIC16F877(A)用的最多。PIC系列單片機的I/O口是雙向的，其輸出電路為CMOS互補推挽輸出電路。I/O腳增加了用于設(shè)置輸入或輸出狀態(tài)的方向寄存器，從而解決了51系列I/O腳為高電平時同為輸入和輸出的狀態(tài)。當(dāng)置位1時為輸入狀態(tài)，且不管該腳呈高電平或低電平， 對外均呈高阻狀態(tài)；置位0時為輸出狀態(tài)，不管該腳為何種電平，均呈低阻狀態(tài)，有相當(dāng)?shù)尿?qū)動能力，低電平吸入電流達25mA，高電平輸出電流可達20mA。具有在線調(diào)試及編程(ISP)功能。隨著CMOS工藝的改進和提高，

45、閃速存儲器在不斷發(fā)展和完善，應(yīng)用越來越廣，容量越來越大，價格越來越低，閃存技術(shù)在各個領(lǐng)域得到應(yīng)用。最初的單片機，片內(nèi)只有并行輸入/輸出接口、定時器/計數(shù)器，它們的功能較弱，實際應(yīng)用中往往需要通過特殊的接口擴展功能，從而也增加了應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計2.1 系統(tǒng)方案的設(shè)計本系統(tǒng)控制核心芯片選用AT89S52單片機；測溫電路選用了美國DALLAS公司生產(chǎn)的單線總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20；數(shù)字顯示電路采用智能驅(qū)動芯片MAX7219驅(qū)動LED共陰極數(shù)碼管LG2841AH實現(xiàn)。電源部分采用220V交流電經(jīng)變壓、濾波、穩(wěn)壓后得到5V電壓供系統(tǒng)使用。單片機由外接11.0592M

46、Hz標(biāo)準(zhǔn)晶振提供時鐘電路。總體框圖見圖1所示。溫度傳感器DS18B20AT89S52單片機顯示輸出時鐘電路電 源圖1 總體框圖2.2 溫度傳感器的選擇2.2.1 DS18B20簡介DS18B20的引腳分布(圖2)，由DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20型單線智能溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式。其可以分別在93.75ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，最大分辨率為0.0625，而且從DS18B20讀出或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫

47、。圖2 DS18B20外部形狀及管腳圖2.2.2 DS18B20的性能特點（1）獨特的單線接口，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無需變換其它電路，直接輸出被測溫度值。（2）多點(multidrop)能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化。（3）不需要外部元件。（4）既可用數(shù)據(jù)線供電，也可采用外部電源供電。（5）不需備份電源。（6）測量范圍為-55°+125，固有測溫分辨率為0.5。（7）通過編程可實現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式。（8）用戶可定義非易失性的溫度告警設(shè)置。（9）警告搜索命令能識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度警告情況）。（10）應(yīng)用范圍包括恒溫控制、工業(yè)

48、系統(tǒng)、消費類產(chǎn)品、溫度計或任何熱敏系統(tǒng)。2.2.3 DS18B20測溫原理DS18B20的測溫原理如圖3所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度

49、。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預(yù)置值。斜率累加器預(yù)值低溫度系數(shù)振蕩器計數(shù)器1預(yù)值比較0溫度寄儲器高溫度系數(shù)振蕩器計數(shù)器20停止加1置位/清除圖3 DS18B20測溫原理2.3 單片機控制模塊的設(shè)計2.3.1 單片機型號的選擇隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，單片機因具有集成度高、體積小、速度快、價格低等特點而在許多領(lǐng)域，如過程控制、數(shù)據(jù)采集、機電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到廣泛應(yīng)用，從而使這些領(lǐng)域的技術(shù)水平、自動化程度大大提高。正因為如此，國內(nèi)外多家電子生產(chǎn)廠商把目光投向了單片機的生產(chǎn)當(dāng)中，單片微機經(jīng)歷了4位、低檔8位、高檔8位、16位，現(xiàn)正在

50、向32位和雙CPU一方向目前國內(nèi)市場上有不少類型的8位及16位單片機，由于各種原因很多的單片機都未能在國內(nèi)形成主流系列。而國內(nèi)目前仍然是以Intel的MCS-48，MCS-51，MCS-96為主流系列。MCS-48(8位機)系列的型號有8048，8748，8035， 8049，8749等。MCS-51(8位機)系列單片機的型號有8031，8051，8751，8032，8052，80C31， 80C32，80C52等。MCS-96系列單片機是16位機，有8094，8095，8096，8097等的型號，其性能有T一定的提高。其中最為著名的當(dāng)數(shù)INTEL公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機1。單片機型號的選擇是根據(jù)控制系統(tǒng)的目標(biāo)、功能、可靠性、性價比、精度和速度等來決定的。根據(jù)上述及本課題的實際情況，發(fā)酵溫度系統(tǒng)是一個時滯性較大的系統(tǒng)，對控制時間精度要求不需要很高，所以單片機不需采用高速的輸出、輸入口，51系列單片機在時間精度方面可以滿足要求。為了使用方便，系統(tǒng)要求可以進行在線改寫，要求片內(nèi)具有可擦除程序存儲器，另外為了以后系統(tǒng)升級的需要，在設(shè)計中采用