二稿-設(shè)計(jì)07電科

..................................................................III 前 11112332.1.13 DS18B203 DS18B2042.1.452.1.57AT89C5272.2.172.2.28第三章多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè) 系統(tǒng)大概結(jié) 系統(tǒng)硬件設(shè) DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè) RS-232接口簡(jiǎn) 設(shè)計(jì)與調(diào) 系統(tǒng)....................................................設(shè)計(jì)方案仿真 在仿真過程中出現(xiàn)的問題以及解決方 第四章系統(tǒng)整體聯(lián)機(jī)調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分 PC機(jī)與單片機(jī)的串行通口電 仿真結(jié)果分 結(jié)論與展 參考文 附 致 DS18B20DS18B20DS18B20的結(jié)構(gòu)、DS18B20通用PC。下位機(jī)則實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)并提供標(biāo)準(zhǔn)RS232通口，單片機(jī)使用了ATMELAT89C52單片機(jī)。此次設(shè)計(jì)課題就是以ATMEL公司的C52單片機(jī)系統(tǒng)為，數(shù)字傳感器DS18B20后介紹了DS18B20數(shù)字溫度傳感器在單片機(jī)下的硬件連接及編程，并給出了:MCU-BasedMultipointDigitalTemperatureMeasuringSystemWiththecontinuousimprovementofpeople'slives,microcontrollertechnologyethegoal.Thisarticleistointroduceasinglechipmulti-pointtemperaturebasedonthesystem(design).DallasCompanytousedigitaltemperaturesensorDS18B20,successfulmulti-pointtemperature.DescribesthecharacteristicsandDS18B20，DS18B20thestructure,function,temperaturemeasurementprinciplesandmulti-pointtemperatureofthetest.AsDS18B20precision,goodinterchangeability,temperaturedanbedirectlyencoded.Thesystemconsistsofupper(lower)bitmachineandtwomajorcomponents.Someuseacommoforlowerbit.LowerthetemperatureofthetestingmachineistoachieveandprovideastandardRS232communicationinterface,singlechipusingtheATMELCorporationAT89C52microcontroller.Theprojectistodesignthecompany'sC52ATMELmicrocontrollersystemasthecore,thedigitalsensorDS18B20temperaturemeasurementsystemcomposedofmulti-point.C52microcontroller,thetemperatureofthereal-timemulti-pointinspection.DS18B20isanetworkofhighprecisioncanbedigitaltemperaturesensorwithsinglebus,becauseofitsuniqueadvantages,allowsuserstoeasilysetupfromthesensornetwork,andallowsmulti-pointtemperaturemeasurementcircuit essimpleandreliable.Thiscombinationofpracticalexperience,andfinallyintroducedDS18B20digitaltemperaturesensorintheSCMhardwareconnectionandsoftwareundertheprogram,andgivesthesoftwareflowchart. Digitalsensors，Temperature，Multi-pointmeasurementtemperature，前言收和發(fā)送數(shù)據(jù),并把接收到的溫度數(shù)據(jù)通過圖像 緒課題背多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)發(fā)展趨成化、數(shù)字化正成為傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。而在溫度傳感領(lǐng)域,高精度溫度測(cè)量、多點(diǎn)測(cè)21要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)電路簡(jiǎn)單它是目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為普遍的一種集成傳感器，AD592、AD590、TMP17、LM135等；AD22105、LM56和MAX6509。第三某些增強(qiáng)型集成溫度控制器中還包含了A/D轉(zhuǎn)換器以及好的程序這與本課題研究的意I/010～+85℃內(nèi)有0.5度精度；用戶可編程設(shè)定9～12位的分辨率[4]。以上特性使得DS18B20非常系統(tǒng)概PC（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度，組成兩級(jí)分布式多點(diǎn)溫度測(cè)量的巡回檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用RS-232PCDS18B20DS18B20利用單總線第二章溫度傳感器的介DS18B20本次設(shè)計(jì)選用的數(shù)字傳感器就是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20DS18B20獨(dú)特的單總線接口方式連接，在與微處理器連接時(shí)僅需要一條I/O口即可實(shí)現(xiàn)聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫；DS18B20在-10℃時(shí)精度為±0.5℃；可編程的分辨率為1～9～+85℃時(shí)精度2位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.125℃、0.0625℃和0.25℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；在9位分辨率時(shí)最多在93ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)CRC，這樣就具有極強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作一根口線讀寫[5]DS18B2020是LS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳,小體積封裝形55℃～＋125℃之間測(cè)溫分辨率可達(dá)0.06259位～12位D20c接外I/O與單片機(jī)的I/O、D接地I/O接單片機(jī)I/O無論是寄生電源還是外部供電I/O口線要接5K左右20的外形及管腳排列如圖2.1圖2.1DS18B20圖2.2DS18B20 結(jié)的溫度測(cè)量結(jié)果：首先用DS18B20提供的指令BEH讀出以0.5℃為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)分以0.25℃、0.75℃為進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度TS可用下式計(jì)算：TS=(TZ－0.25℃)＋(CD－CS)/CD[6]圖2.3DS1820在-55℃相對(duì)的一個(gè)基數(shù)值;低溫系數(shù)振蕩器輸出的脈沖始終在高溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生0,則表示測(cè),2.4所示,這個(gè)值以16位形式存放在便箋式存貯器中,命令而讀出,時(shí)低位,在后,斜率累加器用于補(bǔ)償溫度振蕩器的拋物線特性[7]DS18B20在使用時(shí),一般都采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)(這里我選用的是處理模塊是單片機(jī)AT89C51),就可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測(cè)。圖2.4用二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表達(dá)的溫度值根據(jù)DS18B20的電氣特性,可以采取以下二種方法使用DS18B20進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)圖2.5單端口總線的多點(diǎn)測(cè)溫所有的DS18B20相互并聯(lián)后其數(shù)據(jù)線連接到微處理器的某個(gè)I/O端口線上,因?yàn)槊總€(gè)DS18B20均有一個(gè)唯一的64位序列號(hào),特點(diǎn)是只占用微處理器的一個(gè)端口。在系統(tǒng)安裝及工作之前先將主機(jī)與DS18B20逐個(gè)掛接,分別讀出其序列號(hào)并在主機(jī)的ROM中,微處理器根據(jù)序列號(hào)就可以對(duì)同一條總線上的多支DS18B20進(jìn)行識(shí)別與控制,分別它們的溫度。單片機(jī)AT89C52介在現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的時(shí)代里，單片機(jī)在眾多控制領(lǐng)域中越來越們所重片機(jī)有In公司的MCS-51/96和Philip公司的P89C51XX系列單片機(jī)．Motorola公司的M6800NSNS8070系列單片機(jī)以及Microchip公司的PIC系列CPU、RAM、ROM、定時(shí)/I/ORS-232串行通T89S52TEL88kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)器器件采用TEL公司的高密度、非易失性技術(shù)生產(chǎn)與標(biāo)準(zhǔn)S51指令系統(tǒng)及系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，內(nèi)置通用8位處理器和Flah單元功能強(qiáng)大T8952單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。其功能參數(shù)如下:兼容MCS518k可反復(fù)擦寫FlashROM；256x8bit的RAM；32個(gè)雙向I/O16位可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)器中斷；0-24MHz；2UART282個(gè)讀寫中斷口線，3功耗空閑和掉電模式，設(shè)置睡眠和喚醒功能PDIP、PQFP、TQFP及PLCCAT89C528C51內(nèi)核，其主要用于會(huì)聚與調(diào)整時(shí)的功能控制功能包括對(duì)會(huì)聚主IC寄存器數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件12MHz晶振。RST/Vpd為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC和VSS為供電端口，分別接+5V電源正負(fù)端。P0-P3I/O腳，其功能用途由定義，在設(shè)計(jì)中，P0N1N1連接，13IR輸入端，1011I2CN1SDAS（18腳）SCLS（19腳）端口，12腳、2728腳定義為握手信號(hào)功能CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能[9]2.5：P0

2.6P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址總線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0寫“1”時(shí)，（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在期間激活上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口P1P18位雙向I/OP14個(gè)TTL邏使用時(shí)，由于存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流P2P2和P1一樣是一個(gè)帶有上拉電阻的8位雙向I/O口，輸出緩沖級(jí)也可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口P2寫“1”，通過的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸，當(dāng)作輸使用時(shí)，和P1口一樣。外部程序器或16位地址的外部數(shù)據(jù)器時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)在8位地址的外部數(shù)據(jù)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2接收地址和一些控制信號(hào)。P3口：P3口同樣是一組帶有上拉電阻的8位雙向I/O口。輸出緩沖級(jí)同樣可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路對(duì)P3口寫入“1”時(shí)它們被上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能P3口還接收一些用于Flash閃速器編程和程序校驗(yàn)當(dāng)外部程序器或數(shù)據(jù)器時(shí)，ALE輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)外部數(shù)據(jù)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash器編程期間該引腳還用于輸入編程脈沖必要可通過對(duì)特殊功能寄存器區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE激活。程序允許輸出是外部程序器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程數(shù)據(jù)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。外部允許。欲使CPU僅外部程序器，EA端必須保持低電平接地。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平接Vcc端CPU則執(zhí)行程序器中的指令Flash器編程時(shí)該引腳加上+12VVpp12VVpp。振蕩器反相放大器的及時(shí)鐘發(fā)生器輸入端第三章系統(tǒng)大概本次設(shè)計(jì)主要以DS18B20為傳感器、AT89C51單片機(jī)為控制組成多點(diǎn)溫度測(cè)系統(tǒng)硬件溫度傳感器DS18B20將被測(cè)環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成帶符號(hào)的數(shù)字信號(hào)，輸出腳DQ直接與單片機(jī)的P3.7相連．R1LM016L,LCD圖3.1時(shí)鐘電路8951單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用振蕩和外部振蕩方式在引腳1和2外接晶振，就夠成了晶體振蕩方式。由于單片機(jī)有一個(gè)反相放大器當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并且產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。這里我選用的晶振為12Z。振蕩器方式如下。如圖3.2，電器1、2起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用電容使用30PF振蕩方式所得的鐘信號(hào)比較穩(wěn)定外部振蕩方式是把已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)，這種方式適于用于用來使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持一致。圖3.2顯示電路:為了實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫顯示結(jié)果，本課題采用的現(xiàn)實(shí)模塊是LM016L（1602）圖3.3顯示電路DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)3.33.4外部電源3.5由于設(shè)計(jì)因數(shù)本次設(shè)計(jì)我的就是外部電源供電的連接方式RS-232接口RS232是目前異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線，適用于數(shù)據(jù)中斷設(shè)備DTERS232PCRS232號(hào)電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，或者使兩者進(jìn)行逆轉(zhuǎn)換[11]。選用電平轉(zhuǎn)換MAX232來設(shè)計(jì)與調(diào)KeilC51是德國(guó)KeilSoftware公司的51系列兼容單片機(jī)C語言集成開發(fā)（IDE）系目了然。對(duì)于輸入的溫度信號(hào)的顯示是利用MAX7219驅(qū)動(dòng)進(jìn)行顯示的，MAX7219是串行輸出共陰極顯示驅(qū)動(dòng)，每片可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LED，此顯示器具有接口簡(jiǎn)單．占用資源少、控制靈活方便等，因此利用MAX7219驅(qū)動(dòng)顯示方便，快捷。開選擇碼方式的開選擇碼方式的地址字送送顯示測(cè)試寄存器的控制字送顯示測(cè)試寄存器的地址字送關(guān)閉寄存器的控制送關(guān)閉寄存器的地址送掃描范圍控制字送掃描范圍寄存器的地址字送顯示亮度控制字送顯示亮度寄存器地選擇碼方式控制字3.6初始化MAX7219void{unsignedcharWriteToMax7219(0x0AWriteToMax7219(0x09,0xFF)WriteToMax7219(0x0B,0x07);{}}通信程序流程如圖3.7初初始化串口和采樣周顯顯示出錯(cuò)信開始接N接受到開始接N接受到數(shù)據(jù)否YN協(xié)議正確Y數(shù)據(jù)為溫度值YN顯示傳感器出錯(cuò)信數(shù)數(shù)據(jù)處理，顯示各點(diǎn)溫度YY返圖3.7程序流程圖返系DS18B20為數(shù)字傳感器的溫度測(cè)量系統(tǒng)的電路是用Proteus畫的。PROTEUS是英國(guó)Labcenterelectronics公司研發(fā)的EDA工具。它是一個(gè)集模擬電路、圖、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)PCB板生成的首先使用Proteus做出仿真圖，其仿真圖如圖示3.8溫度測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路然后運(yùn)用KEIL與PROTEUS對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證確定能否仿真圖3.8仿真效果圖DS18B20元件在老版本的PROTEUS中不能識(shí)別，只有在網(wǎng)上找更早的元件庫(kù)，不過問題都能一一克單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能,最直接而有效的方法是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào),即Proteus與第四章PC機(jī)與單片機(jī)的串行通口電線上電平從TTL電平到RS-232電平然后再返回TTL電平。工作電平在+12V與-3V～-12V2V-3V左右，所以其抑制能力1520kb/s。綜上所述,本次設(shè)計(jì)中串口輸入電路采用了一個(gè)MAX232和一個(gè)9針的RS-232串口組成。采用此接口的串行通信系統(tǒng)只需要一個(gè)+5V的電源就可以了。對(duì)于沒有±12VMAX2324.1所示：4.1MAX232仿真結(jié)果

圖4.2PC機(jī)與單片機(jī) 口電路我使用Keil和Proteus對(duì)其進(jìn)行編程和仿真。因?yàn)镵eil和Proteus已經(jīng)被廣泛用于單片機(jī)的編仿真中。先由Keil編譯程序，生成的十六進(jìn)制.hex文件。然后將其加載到Proteus中的虛擬單片機(jī)器件中,就可以進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的仿真了上位機(jī)，下位機(jī)，硬件電路和虛擬串口都已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，下面就可以進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)的通信仿真了。在仿真之前，首先要確認(rèn)下波特率的設(shè)置。上位機(jī)、下位機(jī)的設(shè)計(jì)，并通過虛擬串口對(duì)上位機(jī)與下位機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)測(cè)3.9(4.3)4.3本文利用Proteus與KEILC51實(shí)現(xiàn)了對(duì)單片機(jī)多點(diǎn)溫度測(cè)量準(zhǔn)確的顯示,并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)本次設(shè)計(jì)將3個(gè)DS18B20構(gòu)建成為一個(gè)多點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)溫度測(cè)量，其轉(zhuǎn)（7）：1-137-6-[7]甘勇,,.數(shù)字溫度傳感器DS18B20在多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J],鄭州輕工業(yè)月，35（4：292-[8],張為民,,等.MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其運(yùn)用[M].第二版,：高等教育[9]AtmelCorporation.AT89C52[Z],1999,1-[10